lunes, 23 de septiembre de 2013

1 INTRODUCCIÓN A LA REPLICACIÓN CELULAR

De acuerdo al tercer postulado de la teoría celular (Baker, 1948; Mazzarello, 1999), las nuevas células se originan únicamente a partir de células preexistentes bajo las condiciones actuales del planeta. El proceso que permite este proceso se denomina reproducción celular, replicación celular o división celular. Para los seres vivos multicelulares como el ser humano o los olmos, divisiones incontables de un solo cigoto producen un organismo de una gran organización y complejidad. La división celular no se detiene con la formación del organismo  maduro, sino que por el contrario continúa en ciertos tejidos a través de toda la vida. Millones de células residen en el interior del tuétano de nuestros huesos, o en revestimiento del tracto gastrointestinal, y además de sus funciones vitales individuales y colectivas, también deben llevar a cabo el proceso de replicación celular para reparar las que mueren en el proceso de interacción con el medio ambiente.

A pesar de que la división celular debe ocurrir en todos los seres vivos, el modo en que se lleva a cabo muy diferente según si las células son procariotas o eucariotas. Estos procesos de división celular son los clásicos, mitosis y meiosis. Existen una serie de modificaciones para estos procesos y que reciben nombres específicos, pero lo más básico es entender estos dos. La división celular completa el procedo de replicación genética, lo cual a su vez es uno de los grandes temas de la biología, junto con los procesos de flujo de energía y de evolución.

En los eucariotas la división celular ocurre generalmente como parte de un ciclo celular más grande. En los eucariotas, hay dos tipos distintos de división celular: una división vegetativa, por lo que cada célula hija es genéticamente idéntica a la célula madre (mitosis), y una división celular reproductiva, por lo que el número de cromosomas en las células hijas es reducido a la mitad para producir gametos/esporas haploides (meiosis). La meiosis resulta en cuatro células haploides hijas. Los cromosomas homólogos se separan en la primera división, y las cromátides hermanas se separan en la segunda división. Ambos ciclos de división celular se utilizan en el proceso de reproducción sexual en algún momento de su ciclo de vida. Se cree que ambos están presentes en el último antepasado eucariota común.

Los procariotas experimentan una división celular vegetativa conocida como fisión binaria, donde su material genético es segregado igualmente en dos células hijas, el principio es semejante a la mitosis, pero debido a la arquitectura más simple del cromosoma procariota, no se puede hablar de fases mitóticas, de hecho, lo que complejiza el cromosoma procariota es la rápida replicación, por lo un cromosoma puede estar haciendo replicación para células hijas, y a su vez cada cromosoma hijo puede estar iniciando la replicación para las células nietas sin que la célula ancestral se hubiera dividido todavía. 

Los detalles del ciclo celular varían de un organismo a otro y en diferentes momentos en la vida de un organismo, incluso en una misma etapa, diferentes tejidos pueden experimentar ciclos celulares diferentes. Ciertas características, sin embargo, son universales. Como mínimo, la célula debe cumplir su tarea más fundamental: la transmisión de su información genética a la siguiente generación de células. Para producir dos células hijas genéticamente idénticas, el ADN de cada cromosoma debe ser fielmente replicado para producir dos copias completas. Los cromosomas replicados deben entonces ser distribuidos con precisión (segregados) a las dos células hijas, de modo que cada uno recibe una copia de todo el genoma. Además de duplicar su genoma, la mayoría de las células también duplican sus otros orgánulos y macromoléculas; De lo contrario, las células hijas serían más pequeñas con cada división, lo que de hecho ocurre en las divisiones por clivaje en el desarrollo embrionario. Para mantener su tamaño, las células divididas deben coordinar su crecimiento (es decir, su aumento en la masa celular) con su división.

Las células exhiben una notable diversidad en sus patrones de crecimiento, proliferación y muerte. Por ejemplo, algunas células humanas (neuronas) nacen alrededor del momento del nacimiento y viven hasta que la persona muere -más de 100 años en algunos casos. El destino de otras células es vivir sólo un día o dos (por ejemplo, las células en el revestimiento intestinal). Muchas células diferenciadas se forman por vías elaboradas que emplean una serie cuidadosamente coreografiada de señales internas y tisulares. Otras células, como muchas en el sistema inmunológico, se generan en exceso, seguido por la selección natural de los pocos con genes correctamente reordenados o con conexiones productivas a las células asociadas. La desafortunada mayoría de células inmunes cuya diferenciación no fue tan adecuada mueren por suicidio celular programado. Las estrategias muy diferentes mantienen poblaciones de células. Las células de larga vida se dividen rara vez, si es que lo son. En contraste, las células que participan en la producción del revestimiento intestinal crecen y se dividen a máxima velocidad. La mayoría de las células humanas se diferencian para llevar a cabo funciones específicas y luego ya no proliferan.

Referencias básicas: (Alberts et al., 2015; Belk & Maier, 2013; Campbell & Farrell, 2009, 2012; Cox, Doudna, & O’Donnell, 2012; Hoefnagels, 2015; Karp, 2013; Mackean & Hayward, 2014; Mader & Windelspecht, 2018, 2015; Mader, 2010; Mason, Losos, Singer, & Raven, 2014; Murray et al., 2012; Pollard, Earnshaw, Lippincott-Schwartz, & Johnson, 2017; Reece et al., 2014; Sadava, Berenbaum, & Hillis, 2014; Simon, Reece, & Dickey, 2013; Solomon, Martin, Martin, & Berg, 2014; Starr, Evers, & Starr, 2013; Weaver, 2012)

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