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La biología celular · El ciclo celular

El ciclo celular y su regulación

Cuando te haces una herida en la rodilla jugando béisbol en la Cinta Costera, en unos días la piel se cierra sola. Las células de alrededor se dividen justo lo necesario y se detienen cuando la herida cierra. ¿Quién les dice cuándo dividirse y cuándo parar? La respuesta está en un sistema de control del ciclo celular: puntos de control, ciclinas, CDK y proteínas como p53.

Interfase, fase M y la salida del ciclo

Si observas al microscopio un cultivo de células en crecimiento, casi todas muestran un núcleo bien delimitado y solo unas pocas tienen los cromosomas condensados, en plena división. ¿Cómo se organiza el tiempo de una célula entre una división y la siguiente?

Fase ¿Qué ocurre?
G1 La célula crece, sintetiza proteínas y organelos.
S Se replica (duplica) todo el ADN. La helicasa abre la doble hélice y la ADN polimerasa copia cada hebra.
G2 La célula se prepara para dividirse y revisa el ADN copiado.
M Mitosis y citocinesis.
Diagrama circular del ciclo celular: la interfase (G1, S, G2) ocupa cerca del 90 % del ciclo y la fase M cerca del 10 %; desde el final de la fase M parte una salida lateral hacia el estado de reposo G0. ciclo celular G0 (reposo) salida del ciclo fase M ≈ 10 % interfase (G1·S·G2) ≈ 90 % del ciclo

Cuánto ADN tiene la célula en cada fase

Como en la fase S se copia el ADN, la cantidad de ADN por célula cambia a lo largo de la interfase. Llamemos 2C a la cantidad de ADN de una célula diploide que aún no ha replicado su ADN.

  • G1: la célula tiene 2C. Cada cromosoma tiene una sola cromátida (una molécula de ADN de doble hebra).

  • S: la cantidad sube poco a poco, de forma continua, de 2C a 4C, porque el ADN se está copiando.

  • G2 y M (hasta la separación): la célula tiene 4C. Cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas, pero el número de cromosomas no cambia.

Al final de la mitosis, las células hijas reparten ese ADN y cada una vuelve a 2C.

La citometría de flujo es una técnica que mide la cantidad de ADN de miles de células una por una y las cuenta. El resultado es una gráfica: en el eje horizontal, la cantidad de ADN; en el vertical, cuántas células hay con ese valor. Aparecen dos picos y una zona intermedia: el primer pico (2C) son las células en G1, el segundo (4C) son las células en G2 o M, y entre ambos, las que están en S.

Histograma de citometría de flujo: un pico de células con 2C de ADN (G1), una zona intermedia de células en fase S y un segundo pico con 4C de ADN (G2 y M). G1 S G2 y M 2C 4C cantidad de ADN por célula n.º de células
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Nombra las dos grandes etapas del ciclo celular y las tres fases en las que se divide la interfase, indicando qué ocurre de forma general en cada una.

Nombra las dos grandes etapas del ciclo celular y las tres fases en las que se divide la interfase, indicando qué ocurre de forma general en cada una.

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Practica★☆☆Sin empezar
¿Qué ocurre durante la fase S del ciclo celular? Razona por qué es imprescindible que esta fase termine antes de que la célula entre en división.

¿Qué ocurre durante la fase S del ciclo celular? Razona por qué es imprescindible que esta fase termine antes de que la célula entre en división.

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El esquema representa el ciclo completo de una célula que tarda $24\ \text{h}$ en dividirse. Calcula cuántas horas dura su fase S y explica qué proceso celular ocurre…

El esquema representa el ciclo completo de una célula que tarda $24\ \text{h}$ en dividirse. Calcula cuántas horas dura su fase S y explica qué proceso celular ocurre durante ella.

24 h G1 = 9 h S = ? G2 = 4 h M = 1 h
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Los puntos de control

Línea del ciclo celular con sus fases G1, S, G2 y M y los tres puntos de control principales: G1/S (¿ADN intacto?), G2/M (¿réplica completa?) y M (¿huso bien unido?). G1 S G2 M G1/S ¿ADN intacto? M ¿huso bien unido? G2/M ¿réplica completa?
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¿Qué es un punto de control del ciclo celular? Nombra uno de ellos y explica qué es lo que verifica antes de permitir que el ciclo continúe.

¿Qué es un punto de control del ciclo celular? Nombra uno de ellos y explica qué es lo que verifica antes de permitir que el ciclo continúe.

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Ciclinas y CDK: el motor molecular del ciclo

En embriones en división, ciertas proteínas aumentan poco a poco y se desploman justo antes de cada división. ¿Qué mecanismo funciona como reloj interno que marca el ritmo de cada fase?

Gráfica de la concentración de ciclinas a lo largo del ciclo celular: dos picos, uno de ciclina G1/S al pasar de G1 a S y otro de ciclina M al pasar de G2 a M, con un halo que marca el complejo ciclina-CDK activo en cada pico. ciclina G1/S ciclina M G1 S G2 M
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Algunas células, como las neuronas adultas, salen del ciclo celular y permanecen en una fase denominada G0. Explica qué significa estar en G0 y qué consecuencia tiene…

Algunas células, como las neuronas adultas, salen del ciclo celular y permanecen en una fase denominada G0. Explica qué significa estar en G0 y qué consecuencia tiene este hecho para la capacidad de regeneración del tejido nervioso.

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p53: el guardián del genoma

Esquema de la ruta de p53: el ADN dañado activa p53, que detiene el ciclo para reparar el daño y continuar, o induce apoptosis si el daño es irreparable. ADN dañado p53 activa punto de control G1/S reparación → ciclo continúa daño irreparable apoptosis

Vuelve al principio: la herida de tu rodilla cierra porque las células se dividen cuando reciben señales, y los puntos de control y p53 las frenan cuando algo anda mal. Si ese freno falla, la división se descontrola.

Resumen

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