División de la célula

• Desprendimiento de células epiteliales como las que recubren la piel y los intestinos. Las células viejas y gastadas de la superficie de los tejidos se reemplazan constantemente. Un caso especial de esto es el reemplazo mensual de las células que revisten el útero en mujeres premenopáusicas.
• La curación de heridas requiere que las células en el área del daño se multipliquen para reemplazar las perdidas. Las enfermedades virales como la hepatitis también pueden dañar los órganos que luego necesitan reemplazar las células perdidas.
• Reemplazo de las células que forman la sangre. Los glóbulos rojos transportan oxígeno a los tejidos. Los glóbulos blancos, como los linfocitos B y T, son parte del sistema inmunológico del cuerpo y ayudan a prevenir infecciones. La mayoría de estas células tienen una vida útil muy corta y deben reemplazarse constantemente. Los precursores de estas células se encuentran en la médula ósea. Estos precursores, o células madre, deben reproducirse a un ritmo muy alto para mantener cantidades adecuadas de células sanguíneas.

El proceso por el cual una célula se reproduce para crear dos copias idénticas de sí misma se conoce como mitosisLa porción del ciclo celular durante el cual la célula se divide en dos células hijas. . El objetivo de la mitosis es la formación de dos células idénticas a partir de una sola célula parental. Las células formadas se conocen como células hijas. Para que esto suceda, debe ocurrir lo siguiente:

• El material genUna cadena de ADN que lleva a la producción de un ARN. El ARN es procesado durante el proceso de la transcripción. Este ARN puede ser usado para guiar la formación de una proteína por medio de la traducción o puede ser usado directamente por la célula.ético, el ADNAbreviación para ácido deoxirribonucleoso. Compuesto de largas cadenas de monómeros de nucleótidos, que son representados con C, G, T y A. Esta es la forma de almacenamiento de nuestro material genético. Todas las instrucciones para la producción de nuestras proteínas está codificada en nuestro ADN. de los cromosomas, debe copiarse fielmente. Esto ocurre mediante un proceso conocido como replicaciónEl proceso por el cual el ADN es duplicado. La replicación del ADN ocurre durante la fase S del ciclo celular. Varios de los agentes quimoterapeúticos ejercen sus acciones durante el proceso de la replicación del ADN. Algunos son incorporados en el ADN nuevo pero causan problemas a la célula y otros interfieren con las enzimas necesarias para la replicación del ADN. Vea topoisomeras..
• Los orgánulos, como las mitocondrias, deben distribuirse de modo que cada célula hija reciba una cantidad adecuada para funcionar.
• El citoplasmaLa porción de una célula que está afuera del núcleo. Esto incluye varios organelos tales como las ribosomas Compare con el citosol. de la célula debe estar físicamente separado en dos células diferentes.

Como veremos, muchas de las características de las células cancerosas se deben a defectos en los genes que controlan la división celular. El proceso de división celular ocurre como una progresión ordenada a través de cuatro fases diferentes. Estas cuatro etapas se conocen colectivamente como el ciclo celular. Las siguientes secciones describen el ciclo celular a detalle. Más información sobre los temas discutidos en esta página puede ser encontrada en mayoría de los textos introductorios de biología; nosotros recomendamos Campbell Biology, 11ma edición.1

Secciones incluidas en esta página:

• División celular normal
• División en las células cancerígenas
• Resumen de división celular

División celular normal

Hay varias salvaguardas integradas en el proceso de división celular para asegurar que las células no se dividan a menos que hayan completado el proceso de replicación correctamente y que las condiciones ambientales en las que existen las células sean favorables para la división celular. Entre otros, existen sistemas para determinar lo siguiente:

• ¿El ADN está completamente replicado?
• ¿Está dañado el ADN?
• ¿Hay suficientes nutrientes para todo el crecimiento celular?

Si estas comprobaciones fallan, las células normales dejarán de dividirse hasta que se corrijan las condiciones. Las células cancerosas no obedecen estas reglas y continuarán creciendo y dividiéndose.

Ahora que hemos hablado del ciclo celular, abordaremos brevemente las formas en que se indica a las células que se dividan.

La mayoría de las células del cuerpo no se dividen activamente. Están realizando sus funciones, como la producción de enzimas para digerir los alimentos o ayudar a mover los brazos o las piernas. Solo un pequeño porcentaje de células está pasando por el proceso que se acaba de describir.

Las células se dividen en respuesta a señales externas que les "dicen" que entren en el ciclo celular. Estas señales pueden tomar la forma de estrógenos o proteínas como el factor de crecimientoUna sustancia que estimula la división celular. Los factores de crecimiento son usualmente proteínas pequeñas u hormonas esteroidales. Estos pueden ser secretados por la misma célula sobre la cual éstos actúan o por células que pueden residir en una parte distinta del cuerpo que las células afectadas. Algunos ejemplos de los factores de crecimiento incluyen el estrógeno, un factor para las células mamarias y el VEGF, un factor de crecimiento que causa el desarrollo de los vasos sanguíneos. Varios tipos de tratamientos contra el cáncer son diseñados para inhibir la actividad de los factores de crecimiento. derivado de plaquetas (PDGF). Estas moléculas de señalización, representadas como una molécula en forma de X en la animación a continuación, se unen a sus células objetivo y envían señales al núcleoUn organelo subcelular que contiene las cromosomas (cromatina). Presente en las células eucariotas. El núcleo está rodeado por una envoltura nuclear. Dentro del núcleo existe una región que se llama nucleolo en el cual partes de las ribosomas son construídas. Los poros nucleares permiten el importe y exporte de los materiales. . El resultado es que los genes responsables de la división celular se activan y la célula se divide. Por ejemplo, un corte en la piel hace que ciertas células sanguíneas, plaquetas, produzcan un factor de crecimiento (que hace que las células de la piel se reproduzcan y llenen la herida. La división celular es un proceso normal que permite el reemplazo de células muertas.

División celular normal II

¿Cuáles son las señales que hacen que la célula deje de dividirse?

La falta de señales externas positivas causan que la célula dee de dividirse.

Inhibición por contacto
Las células también pueden sentir su entorno y responder a los cambios. Por ejemplo, si una célula siente que está rodeada por todos lados por otras células, dejará de dividirse. De esta manera, las células crecerán cuando sea necesario, pero se detendrán cuando se haya cumplido su objetivo. Para volver a visitar nuestro ejemplo de la herida, las células llenan el espacio dejado por la herida, pero luego dejan de dividirse cuando el espacio se ha sellado. Las células cancerosas no presentan inhibición por contacto. Crecen incluso cuando están rodeadas de otras células, lo que provoca la formación de una masa. A continuación se muestra el comportamiento de las células normales (animación superior) y cancerosas (animación inferior) con respecto a la inhibición por contacto.

Los recipientes redondos en los que se representan las células en las animaciones se denominan placas Petri. En el laboratorio, las células a menudo se cultivan en estos, cubiertas con un líquido rico en nutrientes.

SenescenciaFuera de la biología celular, este término se refiere al proceso de envejecimiento. Todas las células normales (a excepción de las células madre) tienen una habilidad limitada de división. Las células cancerosas no pasan por la senescencia, en vez, éstas son capaces de dividirse indefinitivamente. Las células que pueden dividirse de esta manera se llaman inmortales. En el contexto de la división celular, el término se refiere al envejecimiento o la muerte de las células en cultivo. celular
La mayoría de las células también parecen tener un límite preprogramado para el número de veces que pueden dividirse. Curiosamente, el límite parece basarse, en parte, en la capacidad de la célula para mantener la integridad de su ADN. Una enzimaUna proteína que acelera el proceso de las reacciones químicas en el cuerpo. Las proteínas actúan como catalistas; éstos aceleran reacciones sin ser alterados en el proceso. Casi todos los procesos biológicos son impulsados por la actividad de las enzimas. Sin ellas, las reacciones complejas que necesitamos para construir y destruir partes celulares no sucederían en un ritmo compatible con la vida. Los nombres de las enzimas usualmente describen la reacción que ésta cataliza y todas de ellas terminan en -asa., la telomerasaUna enzima que sirve para reemplazar las puntas de las cromosomas. Durante la replicación normal del ADN, las puntas de las cromosomas son acortadas por una cantidad pequeña. La telomerasa es apagada en la mayoría de tejidos adultos, un proceos que limita el número de divisiones celulares que pueden ser completadas por esas células. En las células cancerosas, la telomerasa es a menudo reactivada, permitiéndole a esas células la división indefinitiva., es responsable del mantenimiento de los extremos de los cromosomas. En los adultos, la mayoría de nuestras células no utilizan la telomerasa, por lo que eventualmente mueren. En las células cancerosas, la telomerasa suele estar activa y permite que las células continúen dividiéndose indefinidamente. Para más información en la telomerasa, vaya a la sección de Genes de cáncer.

División en las células cancerígenas

Cuando se trata de la división celular, las células cancerosas rompen casi todas las reglas.

• Las células cancerígenas pueden dividirse sin las señales externas apropiadas. Esto es análogo a un automóvil en movimiento sin que se aplique presión al pedal del acelerador. Un ejemplo sería el crecimiento de una célula de cáncer de mama sin necesidad de estrógenos, un factor de crecimiento normal. Algunas células de cáncer de mama en realidad pierden la capacidad de responder al estrógenoUna hormona del sexo esteroidal. El estrógeno tiene una estructura que está relacionada con el colesterol. Producido por los ovarios, el estrógeno tiene efectos sobre los sistemas reproductivo, cardiovascular, y esqueletal. El estrógeno también es un factor de crecimiento en algunos tipos de células, incluyendo las células de la mama. Los inhibidores del estrógeno tales como el tamoxifeno funcionan para bloquear los efectos del estrógeno sobre el crecimiento. Vea también, receptor de estrógeno. al apagar la expresión del receptor de estrógenoUna proteína que se encuentra dentro de las células que recibe el estrógeno. El complejo de proteína:estrógeno luego se une al ADN para aumentar la transcripción de ciertos genes. El receptor de estrógeno es entonces un tipo de factor de transcripción. El receptor de estrógeno es el objetivo del medicamento contra el cáncer tamoxifeno. Al unirse al receptor de estrógeno, el tamoxifeno bloquea los efectos de la hormona que promueven el crecimiento. dentro de la célula. Estas células aún pueden reproducirse sin pasar por la necesidad de la señal de crecimiento externa.
• Las células cancerígenas no exhiben inhibición por contacto. Si bien la mayoría de las células pueden saber si están "apiñadas" por células cercanas, las células cancerosas ya no responden a esta señal de detención. Como se muestra arriba, el crecimiento continuo conduce a la acumulación de células y la formación de una masa tumoral.
• Las células cancerígenas se pueden dividir sin recibir la señal adecuada. Mientras que las células normales detendrán la división en presencia de daño genético (ADN), las células cancerosas continuarán dividiéndose. El resultado de esto son células "hijas" que contienen ADN anormal o incluso un número anormal de cromosomas. Estas células mutantes son incluso más anormales que la célula "madre". De esta manera, las células cancerosas pueden evolucionar para volverse progresivamente más anormales.

La división celular continua conduce a la formación de tumores. La inestabilidad genética que resulta de la división aberrante contribuye a la resistencia a los medicamentos que se observa en muchos cánceres. Las mutaciones en genes específicos pueden alterar el comportamiento de las células de una manera que conduce a un mayor crecimiento o desarrollo de tumores.

Más información en este tema puede ser encontrado en el capítulo 8 de La biología del cáncer por Robert A. Weinberg.

Sección de resumen: División celular

Control de la división celular

• La división celular es un proceso normal.
• Existen mecanismos para garantizar que la replicación del ADN se produzca correctamente y que las condiciones ambientales sean favorables para la división celular. Los errores de replicación también se pueden corregir después de que ocurran.
• Las células normales dejan de dividirse cuando hay daño genético o las condiciones no son favorables. Las células cancerosas continúan dividiéndose incluso cuando las condiciones no son adecuadas.

Señalización para la división celular

• La mayoría de las células del cuerpo no se dividen activamente, sino que realizan sus funciones normales.
• Las células se dividen en respuesta a señales externas en forma de factores de crecimiento de esteroides o proteínas.
• Las células se dejan de dividir por varias razones, entre ellas:

1. Falta de señales externas positivas.
2. La célula siente que está rodeada por todos lados por otras células dependientes del contacto con inhibición (dependiente de la densidad).
3. La mayoría de las células parecen tener un límite preprogramado de la cantidad de veces que pueden dividirse.

División celular en células cancerígenas

• Las células cancerosas pueden dividirse sin las señales externas adecuadas.
• Las células cancerosas no presentan inhibición por contacto.
• Las células cancerosas continúan dividiéndose en presencia de daño genético.
• La división continua y desinhibida de células dañadas genéticamente puede conducir a la formación de tumores.