El Ciclo Celular, su Control y Mecanismos de División

Conjunto de fichas de repaso sobre el ciclo celular, su regulación bioquímica por ciclinas y CDKs, puntos de control, transporte membranoso y comparación entre mitosis, meiosis y fisión binaria.

¿Quiénes recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2001 por el descubrimiento de los reguladores clave del ciclo celular?

Leland H. Hartwell (Estados Unidos), R. Timothy Hunt (Reino Unido) y Sir Paul M. Nurse (Reino Unido).

A partir de este esquema del ciclo celular, ¿cuál es la duración temporal estimada de cada una de las fases en la interfase y de la división celular?

La Fase G1 dura entre $8\text{--}10\text{ horas}$, la Fase S entre $6\text{--}8\text{ horas}$, la Fase G2 entre $4\text{--}6\text{ horas}$, y la división celular (mitosis y citokinesis) entre $1\text{--}2\text{ horas}$.

¿Cuáles son los cuatro blancos moleculares y efectos provocados por la fosforilación del factor promotor de la fase M (MPF / Ciclina B-Cdc2)?

1. Condensación de cromatina (por fosforilación de condensinas), 2. Ruptura de la envoltura nuclear (por fosforilación de láminas), 3. Fragmentación del aparato de Golgi y retículo endoplásmico (por fosforilación de GM130), y 4. Formación del huso (por inestabilidad de microtúbulos).

En células de mamíferos, ¿qué combinaciones de ciclinas y quinasas (CDKs) regulan el inicio de la síntesis de ADN y la transición de G2 a M?

Para el inicio de la síntesis de ADN al comienzo de la fase S actúan las ciclinas E y A con CDK2; para la transición de G2 a M actúa la ciclina B con CDK1.

Observando el esquema de regulación de los complejos CDK-ciclina, ¿cuáles son los cuatro mecanismos que determinan su activación o inhibición?

1. Asociación con ciclinas, 2. Fosforilación activadora de la treonina próxima a la posición 160, 3. Fosforilación inhibidora de la treonina 14 y de la tirosina 15, y 4. Asociación con inhibidores de Cdk (CKI's).

¿Qué proteínas integran las familias de inhibidores Cip/Kip e Ink4 en células animales y cuáles son sus complejos blanco principales?

La familia Cip/Kip integra a p21, p27 y p57 (inhiben Cdk4/ciclina D, Cdk6/ciclina D, Cdk2/ciclina E y Cdk2/ciclina A); la familia Ink4 integra a p15, p16, p18 y p19 (inhiben específicamente Cdk4/ciclina D y Cdk6/ciclina D).

¿Qué condiciones críticas se monitorean en los puntos de control G1, G2 y de la Metafase?

Punto G1: evalúa si la célula es bastante grande y si el entorno es favorable; Punto G2: verifica si todo el ADN está replicado, si el entorno es favorable y el crecimiento celular; Punto de la Metafase: comprueba si todos los cromosomas están alineados en el huso mitótico.

¿A través de qué mecanismo molecular son destruidas las ciclinas para permitir el avance unidireccional del ciclo celular?

Son destruidas mediante ubiquitinación a partir de secuencias de destrucción en su estructura primaria, dirigiéndolas para su degradación en los proteosomas.

Según los datos genómicos comparativos, ¿cuántas CDKs y ciclinas poseen Homo sapiens y Caenorhabditis elegans?

H. sapiens posee más de 1500 quinasas, 9 CDKs y más de 12 ciclinas; C. elegans posee 19,099 genes, 493 quinasas ($2\%$), 14 CDKs y 34 ciclinas.

¿Cuál es la diferencia primordial entre el transporte pasivo y el transporte activo a través de la membrana celular?

El transporte pasivo (difusión simple, facilitada y ósmosis) no gasta energía celular y ocurre a favor de gradiente, mientras que el transporte activo (como la bomba de sodio-potasio) gasta ATP para transportar solutos contra un gradiente de concentración.

¿En qué se diferencia la etapa de citocinesis entre las células animales y las células vegetales?

En las células animales la división citoplasmática se realiza mediante la formación de un surco, mientras que en las células vegetales se forma una placa celular rígida.

¿Cuál es la consecuencia biológica y patológica de la falla en los mecanismos de control del ciclo celular?

La división celular se vuelve descontrolada, generando la formación de tumores, neoplasias y cáncer.

¿Qué estrategia reproductiva emplean las células procariotas frente a las eucariotas?

Los procariotas utilizan la fisión binaria (proceso asexual simple donde se duplica el cromosoma y la célula se divide en dos clones), a diferencia de los eucariotas que cuentan con interfase y división nuclear compleja (mitosis o meiosis).

¿Cómo difieren la mitosis y la meiosis en número de divisiones nucleares, resultado cromosómico celular y función principal?

La mitosis tiene una sola división y produce 2 células hijas diploides ($2n$) idénticas para crecimiento y reparación de tejidos; la meiosis consta de dos divisiones sucesivas (Meiosis I y II) y genera 4 células haploides ($1n$ o $n$) genéticamente variadas para la producción de gametos.

¿Qué es el entrecruzamiento cromosómico (crossing over) y en qué etapa ocurre de manera exclusiva?

Es un evento exclusivo de la Meiosis I donde se intercambian segmentos de ADN entre cromosomas para generar diversidad y variabilidad genética en los gametos.