División celular

El ciclo celular se refiere a la secuencia de eventos a lo largo de la vida de una célula típica, que involucran el crecimiento, la replicación del ADN y la preparación para la división celular. Para los organismos que se reproducen sexualmente, la vida comienza como un cigoto, un óvulo fertilizado. Con el tiempo, esa célula original crece y se divide de manera controlada para producir un individuo complejo y multicelular. Las células continúan este proceso, especialmente para mantener y reparar los tejidos durante el envejecimiento.

Ahora echemos un vistazo más de cerca. En los eucariotas, el ADN bicatenario está especialmente organizado dentro de un núcleo unido a la membrana para acomodar el espacio limitado de la célula. En el primer nivel de compactación, el ADN se envuelve firmemente alrededor de proteínas específicas llamadas histonas. Esta combinación de partículas de proteínas de ADN se repite y se empaqueta en matrices conocidas como nucleosomas, que, junto con el ADN enlazador, forman fibras de cromatina enrolladas. Finalmente, las proteínas fibrosas adicionales compactan la cromatina aún más, empaquetando largas longitudes de ADN en unidades estrechamente condensadas. Se reconocen como cromosomas, dependiendo de la fase de división celular.

Para prepararse para la división, las células deben pasar por una interfase, que se divide en tres etapas. G1, S y G2. En G1, la primera fase de brecha, una célula hija recién generada crece en tamaño y se prepara para la duplicación del ADN en la siguiente fase. Ahora, en S, la fase de síntesis, las células duplican su ADN nuclear, que permanece empaquetado como cromatina. Las células también duplican los centrosomas, las estructuras organizadoras de microtúbulos que forman el aparato fusiforme mitótico. Finalmente, en G2, la segunda fase de brecha, las células continúan creciendo, multiplicando orgánulos y proteínas que son necesarios para la mitosis y reponiendo sus reservas de energía. La célula ahora está lista para entrar en la primera etapa de la mitosis.

Compuesta por cinco etapas únicas, la mitosis es una forma de división en la que el material genético de una célula se divide entre dos células hijas. Primero durante la profase en los seres humanos, la cromatina nucleica se condensa en cromosomas en forma de X, compuestos por pares de cromátidas hermanas unidas en las uniones del centrómero. Simultáneamente fuera del núcleo, los centrosomas migran a lados opuestos de la célula. A medida que lo hacen, los bastones de microtúbulos comienzan a crecer a partir de cada uno. Ya sea hacia el interior o el exterior de la célula, formando un aparato fusiforme en forma de telaraña. A continuación, la envoltura nuclear se disuelve durante la prometafase, exponiendo los cromosomas a los demás contenidos de la célula. Las estructuras de proteínas también aparecen a ambos lados de los centrómeros, una por cada cromátida. Una vez que se forman estos cinetocoros, los microtúbulos interiores que se extienden se adhieren a ellos, y cada cromátida hermana está atada a un polo diferente.

Luego, la mitosis progresa a la metafase, donde el aparato fusiforme reorganiza los cromosomas para que estén orientados de manera similar en una fila fija a lo largo del ecuador de la célula. Durante la anafase, los microtúbulos adheridos al cinetocoro se acortan. Y las cromátidas hermanas, ahora denominadas individualmente cromosomas, se separan. Estas y otras dinámicas de microtúbulos también alargan la célula. Finalmente, los cromosomas aterrizan en lados celulares opuestos durante la telofase. Y el aparato del huso se disuelve. El material genético se afloja y surgen dos envolturas nucleares, una alrededor de cada conjunto de cromosomas. Durante la telofase, un proceso distinto, que técnicamente no es una etapa de la mitosis, llamado citocinesis, también divide la célula. Por lo tanto, el resultado final de la mitosis es un par de células genéticamente idénticas a su precursora.

Desafortunadamente, las mutaciones pueden causar daño a los genes que controlan la regulación del ciclo celular, lo que lleva a que la división celular proceda sin control. En este caso, cada división celular sucesiva produce células hijas con aún más daño... y la regulación defectuosa del crecimiento conduce en última instancia a la formación de masas celulares llamadas tumores.

En este laboratorio, examinará las diferentes etapas de la mitosis utilizando células de la punta de la raíz de cebolla. Y luego examinar qué sucede cuando se pierde el control del ciclo celular.