Interfase: definición y papel del crecimiento celular en el ciclo celular
Interfase: descubre cómo el crecimiento celular prepara la división en el ciclo celular, procesos bioquímicos clave y su importancia en la reproducción celular.
El crecimiento celular (interfase) es la etapa del ciclo celular en la que la célula aumenta su tamaño, duplica su material genético y prepara la maquinaria necesaria para la división celular. Durante la interfase se llevan a cabo numerosas reacciones bioquímicas y procesos metabólicos que no siempre producen cambios morfológicos evidentes a simple vista, pero son esenciales para que la mitosis o la meiosis transcurran correctamente.
La interfase se divide clásicamente en tres subfases principales, además de una fase alternativa de reposo:
- Fase G1 (primera brecha): la célula crece en tamaño, sintetiza proteínas y organelos, y comprueba si el entorno y los nutrientes son adecuados para continuar. Es un periodo clave para la decisión de entrar en ciclo activo o en reposo.
- Fase S (síntesis): se replica el ADN, de modo que al final de esta fase cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas. También se duplican algunas estructuras como los centríolos en células animales.
- Fase G2 (segunda brecha): se realizan reparaciones del ADN y se sintetizan las proteínas necesarias para la división; la célula termina de aumentar su tamaño y evalúa si está lista para entrar en mitosis.
- Fase G0 (reposo o quiescencia): algunas células abandonan temporal o permanentemente el ciclo y entran en un estado no proliferativo. Células como neuronas maduras o fibras musculares pueden permanecer en G0 durante largos periodos, mientras que otras células (por ejemplo, linfocitos) pueden reactivarse ante estímulos.
El paso entre estas fases está controlado por puntos de control (checkpoints) que evalúan el estado del ADN, el tamaño celular y las señales extracelulares. Los principales puntos de control son el de G1/S (decisión de replicar el ADN) y el de G2/M (entrada en mitosis). Estos mecanismos de control implican ciclinas y quinasas dependientes de ciclina (CDK), así como proteínas reguladoras como p53 y Rb, que evitan la progresión del ciclo si hay daño en el ADN o condiciones ambientales desfavorables.
Si durante la interfase se detectan errores graves en el ADN que no pueden repararse, la célula puede activar respuestas como la detención indefinida del ciclo (senescencia) o la apoptosis (muerte programada), mecanismos que protegen al organismo frente a la proliferación de células dañadas.
La duración de la interfase varía ampliamente según el tipo celular y el organismo: células embrionarias pueden tener ciclos muy rápidos con fases S y mitosis muy cortas, mientras que células somáticas adultas pueden permanecer en G1 o G0 durante meses o años. El control de la progresión en interfase también responde a señales externas como factores de crecimiento, hormonas y disponibilidad de nutrientes.
Desde el punto de vista experimental, la interfase se estudia mediante técnicas como la tinción y microscopía, la incorporación de análogos de nucleótidos (por ejemplo, BrdU o EdU) para marcar la síntesis de ADN, y la citometría de flujo para medir el contenido de ADN y determinar en qué fase del ciclo se encuentran poblaciones celulares.
En biomedicina, comprender la interfase es crucial porque muchas enfermedades, especialmente el cáncer, implican fallos en los mecanismos que regulan esta etapa: alteraciones en ciclinas, CDK, puntos de control o en proteínas supresoras del tumor pueden conducir a proliferación descontrolada. Por ello, varias terapias antitumorales buscan interrumpir procesos específicos de la interfase o los puntos de control asociados.
En resumen, la interfase no es un periodo "inactivo" sino una fase intensa de crecimiento y preparación molecular indispensable para que la célula pueda completar con éxito la división y mantener la integridad del material genético.
Fase
- Primera fase de crecimiento (G1) - En esta fase se crean nuevos orgánulos como las mitocondrias o los cloroplastos. Estos orgánulos ayudan a almacenar y proporcionar energía. También tiene un mecanismo para asegurar que todo esté listo para la síntesis de ADN.
- Fase de síntesis (S) - Las moléculas de ADN se replican.
- Segunda fase de crecimiento (G2) - La célula sigue creciendo hasta alcanzar su tamaño máximo, por lo que las reservas de energía pueden aumentar al mismo tiempo.
Poblaciones celulares
Las poblaciones celulares experimentan un tipo de crecimiento exponencial llamado duplicación. Así, cada generación de células debería ser dos veces más numerosa que la anterior. Pero no todas las células sobreviven en cada generación, como escribió Richard Dawkins en 1997.
Reproducción celular
La reproducción celular es asexual.
El proceso de reproducción celular consta de tres partes principales. La primera parte de la reproducción celular consiste en la replicación del ADN de la célula parental. La segunda parte principal es la separación del ADN duplicado en dos grupos de cromosomas de igual tamaño. El tercer aspecto principal de la reproducción celular es la división física de células enteras, que suele denominarse citocinesis.
La reproducción celular es más compleja en los eucariotas que en otros organismos. Las células procariotas, como las bacterianas, se reproducen por fisión binaria, un proceso que incluye la replicación del ADN, la segregación de los cromosomas y la citocinesis. La reproducción de las células eucariotas implica la mitosis o un proceso más complejo llamado meiosis. La mitosis y la meiosis se denominan a veces los dos procesos de "división nuclear".
Comparación de los tres tipos de reproducción celular
El contenido de ADN de una célula se duplica al inicio del proceso de reproducción celular. Antes de la replicación del ADN, el contenido de ADN de una célula puede representarse como la cantidad Z (la célula tiene Z cromosomas). Después del proceso de replicación del ADN, la cantidad de ADN en la célula es 2Z (multiplicación: 2 x Z = 2Z). Durante la fisión binaria y la mitosis, el contenido de ADN duplicado de la célula parental que se reproduce se separa en dos mitades iguales que van a parar a las dos células hijas. La última parte del proceso de reproducción celular es la división celular, cuando las células hijas se separan físicamente de la célula parental. Durante la meiosis, hay dos pasos de división celular que producen conjuntamente las cuatro células hijas.
Inmediatamente después de la replicación del ADN, una célula humana tendrá 46 "cromosomas dobles". En cada cromosoma doble hay dos copias de la molécula de ADN de ese cromosoma. Durante la mitosis, los cromosomas dobles se dividen para producir 92 "cromosomas simples", la mitad de los cuales van a parar a cada célula hija. Durante la meiosis, hay dos pasos de separación cromosómica que aseguran que cada una de las cuatro células hijas reciba una copia de cada uno de los 23 tipos de cromosomas.
Reproducción sexual
La reproducción celular que utiliza la mitosis puede reproducir células eucariotas. Los eucariotas se molestan en el proceso más complicado de la meiosis porque la reproducción sexual como la meiosis confiere una ventaja selectiva.
Crecimiento celular
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el crecimiento celular?
R: El crecimiento celular se refiere al aumento de las poblaciones celulares a través de la reproducción celular.
P: ¿Qué ocurre durante el crecimiento celular o interfase?
R: Durante el crecimiento celular o la interfase, las células se preparan para la siguiente división y experimentan actividades y reacciones bioquímicas, pero no se aprecian cambios evidentes.
P: ¿Cuál es el objetivo de la interfase?
R: La finalidad de la interfase es permitir que las células realicen funciones vitales como la replicación del ADN y la síntesis de proteínas, que son necesarias para la división celular.
P: ¿Qué cambios se producen durante la división celular?
R: Durante la división celular, una célula madre se divide para formar dos o más células hijas nuevas.
P: ¿Qué importancia tiene el crecimiento celular en la biología celular?
R: El crecimiento celular es importante en biología celular porque permite a las células replicarse y realizar funciones vitales necesarias para el mantenimiento del organismo.
P: ¿Cómo contribuye el crecimiento celular al crecimiento de un organismo?
R: El crecimiento celular contribuye al crecimiento de un organismo al aumentar el número de células y, por tanto, el tamaño y volumen de los tejidos y órganos.
P: ¿Qué relación existe entre la interfase y la división celular?
R: La interfase es la etapa en la que las células se preparan para la siguiente división, es decir, la división celular.
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