Ciclo celular

[miniatura|300px|Ciclo celular. En laranxa a [interfase, dividida en tres períodos: G1, S e G2. O resto da gráfica é a fase M ou de división celular, que consta de mitose (división do núcleo) e citocinese (división do citoplasma). As células que pasan á fase G0 están en estado quiescente.]]
O **ciclo celular** é un conxunto ordenado de fenómenos que se desenvolve durante toda a vida da célula, e que leva a esta a crecer e a dividirse en dúas células fillas. 
Todas as células orixínanse a partir doutra previamente existente. O ciclo celular iníciase no momento en que aparece unha nova célula, descendente doutra que se divide, e remata no momento en que dita célula se divide e orixina dúas novas células fillas.

As células que se encontran no ciclo celular denomínanse proliferantes e as que se encontran en fase G0 chámanse células quiescentes. As células quiescentes, que non están en división de forma permanente ou moi prolongada (neuronas por exemplo) non se considera que estean no ciclo celular e dise que están na fase G0.

[miniatura|Comparación entre a [fisión binaria, mitose e meiose, tres tipos de división celular.]]

## Fases do ciclo celular 
A célula pode encontrarse en dous estados claramente diferenciados:

* O estado de non división ou **interfase**. A célula realiza as súas funcións específicas e, se está destinada a dividirse, comeza por realizar a duplicación do seu ADN.
* O estado de división, chamado **fase M**.

;Interfase

É o período comprendido entre dúas divisións celulares. É a fase máis longa do ciclo celular, e supón case o 95% do ciclo; transcorre entre dúas mitoses e comprende tres períodos:

* **Fase G1** (do inglés *Gap* 1, intervalo 1): É a primeira fase do ciclo celular, na que se produce crecemento celular con síntese de proteínas e de ARN. É o período que transcorre entre o fin dunha mitose e o inicio da síntese de ADN. Ten unha duración de entre 6 e 12 horas, e durante este tempo a célula duplica o seu tamaño e masa debido á continua síntese de todos os seus compoñentes, como resultado da expresión dos xenes que codifican as proteínas responsables do seu fenotipo particular. A carga xenética neste momento, en humanos é 2n 2c, é dicir, ten filamentos de cromatina repetidos ou homólogos (diploidía, 2n) e cada un ten unha cromátide (2c).
* **Fase S** (do inglés *Synthesis*): É a segunda fase do ciclo, na que se produce a replicación ou síntese do ADN. Como resultado cada filamento de cromatina se duplica e queda formado por dúas cromátides idénticas (cromátides irmás). O número de filamentos de cromatina non varía (2n), pero duplicouse o número de cromátides e a cantidade de ADN (4c cromátides), polo que a célula xa ten suficiente ADN para repartilo entre as súas dúas células fillas. O núcleo contén o dobre de proteínas nucleares e de ADN que ao principio. Cando máis tarde, no inicio da mitose, a cromatina se converta en cromosomas, estes aparecerán formados por dúas cromátides debido a esta duplicación. Ten unha duración dunhas 6-8 horas.
* **Fase G2** (do inglés *Gap* 2): É a terceira fase de crecemento do ciclo celular na que continúa a síntese de proteínas e ARN. Ao final deste período aprécianse ao microscopio cambios na estrutura celular, que indican o comezo da división celular. Ten unha duración de entre 3 e 4 horas. Remata cando a cromatina empeza a condensarse ao inicio da mitose. A carga xenética en humanos é 2n 4c coma na fase S.

;Fase M (mitose e citocinese)

É a división celular na que unha célula proxenitora (célula somática eucariota) se divide en dúas células fillas idénticas. Esta fase inclúe a mitose (á súa vez dividida en: profase, metafase, anafase, telofase), e a citocinese, que se inicia xa na telofase mitótica ou ás veces na anafase. Se o ciclo completo durase 24 h, a fase M duraría arredor de media hora (30 minutos). Ao inicio da mitose os filamentos de cromatina condénsase e pasan ao estado de cromosomas. pode comprenderse como unha toma de decisións que fai a célula segundo as condicións nas que está en determinados puntos críticos, de proseguir ou non cara a seguintes fases da división. Deste modo, a célula controla as seguintes cuestións:

# Xenes que codifican proteínas para o ciclo. Encimas e precursores da síntese do ADN, encimas para a síntese e ensamblaxe de tubulina etc.
# Xenes que codifican proteínas que regulan positivamente o ciclo. Tamén chamados protooncoxenes, porque o seu mal funcionamento pode ocasionar un descontrol do ciclo e a formación dun tumor. Na canle de entrada ao centro catalítico ou activo do encima existe unha treonina que debe estar fosforilada para que a quinase actúe. Non obstante, no propio centro hai dúas treoninas que, ao seren fosforiladas, inhiben á quinase e unha rexión de unión á ciclina chamada PSTAIRE. Estas vías de verificación presentan dúas características: son *transitorias* (desaparecen unha vez resolto o problema que as puxo en marcha), e poden *caducar* se o problema non se resolveu ao cabo dun tempo. Ditos puntos de control son:

## Ciclo celular e cáncer 
miniatura|Cando as células normais se danan ou envellecen, morren por apoptose, pero as células cancerosas poden evitala.

Crese que moitos tumores son resultado dunha multitude de pasos, dos cales unha alteración mutaxénica non reparada do ADN podería ser o primeiro paso. As alteracións resultantes fan que as células inicien un proceso de proliferación descontrolada e invadan tecidos normais. O desenvolvemento dun tumor maligno require de moitas transformacións xenéticas. A alteración xenética progresa, reducindo cada vez máis a capacidade de resposta das células ao mecanismo normal regulador do ciclo.

Os xenes que participan na carcinoxénese orixínanse pola transformación dos xenes normalmente implicados no control do ciclo celular, a reparación de danos no ADN e a adherencia entre células veciñas. Para que a célula se transforme en neoplásica requírense polo menos dúas mutacións: unha nun xene supresor de tumores e outra nun protooncoxene, que dea lugar, entón, a un oncoxene.

## Ciclo celular en plantas 
A diferenza do que ocorre en animais, nas plantas os programas de desenvolvemento suceden tras a embrioxénese. A proliferación e división celular nas plantas sucede só nos meristemas, zonas nas cales se producen abundantes divisións celulares que dan lugar á aparición de novos órganos. As follas e as flores derivan do meristema apical do talo e do meristema floral, respectivamente, entanto que o meristema radicular dá lugar á raíz. A regulación, por tanto, dos programas de desenvolvemento baséase en grande medida na expresión xénica particular dos meristemas e da pauta de división celular; en plantas non existe a migración celular como mecanismo de desenvolvemento. A interacción antagonística entre as hormonas auxina e citoquinina parece ser o mecanismo clave para o establecemento de identidades e pautas de proliferación durante a embrioxénese e durante o desenvolvemento dos meristemas caulinar e radicular.

O ciclo celular nas plantas comparte elementos comúns co de animais, mais tamén ten certas particularidades. As quinases dependentes de ciclina (CDK) regulan a maioría dos aspectos do ciclo celular. Deste modo, CDKA (un equivalente a PSTAIRE CDK de animais), intervén nas transicións G1/S e G2/M. Non obstante, existen unhas CDKB, únicas de plantas, que se acumulan nas fases G2 e M e interveñen na transición G2/M.

As plantas posúen unha diversidade maior de ciclinas cós animais. *Arabidopsis thaliana* contén como mínimo 32 ciclinas, quizais debido aos eventos de duplicación do seu xenoma (é tetraploide). A expresión das diferentes ciclinas parece estar regulada por diversas fitohormonas.
* Ciclinas D: regulan a transición G1/S
* Ciclinas A: interveñen no control das fases S e M
* Ciclinas B: iimplicadas nas transicións G2/M e no control dentro da fase M
* Ciclina H: parte da quinase activadora de CDKs.

Existe un complexo proteín ligase de ubiquitina semellante ao APC/C (o complexo promotor da anafase animal) e algunhas ciclinas, como as de tipo B, posúen na súa estrutura secuencias de destrución mediadas por ubiquitina: é dicir, o proceso de proteólise é tamén unha peza chave na regulación do ciclo celular no mundo vexetal.

A fosforilación de complexos ciclina/CDK no extremo N-terminal do elemento CDK inhibe a actividade do complexo; a diferenza do que acontece en animais, onde esta modificación postranscripcional sucede en residuos Tyr ou Thr, en plantas só se dá nos Tyr. En animais, o encima que cataliza esta reacción é unha WEE1 quinase, e a fosfatase CDC25; en plantas existe un homólogo da WEE1, pero non da CDC25, que si se atopou en algas unicelulares.

En canto ás proteínas inhibidoras dos complexos CDK/ciclina, describíronse elementos similares á familia Kip/Cip de mamíferos; concretamente, en plantas estes elementos inhibidores están modulados pola presenza de hormonas como a auxina ou o ácido abscísico. Estes e outros fitorreguladores desempeñan un papel chave no mantemento da capacidade meristemática e outros caracteres do desenvolvemento, procesos que dependen da súa concentración nunha determinada zona e do programa de expresión xénica presente naquel lugar. Por exemplo, as áreas que expresan a proteína relacionada co transporte de auxinas PINFORMED1 posúen unha alta concentración desta fitohormona o que se traduce na localización especial do que será o primordio da futura folla; ao mesmo tempo, isto exclúe a expresión do xene *SHOOTMERISTEMLESS*, implicado no mantemento dun estado indiferenciado de células meristemáticas nai (de lenta división).

A vía do retinoblastoma (vía RB/E2F/DP) non só se encontra en animais e plantas, senón que aparece tamén en flaxelados como *Chlamydomonas*. Un homólogo do supresor de tumores humano, denominado RETINBLASTOMA RELATED1, descrito en *Arabidopsis thaliana*, regula a proliferación celular nos meristemas, e está regulado por medio de fosforilación por parte de quinases dependentes de ciclina.

Unha característica das células vexetais é a súa permisibilidade fronte a duplicacións da súa dotación cromosómica (cambios de ploidía), as cales se deben á replicación do contido xenético sen que medie unha citocinese. Este mecanismo é usual en determinados tecidos e organismos pero tamén pode suceder en plantas completas. Debido a que adoita ir asociado a un maior tamaño celular, foi obxecto de selección na mellora vexetal. Este feito explícase debido ao carácter sésil dos organismos vexetais e, xa que logo, a imposibilidade de executar comportamentos que eviten o estrés ambiental; deste xeito, as plantas estresadas cun maior número de copias do xenoma poderían ser máis resistentes. Porén, os datos experimentais non sempre apoian esta hipótese.

## Inhibidores do ciclo celular 
[300px|miniatura|dereita|Vías da transdución de sinais implicadas na [apoptose ("morte celular programada").]]
Existen dúas familias de xenes que impiden a progresión do ciclo celular, que son a familia *cip/kip* (*CDK interacting protein/Kinase inhibitory protein*) e a INK4a/ARF (*Inhibitor of Kinase 4/Alternative Reading Frame*). Como estes xenes son importantes na prevención de tumores, coñécense como supresores de tumores.

A familia **cip/kip** inclúe os xenes p21, p27 e p57, que deteñen o ciclo celular na fase G1 ao orixinaren produtos que se unen e inactivan os complexos ciclina-CDK. p21 é activado por p53 (o cal, á súa vez, actívase cando hai danos no ADN, por exemplo debido a radiación). p27 é activado polo factor TGF β, un inhibidor do crecemento.

A familia **INK4a/ARF** inclúe p16INK4a, cuxo produto se une a CDK4 e para o ciclo na fase G1, e p14arf, que impide a degradación de p53.

Tamén son útiles para parar o ciclo os inhibidores sintéticos de Cdc25 e poderían usarse como axentes antineoplásicos e anticanceríxenos.

## Sincronización de cultivos celulares 
Poden usarse varios métodos para sincronizar os cultivos celulares detendo o ciclo celular nunha fase determinada. Por exemplo, a inanición sérica (ou *serum starvation*, que é unha privación de nutrientes) e o tratamento con timidina ou afidicolina paran o ciclo celular na fase G1, o *mitotic shake-off*, o tratamento con colchicina e o tratamento con nocodazole paran o ciclo na fase M, e o tratamento con 5-fluorodesoxiuridina detén o ciclo na fase S.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Límite de Hayflick

### Bibliografía 
* 
*