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3. GENÉTICA

3.1. CICLO CELULAR
El crecimiento y el desarrollo de los organismos vivientes dependen del crecimiento y la multiplicación de sus células. En los organismos unicelulares, la división celular implica una verdadera reproducción y por este proceso, a partir de la célula primitiva, se originan dos o más individuos. Por el contrario, los organismos multicelulares provienen de una sola célula, el cigoto, y la repetida multiplicación de esta y de sus descendientes, determina el desarrollo y el crecimiento del individuo.

Una célula crece asimilando sustancias de su ambiente y transformándolas en nuevas moléculas estructurales y funcionales. Cuando una célula alcanza cierto tamaño crítico y cierto estado metabólico, se divide. Las dos células hijas comienzan entonces a crecer.

Las células eucarióticas pasan a través de una secuencia regular de crecimiento y división llamada ciclo celular. El ciclo celular se divide en tres fases principales: interfase, mitosis, y citocinesis. Puede requerir desde pocas horas hasta varios días, dependiendo del tipo de célula y de factores externos como la temperatura o los nutrimentos disponibles.

En el curso de su vida, todas las células pasan fundamentalmente por dos períodos: uno de interfase "o de no división" durante el cual se duplica el material genético, y otro de división, por medio del cual se producen dos células hijas. Todo este proceso es lo que constituye un ciclo celular completo.

LA DIVISIÓN CELULAR
Por medio de la división celular el DNA de una célula se reparte entre dos nuevas células hijas. La distribución de duplicados exactos de la información hereditaria es relativamente simple en las células procarióticas en las que, la mayor parte del material genético está en forma de una sola molécula larga y circular de DNA, a la que se asocian ciertas proteínas específicas. Esta molécula constituye el cromosoma de la célula y se duplica antes de la división celular. Cada uno de los dos cromosomas hijos se ancla a la membrana celular en polos opuestos de la célula.

El proceso de división del material genético en células eucarióticas, es mucho más complejo que en las procariotas. Una célula eucariótica típica contiene aproximadamente mil veces más DNA que una célula procariótica; este DNA es lineal y forma un cierto número de cromosomas diferentes. Cuando estas células se dividen, cada célula hija tiene que recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno de los cromosomas. Además, las células eucarióticas contienen una variedad de organelos que también deben ser repartidos entre las células hijas.

Para realizar este proceso de manera efectiva se realizan un conjunto de etapas llamadas colectivamente mitosis. La mitosis es seguida de un proceso de citocinesis que divide a la célula en dos células hijas.

REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR
El ciclo celular está cuidadosamente regulado. Dicha regulación ocurre en distintos momentos e involucra la interacción de diversos factores, entre ellos, la falta de nutrimentos y los cambios en temperatura o en pH pueden hacer que las células detengan su crecimiento y su división. En los organismos multicelulares, además, el contacto con células contiguas puede tener el mismo efecto.

En cierto momento del ciclo celular, la célula "decide" si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1, -el punto R ("restricción"), primer punto de control del ciclo celular-. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las células pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante días, semanas o años. Una vez que las células sobrepasan el punto R, siguen necesariamente a través del resto de las fases del ciclo, y luego se dividen. La fase G1 se completa rápidamente y, en la fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, que asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. Luego, la célula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe un segundo punto de control en el cual la célula "evalúa" si está preparada para entrar en mitosis. Este control actúa como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas células que hayan completado la duplicación de su material genético. El pasaje de la célula a través del punto R depende de la integración del conjunto de señales externas e internas que recibe. El sistema de control del ciclo celular está basado en dos proteínas clave, las ciclinas y las proteínas quinasas dependientes de ciclinas (Cdk), que responden a esta integración de señales.

SENESCENCIA Y ENVEJECIMIENTO
El número de veces que una célula se ha dividido también influye en la división celular. Entre mas viejo sea el organismo del cual se toman las células para hacer un cultivo, menor será el número de veces que las células se dividan en éste, denominando este fenómeno como senescencia o envejecimiento celular. Esta restricción en el número de divisiones se relaciona con el acortamiento continuo de los extremos de los cromosomas es decir, los telomeros, durante todos sus ciclos celulares. Esta no es una generalización para todos los tipos de células, como es el caso de las células germinales o algunas células de la sangre; donde se encuentra activa una enzima llamada telomerasa, que agrega continuamente DNA a los extremos de los cromosomas, evitando su acortamiento. También se puede encontrar activa en células cancerosas.