CICLO CELULAR

La reproducción es una función básica de los seres vivos, es un proceso que les permite a las especies la continuidad de la vida tanto en el tiempo porque las perpetua, como en el espacio porque sustituye a los organismos que mueren y se mantiene el número de individuos. La reproducción tiene una íntima relación con la transmisión de caracteres hereditarios y la evolución de las especies.
El proceso de división celular por el cual una célula da origen a dos células idénticas con igual dotación de cromosomas, se denomina mitosis. En el caso de las células somáticas humanas cada célula que se divide da lugar a dos células hijas con 46 cromosomas.
Cuando no se manifiestan los fenómenos de la división, se dice que la célula está en el periodo de interfase, en el cual el ADN no está compactado y forma una fina red dentro del núcleo.
La mayoría de las células del organismo se divide periódicamente, siendo notables excepciones las neuronas y los miocitos. Para lograr esta división, ocurren transformaciones y fenómenos que se suceden de manera cíclica, constituyendo lo que se denomina el ciclo celular.

Para dividirse, la célula ha tenido que duplicar previamente su material genético, lo cual ocurre durante el periodo S o fase de síntesis (de ADN), por lo que en el periodo G1, previo a la fase S, cada cromosoma estará constituido por una simple cromátida, mientras que, después del periodo S, en el periodo G2 los cromosomas ya aparecerán formados por dos cromátidas unidas por el centrómero. Al final del periodo G2 ocurren las fases de la mitosis, las cuales se suceden en un tiempo de una a dos horas.

MITOSIS

Cuando alguien se corte, la herida sana, cuando se siembra una semilla, crece una planta, un organismo unicelular que vive en un charco puede producir tantos descendientes, que el agua cambia de color en pocos días.

¿Qué cosa en común tienen esos sucesos?

En todos ellos las células se reproducen: las células producen nuevas células.

Todos los seres vivos estamos formados por células y las células provienen de otras células.

Las nuevas células se producen por un proceso llamado división celular; la división de una célula, forma nuevas células.

Cuando una célula se divide, se divide también el núcleo y el resto de ella, llamado citoplasma.

La célula que se divide se llama célula madre. Las células que se forman se llaman células hijas. Este tipo de división celular se llama mitosis.

La mitosis provee células nuevas para el crecimiento, para curar heridas y para reemplazar partes dañadas del cuerpo, todas estas células se llaman células somáticas; las células reproductivas (óvulo y espermatozoide) o células gaméticas se producen por otro tipo de división celular llamado meiosis.

Todas las células que poseen un núcleo definido por una membrana (células eucarióticas) tienen dentro de él a los cromosomas, los cuales contienen la información para el control de las actividades celulares.

Durante la división celular, los cromosomas pasan a las nuevas células que se forman.

Cada tipo de organismo está formado por células que contienen cierto número de cromosomas en pares.

Estos pares de cromosomas iguales se llaman homólogos y el número total de ellos se llama número diploide que se representa con el símbolo 2n, los humanos contamos con 23 pares de cromosomas homólogos.

Por ejemplo: Gato 38, Vaca 60, Perro 78, Mosca de la fruta 8, Mosca casera 12, Humano 46, Chimpancé 48, Cebolla 16, Pez dorado 94, Arroz 34.

Las células no crecen indefinidamente, cuando una célula llega a cierto tamaño, se divide por mitosis, la cual se describe en términos del movimiento de los cromosomas, los cuales se pueden ver con la ayuda de un microscopio.

Para que sea fácil su estudio, los científicos dividen a la mitosis en fases, sin embrago, la mitosis es una serie de eventos consecutivos.

CITOESQUELETO

La gran variedad de filamentos proteínicos del interior de las células le confieren cierta consistencia a éstas, que en conjunto se llaman citoesqueleto. Entre estas estructuras se encuentran las siguientes:

Microtúbulos
Estas estructuras, se localizan en el citoplasma, son cilindros huecos de 25 nm de grosor. Dan soporte a las células, forman el huso acromático durante la mitosis, permiten el desplazamiento de los cromosomas a través del huso mitótico o acromático y participan activamente en transportar organelos o nutrientes dentro de la célula.
Los microtúbulos están formados por una glucoproteína que se conoce con el nombre de tubulina. En los axones nerviosos de las neuronas, los microtúbulos participan en el transporte de las proteínas y otros compuestos, como las hormonas de la hipófisis y del hipotálamo.
Los cilios y flagelos de algunos organismos unicelulares están formados por microtúbulos y participan en la locomoción y desplazamiento de estos. Los cilios, que son estructuras en forma de pelos microscópicos, existen en cantidad abundante alrededor de la célula para que al agitarse les permitan desplazarse en el medio que generalmente es líquido.

Filamentos de actina o microfilamentos
Existen otras estructuras que forman el citoesqueleto compuestas de proteínas contráctiles y presentes en gran cantidad en las células de músculo esquelético. A estos filamentos se les denomina de actina porque están formados por la proteína o microfilamentos, ya que su grosor es de 6 a 8 nm. Se pueden asociar con otras proteínas, tales como la miosina o participan en la formación de las uniones intercelulares.

Filamentos intermedios
Los filamentos intermedios tienen un diámetro de 10 nm, están formados por una gran variedad de proteínas y participan directamente en mantener la forma de la célula y darle fuerza ténsil a ésta.

CITOPLASMA

El citoplasma o protoplasma es la masa coloidal química y morfológicamente compleja, comprendida entre la membrana citoplasmática y la membrana nuclear. Es un líquido viscoso de consistencia gelatinosa y su estructura corresponde a la de un coloide (sistema constituido por agua y diferentes moléculas de elevado peso molecular); en el que están suspendidos los organelos y las microestructuras celulares. La parte del citoplasma que está atravesado por una red de fibras y filamentos denominada citoesqueleto, recibe el nombre de morfoplasma (parte coloidal); a toda la porción citoplasmática que carece de esta estructura se le da el nombre de citosol o hialoplasma (parte líquida del citoplasma), por tanto, el citoplasma presenta un estado fluido (sol) y otro viscoso (gel), lo cual permite que se encuentre en movimiento continuo (ciclosis) favoreciendo el intercambio de sustancias con el medio exterior.

RIBOSOMAS

Los ribosomas se encuentran libres en el citoplasma, aislados en grupos llamados polirribosomas o en la parte externa del retículo endoplásmico rugoso. Éstos realizan la síntesis de proteínas de membrana y proteínas que algunas células secretoras exportan hacia sus alrededores, como las enzimas digestivas y las hormonas proteicas; por ejemplo: insulina. Las proteínas que son transportadas dentro de los canales, se mueven por los extremos cercanos al complejo de Golgi.
Los ribosomas completos están formados por dos subunidades de diferente tamaño. La subunidad pequeña se ajusta a la más grande como un engrane solamente si hay ARNm que deba ser traducido. La subunidad más pequeña contiene más o menos 30 proteínas diferentes y las más grandes de 45 a 50, todas estrechamente unidas con los ARN ribosomales.
Durante la síntesis de proteínas se establece un contacto entre los ARNm, ARNt y ARNr. La superficie del ribosoma tiene cuatro sitios de unión, uno para secuencia corta de tres nucleótidos del ARNm, otro para el ARNt nuevo que lleva el aminoácido específico para que se ensamble a la cadena polipéptidica nueva, otro para el ARNt que ha descargado el aminoácido y un sitio donde la enzima peptidil transferasa trabaja formando enlaces peptídicos entre los aminoácidos adyacentes.

Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

En las mitocondrias, el sistema que aporta la energía para la síntesis de ATP por la ATPsintetasa utiliza el flujo de protones H+ para su activación, lo que se conoce como cadena respiratoria o cadena de transporte de electrones.
La cadena está formada por una serie de enzimas diseñadas por la evolución para aceptar y ceder electrones, o sea, que su función es la de reducirse (aceptar electrones) y oxidarse (perder electrones). El aceptor final de los electrones que viajan por la cadena respiratoria es el oxígeno. De hecho, la mayor parte del oxígeno que nosotros respiramos se usa para aceptar los electrones que pasan por la cadena respiratoria; después de que un átomo de oxígeno recibe dos electrones, éste reacciona con dos H+ y forma una molécula de agua.

Ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs

El proceso continúa en la matriz mitocondrial. El acetil coenzima A cede su grupo acetil al ácido oxalacético para formar ácido cítrico. El ácido isocítrico cede un carbono para el CO2, que da como resultado ácido succínico, NADH a partir de NAD y energía adicional como ATP. El ácido succínico se convierte en ácido fumárico y en el FAD, que es un transportador electrónico, que se transforma en FADH2. El ácido fumárico se convierte en ácido maleico y éste a su vez se transforma en ácido oxalacético formando NADH a partir de NAD.
En conclusión, se producen tres moléculas de CO2 y tres de NADH, una de FADH2 y una de ATP por cada acetil coenzima A. El NADH y el FADH2 donan sus electrones de la membrana interna donde la energía de los electrones se utiliza para sintetizar ATP.