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¿Qué es el ciclo celular? Conoce las diferentes fases paso a paso

Ciclo celular

El ciclo celular es un suceso que ocurre durante el crecimiento de una célula y su división para formar otra célula. En cada organismo vivo, las células tienen que dividirse para formar nuevos tejidos y órganos (células de óvulos fertilizados) o reemplazar las células muertas. Este proceso tiene que ser estrictamente controlado.

En las células somáticas se divide en la interfase y la fase de mitosis. Mientras que en las células sexuales se divide en interfase y meiosis.

La interfase, lleva mucho tiempo y consta de las tres secciones: la fase G1 (donde se proporcionan los componentes, por ejemplo, enzimas para la fase de síntesis), fase S (síntesis de ADN y otros constituyentes celulares) y fase G2 (preparación de la división celular).

En todas estas tres fases, la célula crece y produce proteínas. Además, aumenta sus orgánulos celulares. En la fase S, el ADN de los cromosomas se duplica. Esto solo ocurre con las células que pueden seguir dividiéndose. Las células completamente diferenciadas permanecen en la fase G1. También se conoce como fase de reposo. Después de la fase de síntesis, se producen los preparativos para la división celular.

La duración de un ciclo celular es muy diferente: de 8 minutos para el huevo de Drosophila en desarrollo a un año para una célula hepática. La mitosis o la fase M dura aproximadamente una hora.

Ciclo celular
Ciclo celular

Composición celular

Cada célula tenía un material genético específico, el ácido desoxirribonucleico (ADN), que está empaquetado en el núcleo de los eucariotas en forma de cromosomas. Al observar una célula eucariota bajo el microscopio, el núcleo es claramente reconocible como una estructura esférica.

El núcleo está rodeado por dos membranas. A través de los poros nucleares, el núcleo está en comunicación con el medio ambiente, el citosol. A través de los poros nucleares, las moléculas seleccionadas se transportan entre el núcleo y el citosol. Esto sucede bajo el consumo de energía. Por ejemplo, las moléculas de ARNm se transportan fuera del núcleo celular, mientras que las proteínas (proteínas) se transportan al núcleo celular.

La membrana interna del núcleo contiene proteínas que sirven como un sitio de unión para los cromosomas y la lámina nuclear. La lámina nuclear es una red de proteínas que recubre y apoya el interior de la membrana. La membrana exterior tiene una estructura similar.

Ciclo celular
Composición celular

Cromosomas: ADN

Los cromosomas en sí no están ordenados la mayor parte del tiempo, sino como una bola de ADN caótica y desordenada antes. La razón: solo en el estado relajado y desordenado, la información genética se puede leer.

Sin embargo, dado que el ADN es una molécula muy larga y el núcleo ofrece un espacio limitado, también se encuentra en la fase entre las divisiones celulares en un paquete. Los hilos de ADN se enrollan en espiral alrededor de proteínas específicas ( histonas ) y forman complejos de histonas.

La totalidad de las cadenas de ADN y los complejos de histonas es la cromatina. Sin embargo, para la división celular, los cromosomas deben adoptar una estructura mucho más compacta y ordenada. Por lo tanto, la cromatina continúa densificándose antes de la división celular. Así se forma el cromosoma celular.

Ciclo celular
Cromosomas

Cromosoma humano

El conjunto de cromosomas humanos consta de 22 pares de autosomas y dos cromosomas sexuales, los gonosomas. Un cromosoma de cada par de cromosomas proviene de la madre y el otro del padre. Los pares autosómicos y los cromosomas sexuales femeninos (dos cromosomas X) son consistentes (homólogos).

La única excepción es el par de cromosomas sexuales masculinos, que no es homólogo: consiste en un cromosoma X y un cromosoma Y. Ambos cromosomas de un par de cromosomas homólogos tienen los mismos genes. Por eso también hablamos de un conjunto doble (diploide) de cromosomas.

Enfermedades hereditarias

A veces hay errores en la transmisión de información genética, por ejemplo, en la distribución de cromosomas en la meiosis. Estos pueden ser pasados ​​a los niños. Uno de los defectos cromosómicos más conocidos es la trisomía 21 , también llamada síndrome de Down.

En las personas con síndrome de Down, el cromosoma 21 ocurre tres veces. Tienen un total de 47 cromosomas en lugar de 46. Las consecuencias son discapacidades mentales y malformaciones de los órganos internos, como defectos cardíacos o malformaciones intestinales, y trastornos visuales y auditivos.

Ciclo celular
Cromosomas humanos

Fases del ciclo celular

Durante el ciclo celular se producen la Interfase y la mitosis o meiosis. Los pasos serían así:

  • G 1
  • S
  • G 2
  • Mitosis o Meiosis

Interfase

El ciclo celular comienza con la interfase. Para una mejor visión general, esto se subdivide una vez más en fase G 1 , fase S y fase G 2.

G 1 fase de separación

En la fase G 1 del ciclo celular, a veces llamada fase de separación, la célula crece muy rápido y se prepara para la división celular. Hay un aumento en la síntesis de proteínas. Se generan proteínas que son necesarias para el aparato de distribución de los cromosomas.

Además, se forman histonas y proteínas no básicas para encerrar el ADN y hay un gran aumento en la síntesis de ARN. Los centríolos se dividen.

El núcleo es reconocible y cada cromosoma consiste en una cromátida. Lo más importante es que esta es la fase en la que la célula alcanza su relación núcleo-plasma típica y realiza su función específica hasta que se excede una cierta proporción núcleo-plasma.

La fase G 1 fase generalmente toma varias horas (de 1 a 12 horas). Como no hay síntesis de ADN, esta fase también se conoce como fase de separación.

Ciclo celular
Fases del Ciclo celular

S fase de síntesis

En la fase S, fase de síntesis del ciclo celular, tiene lugar una replicación del ADN. Esto significa que al final del proceso, el material genético de la célula se ha duplicado. Cada cromosoma ahora tiene dos subunidades construidas idénticamente (cromátidas).

Durante la siguiente mitosis, estos dos cromátidas se separarán y se propagarán a las células hijas. La fase S dura alrededor de 7-8 horas.

Fase G2

La fase G2 representa la transición a la mitosis. Todos los requisitos previos para la división central están disponibles ahora. Las transiciones a las fases individuales son controladas por proteínas especiales.

En los tejidos, los contactos celulares se disuelven en las células vecinas, la célula se redondea y aumenta por la ingesta de líquidos. Cada vez más, las moléculas de ARN y las proteínas específicas de la división celular se sintetizan para preparar la mitosis posterior. La fase G 2 dura unas cuatro horas. Con esto concluye la interfase del ciclo celular.

Mitosis

En el ciclo celular, después de la interfase, sigue la mitosis. En principio, se puede decir que el proceso en el cual una célula se divide en dos células hijas. Estas células hijas luego crecen hasta el tamaño de la célula madre. Esto da como resultado dos células hijas que son genéticamente idénticas a la célula original. El proceso de división se conoce en biología o en genética como mitosis.

Ciclo celular
Mitosis

El conjunto de cromosomas de cada célula hija corresponde al de la célula madre. Por esta razón, las células hijas son genéticamente idénticas. Esto presupone que durante la mitosis, la mitad del cromosoma y no los cromosomas completos pasan a las células posteriores. La duración de la mitosis depende del organismo y del tipo de célula. Sin embargo, la mitosis suele durar varias horas.

En el campo de la mitosis, a menudo caen otros dos términos, pero estos no están directamente relacionados con la mitosis y, por lo tanto, se mencionan por arriba: citocinesis y ciclo celular. En la citocinesis, el citoplasma es compartido. Un ciclo celular, por otro lado, es el proceso de completar la mitosis, formar las células hijas y terminar una mitosis posterior.

El curso de la mitosis se lleva a cabo en varios pasos que queremos explorar en esta sección. Como regla general, las siguientes fases se distinguen en la mitosis: profase, metafase, anafase y telofase.

Profase

La profase es la primera fase de la mitosis y puede durar hasta cinco horas, según el organismo y el tipo de célula. En la profase, los cromosomas se contraen fuertemente. Se condensan y se hacen visibles por este proceso bajo el microscopio de luz.

Cada cromosoma consta de dos cadenas idénticas (llamadas cromátidas), que en su mayoría se separan unas de otras y se mantienen juntas mediante un llamado centrómero.

Ahora comienza el entrenamiento del huso acromático, los polos del huso se separan y la envoltura nuclear y el cuerpo nuclear se desintegran. Las fibras del huso ahora se unen a los centrómeros de las cromátidas. Los cromosomas son libres al final de la profase.

Metafase

Los cromosomas están dispuestos en un plano (plano ecuatorial) y las cromátidas hermanas se enfrentan a los polos opuestos del huso. En metafase es posible diferenciar los diferentes cromosomas según la forma y el tamaño. Las fibras del huso están unidas al centrometro desde ambos lados.

Ciclo celular
Metafase

Anafase

Las cromátidas primero se separan por completo acortando las fibras del huso y luego se colocan en los dos polos opuestos. Esto le da a cada polo un conjunto similar de cromatidets. La duración de la anafase varía mucho de 2 a 20 minutos.

Telofase

En la telofase, las cromátidas se desenrollan y se despliegan. De este modo pasan a la forma de trabajo. Cuerpo central y membrana nuclear recién formados. Después de la división celular, cada célula hija tiene el mismo número de cromosomas que la célula madre.

Al final de la mitosis, sigue la citocinesis, que divide el citoplasma. De una célula madre, han surgido dos células hijas. Esto completa el ciclo celular.

Meiosis

En contraste con la mitosis , en el caso de la meiosis el conjunto de cromosomas se reduce a la mitad. La meiosis es también llamada división de maduración o reducción. El conjunto de cromosomas ya no es diploide, sino solo haploide. A cada una de las células hijas se le asigna solo una pareja homóloga de un par de cromosomas en la meiosis.

La meiosis es un requisito previo para la reproducción sexual, ya que de otro modo el conjunto de cromosomas se duplicaría de generación en generación. La meiosis siempre se desarrolla en dos pasos (meiosis I y II), con el segundo paso de meiosis similar a la mitosis. Al final de la meiosis, una célula del cuerpo diploide se divide en cuatro células germinales haploides, cada una con 23 cromosomas.

En los seres humanos, estas células germinales se denominan espermatozoides en los hombres y óvulos en las mujeres. Después de las relaciones sexuales entre el hombre y la mujer en el curso de la fertilización, un espermatozoide y un óvulo se funden en una nueva célula, el cigoto (óvulo fertilizado). El cigoto contiene un nuevo código genético, la mitad de los cuales proviene del hombre y la mujer.

Ciclo celular
Meiosis

Profase I

En la profase 1, los cromosomas giran en espiral y pueden reconocerse como hilos finos bajo el microscopio. Los cromosomas homólogos comienzan a almacenarse de forma cercana y paralela entre sí.

El resultado es una tétrada de cuatro cromátidas. Entre las cromátidas se pueden reconocer “puntos de contacto” en los cuales las cromátidas se cruzan entre sí. Este cruce se llama quiasma y los resultados de Crossing Over.

Durante el Crossing Over se combinan diferentes partes de los cromosomas para dar un nuevo código genético.

Metafase I

En la metafase 1, la membrana nuclear se disuelve. En esta fase, los cromosomas homólogos se disponen a cada lado del plano ecuatorial y un cromosoma (que consta de dos cromátidas) apunta a un polo del huso.

Anafase I

Los cromosomas homólogos son arrastrados por las fibras del huso a los polos. La distribución de los pares de cromosomas masculinos y femeninos es aleatoria.

Telofase I

En la telofase 1, hay una constricción de las células con la posterior separación. Hay dos células con diferente material genético. Se produce relajación de los cromosomas.

Ciclo celular
Pasos de la meiosis

Profase II

En la profase 2, los cromosomas vuelven a ser visibles y se forma el aparato del huso. Los cromosomas se acortan y la membrana nuclear se disuelve.

Metafase II

Las células hijas comienzan a formar un  nuevo husillo central. Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial.

Anafase II

En la anafase 2, las cromátidas hermanas se separan. Hay una separación de los cromosomas en dos cromátidas, que se mueven hacia los polos.

Telofase II

En la telofase 2 meiosis 1 se forma a partir de las dos células hijas cada dos nuevas células hijas. En total, han surgido cuatro células hijas, todas las cuales tienen un solo conjunto de cromosomas haploides. También para mencionar: En la telofase 2 se forma una nueva membrana nuclear.