Periodo presintético ($G_1$)
Esta etapa también se conoce como periodo de crecimiento o postmitótico. Comienza inmediatamente después de que la célula se forma como resultado de la división.
Características de los procesos:
- Crecimiento intenso: la célula aumenta activamente su masa. Se produce una síntesis masiva de proteínas, enzimas, lípidos e hidratos de carbono. También se acumulan nucleótidos, que posteriormente serán necesarios para la síntesis de ARN y ADN.
- Restauración de orgánulos: se forma un gran número de ribosomas para asegurar la síntesis de proteínas. Se forman nuevos orgánulos membranosos: mitocondrias, retículo endoplásmico (RE), aparato de Golgi, lisosomas, vacuolas, vesículas, y cloroplastos en las células vegetales.
- Energética y regulación: se produce activamente trifosfato de adenosina (ATP). Además, se generan sustancias específicas que pueden estimular o inhibir el inicio de la siguiente fase del ciclo celular.
Estado genético: los cromosomas constan de una sola cromátida (monocromatídicos). El conjunto genético se denota con la fórmula 2n2c, donde n es el número de cromosomas y c es la cantidad de ADN. Este es el conjunto diploide clásico con una cantidad normal de material genético.
Periodo sintético ($S$)
La etapa sintética es el evento central de toda la interfase, ya que es aquí donde se duplica la información genética.
Características de los procesos:
- Replicación del ADN: el proceso se lleva a cabo de forma semiconservativa, lo que garantiza una copia exacta de la molécula madre.
- Síntesis de proteínas: paralelamente a la replicación, se producen proteínas especiales llamadas histonas. Estas son sumamente importantes, ya que participan en la formación de la estructura correcta de los nuevos cromosomas y en el empaquetamiento espacial del ADN duplicado.
Estado genético: al principio del periodo, los cromosomas siguen siendo monocromatídicos (2n2c). Sin embargo, hacia el final del periodo $S$, tras completarse la replicación, cada cromosoma adquiere una cromátida hermana. Ahora los cromosomas constan de dos cromátidas idénticas (dicromatídicos) y la fórmula del conjunto cambia a 2n4c.
Periodo postsintético ($G_2$)
El periodo postsintético, o premitótico, representa la etapa final de la preparación de la célula para la división.
Características de los procesos:
- Síntesis específica: la célula produce ARN y almacena activamente energía en forma de ATP (que se consumirá por completo durante la mitosis). El evento más importante es la síntesis de proteínas tubulinas, a partir de las cuales se formará posteriormente el huso mitótico.
- Cambios estructurales: finaliza definitivamente el aumento de la masa citoplasmática. Se observa un incremento brusco en el volumen del núcleo celular. Se produce la duplicación de los centriolos, necesarios para organizar los polos de división.
Estado genético: los cromosomas siguen siendo dicromatídicos y el conjunto genético se mantiene estable en 2n4c hasta el inicio de la mitosis.
Tabla resumen de los periodos
| Periodo | Sinónimo | Conjunto genético | Eventos clave |
|---|---|---|---|
| $G_1$ | Presintético | 2n2c | Crecimiento celular, síntesis de orgánulos y nucleótidos |
| $S$ | Sintético | Transición de 2n2c a 2n4c | Replicación semiconservativa del ADN, síntesis de histonas |
| $G_2$ | Postsintético | 2n4c | Duplicación de centriolos, síntesis de tubulinas y ATP para la mitosis |
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué le ocurre a la célula si pasa a la fase $G_0$ (periodo de reposo)?
Durante la transición a la fase $G_0$ (periodo de reposo reproductivo), la célula deja de dividirse y entra en un estado de «descanso». En esta fase, las células se diferencian (se especializan) y actúan de forma diferente según su tipo:
- Células que no se dividen — células terminalmente diferenciadas que pierden definitivamente la capacidad de entrar en la etapa de proliferación (por ejemplo, neuronas, cardiocitos).
- Células de división infrecuente — células con renovación condicional que son capaces de reingresar al ciclo celular tras un largo periodo de reposo (por ejemplo, hepatocitos).
Asimismo, una célula en esta fase de reposo puede simplemente volver a entrar en el ciclo de división activo.
¿Qué proteínas y enzimas específicas regulan el paso de la célula por los puntos de control de la interfase?
El paso por los periodos de la interfase está regulado por complejos de proteínas activadoras (ciclinas) y enzimas (quinasas dependientes de ciclinas o Cdk). Las ciclinas se sintetizan de forma oscilante y activan a las quinasas, las cuales fosforilan las proteínas diana.
El cambio de fase está determinado por complejos específicos:
- Periodo inicial $G_1$ y salida de $G_0$ — complejos «Ciclina D — Cdk 4» y «Ciclina D — Cdk 6».
- Parte final de $G_1$ — complejo «Ciclina E — Cdk 2».
- Periodo $S$ — complejo «Ciclina A — Cdk 2».
- Periodo $G_2$ y Mitosis — complejos «Ciclina B/A — Cdk 1».
Tras cumplir su función, las ciclinas se degradan en los proteasomas.
¿Cuál es el mecanismo de la replicación semiconservativa del ADN en el periodo $S$ (qué enzimas participan)?
El mecanismo de replicación semiconservativa consiste en que cada una de las dos cadenas parentales de ADN sirve de molde para la formación de una nueva cadena hija. Cada molécula de ADN hija consta de una cadena parental y una cadena recién sintetizada.
El proceso comprende las siguientes fases:
- Iniciación: las proteínas iniciadoras se unen a la molécula de ADN, las cadenas complementarias se desenrollan y se rompen los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, formándose la horquilla de replicación.
- Elongación: alargamiento de la cadena polinucleótida de ADN y síntesis de nuevas cadenas de ADN. Los desoxirribonucleótido trifosfatos actúan como sustratos y fuentes de energía.
- Terminación: finalización de la replicación. También se describe la eliminación de los cebadores y el término de la formación de la cadena rezagada de ADN.
Enzimas que participan en la replicación del ADN: ADN polimerasas. En eucariotas se conocen 7 tipos de ADN polimerasas: $\alpha, \beta, \gamma, \delta, \epsilon, \zeta, \eta$; participan en la replicación y reparación del ADN.
Es fácil recordar el cambio en el conjunto: la letra «c» (cantidad de ADN) se duplica únicamente después del periodo $S$ (Síntesis). Antes de este es 2n2c, y después es 2n4c.
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué periodo de la interfase se produce la replicación del ADN?
La replicación (duplicación) del ADN ocurre en el periodo sintético ($S$).
¿Para qué sintetiza la célula tubulinas en el periodo G2?
Las proteínas tubulinas son necesarias para la posterior formación de las fibras del huso mitótico durante la mitosis.
¿Cómo cambia la estructura de los cromosomas a lo largo de la interfase?
En el periodo $G_1$, los cromosomas constan de una cromátida. En el periodo $S$ se duplican, y para el periodo $G_2$ se vuelven dicromatídicos.
¿Qué parte del ciclo celular ocupa la interfase?
La interfase es la etapa más prolongada y ocupa aproximadamente el 90% del tiempo total de existencia de la célula, desde una división hasta la siguiente.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismo de la replicación semiconservativa del ADN
- Funciones y estructura de las proteínas histonas
- Estructura de los centriolos y formación del huso mitótico a partir de tubulinas
- Proteínas reguladoras y puntos de control del ciclo celular
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