Regulación del ciclo celular y cáncer

Pregunta esencial

¿Qué pasa cuando una célula deja de seguir las reglas para dividirse?

Las células no se dividen todo el tiempo. En un cuerpo sano, las células se dividen cuando se necesitan células nuevas y dejan de hacerlo cuando no se necesitan, y el ciclo celular tiene puntos de control integrados que ayudan a regular esto. En esta lección verás cómo funcionan esos controles, qué pasa cuando fallan y cómo los conteos de células muestran la diferencia entre el crecimiento normal y el crecimiento sin regulación.

Las células se dividen cuando el cuerpo las necesita

• Las células se dividen cuando reciben las señales correctas
• Un corte acelera la división cerca de la herida
• La división vuelve a la normalidad cuando se cierra la herida
• La división se acelera, se hace más lenta y se detiene según se necesite

Las células de un cuerpo sano se dividen cuando reciben las señales correctas. La gráfica muestra datos de muestra de células de la piel cerca de un corte pequeño. Después de la lesión, se dividen más células para reemplazar a las dañadas. El porcentaje de células que se dividen llega a su máximo en el día 2 y baja al nivel normal cuando se cierra la herida. Esto muestra que la división celular está regulada. Se acelera, se hace más lenta y se detiene según lo que necesite el cuerpo.

Los puntos de control regulan el ciclo celular

• Los puntos de control son puntos de regulación del ciclo
• Punto de control de G₁: tamaño, condiciones, ADN sin daños
• Punto de control de G₂: ADN totalmente copiado y sin daños
• Punto de control de M: cromosomas unidos al huso

El ciclo celular tiene puntos de control integrados, que son momentos en los que la célula revisa si es seguro continuar. En el punto de control de G₁, la célula revisa que sea lo bastante grande, que las condiciones sean adecuadas y que su ADN no tenga daños. En el punto de control de G₂, revisa que todo el ADN se haya copiado y que las copias no tengan daños. En el punto de control de M (del huso), que actúa en la metafase, revisa que cada cromosoma esté unido a las fibras del huso antes de que se separen las cromátidas hermanas. Si una revisión falla, la célula puede pausar el ciclo mientras se hacen reparaciones. Si el daño no se puede reparar, la célula puede iniciar un proceso de muerte celular programada, que evita que el ADN dañado se transmita.

Las células normales se detienen cuando hay aglomeración

• Las células normales en una caja de cultivo dejan de dividirse cuando se tocan
• Forman una sola capa
• Las células sin regulación ignoran la señal de parar y siguen dividiéndose
• Se amontonan en capas y grumos

Las células normales que crecen en una caja de cultivo se dividen hasta cubrir el fondo en una sola capa. Cuando las células tocan a sus vecinas, unas señales les indican que dejen de dividirse. Las células que han perdido este control se comportan de otra manera. Ignoran las señales de parar y siguen dividiéndose, así que se amontonan en capas y grumos. En un cuerpo, este tipo de crecimiento sin regulación puede desplazar a las células normales e interferir con el funcionamiento de un tejido.

El cáncer es una pérdida de control

• Cáncer: células que se dividen sin los controles normales
• Una mutación puede dañar un gen que regula el ciclo
• En muchos cánceres se acumulan varias mutaciones
• Un tumor es una masa de células sin regulación

El cáncer es un grupo de enfermedades en las que las células se dividen sin los controles normales. Puede empezar cuando una mutación, un cambio en el ADN, daña un gen que ayuda a regular el ciclo celular, como un gen necesario para un punto de control. Entonces una célula dañada puede avanzar por el ciclo sin que nada la detenga, y cada célula hija hereda la mutación. Las mutaciones pueden venir de errores cometidos al copiar el ADN, o de daños causados por cosas como la radiación ultravioleta y ciertas sustancias químicas. En muchos cánceres, varias mutaciones se acumulan con el tiempo en la misma línea de células, así que el cáncer no empieza con un solo cambio. Una masa de células que se dividen sin control se llama tumor. Un tumor benigno se queda en un solo lugar. Un tumor maligno puede invadir el tejido cercano y propagarse a otras partes del cuerpo, lo que se llama metástasis. Esta lección describe la biología celular en general. No es consejo médico.

Leer datos de crecimiento

• Las células normales se hacen más lentas y se nivelan
• Las células sin regulación siguen duplicándose
• Compara los grupos en los mismos momentos
• Usa números de los datos como evidencia

La gráfica compara datos de muestra de dos grupos de células que crecen en una caja de cultivo, y cada uno empieza con 1,000 células. Las células normales crecen rápido al principio y después se nivelan cerca de 10,000, porque la aglomeración les indica que dejen de dividirse. Las células sin regulación se duplican cada día y no se nivelan durante los 6 días, y llegan a 64,000 células. Durante los primeros días, los dos grupos se parecen, así que los últimos días son los que muestran la diferencia. En una caja de cultivo real, las células sin regulación también acabarían quedándose sin nutrientes y sin espacio.

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Ejemplos resueltos

Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.

Ejemplo 1: ¿Normal o sin regulación?

La tabla muestra el número de células en dos cajas de cultivo durante 6 días. Escribe una afirmación, evidencia y razonamiento: ¿cuál caja contiene células que ignoran las señales que detienen la división?

Día	Caja A (células)	Caja B (células)
0	1,000	1,000
1	2,000	1,900
2	4,000	3,400
3	8,000	5,600
4	16,000	8,000
5	32,000	9,500
6	64,000	10,000

Mostrar la solución

1. Afirmación: las células de la caja A ignoran las señales que detienen la división.
2. Evidencia: la caja A se duplicó cada día, de 1,000 células a 64,000 células en el día 6. La caja B se hizo más lenta y se niveló cerca de 10,000 células (9,500 en el día 5 y 10,000 en el día 6).
3. Razonamiento: las células normales responden a la aglomeración y a las señales de los puntos de control haciéndose más lentas y deteniéndose, lo que da una curva que se nivela como la de la caja B. Las células que siguen duplicándose cuando la caja está aglomerada no están respondiendo a esas señales.
4. Respuesta: La caja A. Siguió duplicándose hasta 64,000 células, mientras que la caja B se niveló cerca de 10,000.

Ejemplo 2: Porcentaje de crecimiento cada día

Usa los datos de crecimiento. Halla el porcentaje de aumento en el número de células del día 4 al día 5 y del día 5 al día 6, para las células normales y para las células sin regulación.

Día	Células normales	Células sin regulación
4	8,000	16,000
5	9,500	32,000
6	10,000	64,000

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1. Fórmula: porcentaje de aumento = (nuevo − anterior) ÷ anterior × 100
2. Normales, del día 4 al 5: (9,500 − 8,000) ÷ 8,000 × 100 = 18.75%, cerca de 18.8%
3. Normales, del día 5 al 6: (10,000 − 9,500) ÷ 9,500 × 100 = 5.3%
4. Sin regulación: (32,000 − 16,000) ÷ 16,000 × 100 = 100%, y (64,000 − 32,000) ÷ 32,000 × 100 = 100%
5. Patrón: el crecimiento de las células normales se hace cada vez más lento, mientras que las células sin regulación crecen un 100% constante por día.
6. Respuesta: Células normales: 18.8% y después 5.3%. Células sin regulación: 100% cada día.

Ejemplo 3: Un punto de control que falla

Una célula termina la fase S, pero parte de su ADN está dañado y el daño no se ha reparado. Usa el modelo de los puntos de control para predecir qué hace un punto de control de G₂ que funciona bien. Después predice qué pasa si la proteína que regula este punto de control se daña por una mutación.

Mostrar la solución

1. Dónde: el punto de control de G₂ (número 2) revisa que el ADN esté copiado y sin daños.
2. Punto de control que funciona: la célula detecta el daño y pausa el ciclo para que se hagan reparaciones. Si el daño no se puede reparar, la célula puede iniciar la muerte celular programada.
3. Punto de control dañado: la célula no se detiene. Entra a la fase M y se divide, y las dos células hijas heredan el ADN dañado.
4. Por qué importa: las células que siguen dividiéndose con ADN dañado pueden acumular más mutaciones, y así es como puede empezar el crecimiento sin regulación.
5. Respuesta: Un punto de control que funciona pausa el ciclo para reparar o inicia la muerte celular. Uno dañado deja que la célula se divida y transmita el daño.

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Práctica

Nombra qué revisa cada punto de control, compara datos de crecimiento normal y sin regulación, explica por qué las células normales dejan de dividirse y predice el efecto de un punto de control dañado. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.

• Hoja de práctica: Regulación del ciclo celular y cáncer (PDF) (en inglés)
• Clave de respuestas: Regulación del ciclo celular y cáncer (PDF) (en inglés)

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Diapositivas de la lección

• Diapositivas 7.3: Regulación del ciclo celular y cáncer (PDF) (en inglés)

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Ideas clave

• Las células se dividen cuando el cuerpo las necesita y se detienen cuando no
• Los puntos de control revisan la célula antes de que el ciclo continúe
• Las células normales dejan de dividirse cuando hay aglomeración
• El cáncer puede empezar cuando mutaciones en genes que ayudan a regular el ciclo celular dejan que las células se dividan sin las revisiones normales
• Las células sin regulación siguen duplicándose; las células normales se nivelan

De vuelta a la pregunta esencial: las células se dividen cuando el cuerpo necesita células nuevas, y los puntos de control detienen el ciclo si la célula es demasiado pequeña, si el ADN está dañado o si los cromosomas no están listos. Cuando una mutación daña estos controles, una célula puede dividirse sin parar y transmitir el daño a cada célula hija, y así es como puede empezar el cáncer. A continuación verás los virus, que no pueden dividirse por sí solos y en cambio usan una célula huésped para hacer copias de sí mismos.

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