Ejercicios: Las fases del ciclo celular

Explica qué es el ciclo celular y nombra sus dos grandes periodos, indicando qué ocurre de forma general en cada uno.

El esquema representa el ciclo celular como un círculo dividido en cuatro etapas numeradas. Nombra las etapas 1, 2, 3 y 4, y explica por qué se representa el ciclo como un círculo y no como una línea con principio y fin.

¿Qué acontecimiento fundamental ocurre durante la fase S del ciclo celular? Explica por qué es imprescindible que ocurra antes de que la célula se divida.

Ordena estas fases del ciclo celular tal como ocurren en el tiempo: fase M, fase G1, fase G2, fase S. Describe brevemente qué hace la célula en cada una.

En un cultivo de células, el ciclo celular completo dura $24\ \text{h}$ y la interfase ocupa el $90\ \%$ del tiempo. Calcula cuántas horas dedica cada célula a la interfase y cuántas a la fase de división.

Una célula en fase G1 tiene una determinada cantidad de ADN. Indica en qué momento del ciclo esa cantidad se ha duplicado y en qué momento vuelve a reducirse a la mitad en cada célula hija.

En un laboratorio de oncología se analizan dos cultivos de células tumorales:

• Línea A: tiene inactivado el gen p53, por lo que las células superan el punto de control $G_1/S$ aunque su ADN presente roturas y daños provocados por radiación ultravioleta.

• Línea B: tiene inactivado el punto de control de la metafase (punto de control del ensamblaje del huso), por lo que las células inician la anafase aunque existan cromosomas que no se han fijado correctamente a los microtúbulos.

1. a) Predice qué tipo de alteración genética predominará en las células hijas de cada cultivo tras varias divisiones: ¿mutaciones puntuales a nivel de secuencia de ADN o alteraciones cariotípicas en el número de cromosomas (aneuploidías)? Justifica tu deducción en cada caso.
2. b) Se ensaya un fármaco antitumoral que desestabiliza los microtúbulos del huso acromático. Justifica razonadamente en cuál de las dos líneas celulares ($A$ o $B$) este fármaco será incapaz de frenar el avance del ciclo celular.

Tras un accidente cerebrovascular (ictus), las neuronas destruidas no se regeneran y suelen quedar secuelas neurológicas permanentes. En cambio, tras una quemadura superficial que destruye miles de células de la epidermis, la piel es capaz de regenerarse por completo en pocos días.

1. a) Justifica esta diferencia médica explicando el estado del ciclo celular en el que se encuentran las células maduras de ambos tejidos.
2. b) Un equipo de investigación propone reactivar el ciclo celular en neuronas adultas para reparar lesiones cerebrales, forzándolas a salir de la fase G0. Predice qué dificultades o riesgos funcionales podría acarrear forzar la mitosis en células altamente especializadas integradas en circuitos sinápticos estables.

Considera dos células esféricas modelo, la célula A (radio = 1 µm) y la célula B (radio = 3 µm).

1. a) Sabiendo que la superficie de una esfera es $S = 4\pi r^2$ y su volumen es $V = \frac{4}{3}\pi r^3$, calcula la relación superficie/volumen ($S/V$) para cada una de ellas.
2. b) El intercambio de gases y nutrientes con el medio depende de la superficie de la membrana, mientras que la demanda metabólica depende del volumen citoplasmático. A partir de tus cálculos numéricos, justifica por qué la célula B se encuentra en un límite crítico de viabilidad si no se divide.
3. c) Ciertas células humanas muy activas, como los enterocitos del epitelio intestinal, alcanzan un tamaño considerable sin dividirse. Deduce qué adaptación morfológica en su membrana les permite mantener una relación $S/V$ elevada.