Crecimiento celular

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Todos los organismos vivos poseen como unidad fundamental de función y estructura a la célula, esta se desarrolla únicamente a partir de una célula preexistente y posteriormente la célula generada tiene vida propia. Mediante varias investigaciones y con la evolución de los instrumentos tecnológicos, se logró descubrir la parte esencial de la vida en el siglo XVII y tras la invención del microscopio se lograron determinar las células en los tejidos animales y vegetales, por último, se encontró similitud en la organización estructural de los organismos.[1]

Historia[editar]

En 1558 fueron publicados los trabajos de Conrad Gesner (Suizo, 1516-1565), donde para identificar la estructura del grupo protista (foraminíferos) utilizaron los primeros lentes de aumento en la historia de la Biología que tenían amplificación entre 10x y 30x, posteriormente se fue descubriendo organismos no visibles por el ojo humano, por lo tanto, estos fueron llamados microorganismos. [1]

Si bien es cierto todas células provienen de otras células (Virchow. 1858) por lo que se origina la división celular (reproducción) que representa el crecimiento de poblaciones de células, donde una célula, conocida como la "célula madre", crece y se divide para producir dos "células hijas", como también el incremento en el volumen del citoplasma y de los orgánulos, y el material genético seguido de la replicación (mitosis) .

Proliferación celular[editar]

Las células se desarrollan según al tejido al que pertenezcan , por ejemplo en tejidos epiteliales y hepáticos las células se encuentran en constante división, sin embargo, en tejidos musculares y nerviosos la división de la célula termina poco después de su nacimiento.

El crecimiento de organismos microbianos en unicelulares consiste en el aumento de tamaño, mientras que en pluricelulares se da el aumento del número de células y consecuentemente aumento de tamaño del individuo, a partir de esto las células se dividen en dos grandes grupos: Eucariotas y Procariotas[1]

Cada tipo de células tiene una forma de crecimiento diferente, no obstante, en ambas el crecimiento consiste en el aumento masa celular y modificación de los orgánulos para lograr cumplir el ciclo de vida de la célula.[2] El periodo de proliferación en bacterias (procariotes) varía de acuerdo el tiempo, un estudio realizado por el Departamento de micro-biología del Intituto "Cornell University, College of Agriculture and Life Sciences" explica como las bacterias que nacen de una sola célula madre llegan a ser un grupo aproximado de 2 097 152 microorganismos en tan solo 5 horas.

Crecimiento y diferenciación celular[editar]

El ciclo celular y sus características.[editar]

Descripción gráfica del ciclo celular

- Sigue una secuencia ordenada en el tiempo

- Cada proceso se da una única vez por cada ciclo

- El proceso ocurre de forma completa e irreversible

- Puede funcionar bien incluso cuando alguna parte del proceso falla [3]

Ciclo celular en célula eucariota[editar]

El ciclo celular describe una serie de acontecimientos que se producen durante la vida de una célula eucariota que se divide en:

  1. Mitosis o fase M, que corresponde a la fase de división celular.
  2. Fase G1 , que ocupa la mayor parte del ciclo.
  3. Fase S, que realiza la síntesis de ADN.
  4. Fase G2 donde se prepara la mitosis con una célula tetraploide que entra en la fase M y realiza de un nuevo el ciclo celular.[4]

Crecimiento celular procariota.[editar]

El ciclo celular inicia con la formación de una célula y termina con la división para formar dos células hijas, el crecimiento procarionte está conformado por tres ciclos y a diferentes tiempos. El primero de ellos es conocido como la fase C y es donde se produce la replicación del ADN, posteriormente la célula inicia el proceso de división cromosómica por fisión binaria y finalmente en la fase D se produce el proceso de separación y creación de dos nuevas células.[2]

El crecimiento en organismos unicelulares es estudiado a escala individual y a escala poblacional, sin embargo, las investigaciones se centran en el crecimiento de poblaciones debido a que se emplean los microorganismos para trabajar con medios de cultivos.[5]

Etapas del crecimiento celular[editar]

  • Fase I o fase de latencia: En esta fase no se aumenta la concentración de células, debido a que se están ajustando a su nuevo entorno por lo que tendrán que reajustar una nueva forma metabólica para poder consumir los nutrientes.
  • Fase II o crecimiento exponencial: La velocidad de crecimiento de la célula es proporcional a la concentración de las células debido a que estas se dividen con rapidez porque las rutas enzimáticas para metabolizar están en ejecución gracias a todos los nutrientes que esta le brinda.
  • Fase III o estacionaria: Las células logran ocupar un espacio biológico donde la falta de nutrientes, acumulación de ácidos orgánicos, materiales tóxicos y metabolitos van a limitar su crecimiento hasta que lleguen a cero.
  • Fase IV o fase de muerte celular: En esta fase ocurre una disminución en la concentración de células vivas, esto es provocado por el agotamiento de nutrientes y subproductos tóxicos.[6]

Crecimiento y desarrollo celular normal[editar]

En tejidos normales, el crecimiento de nuevas células y la muerte de células viejas se mantienen en equilibrio, debido a que cada día mueren miles de células, así como también se generan células nuevas que toman el lugar de las que mueren.[7] , por lo que el crecimiento celular normal se basa en la división secuencial de las células y la repartición correcta de sus funciones, por ejemplo, una célula de la epidermis produce dos células de forma simultánea, una de ellas se “une” a la capa que forma la epidermis, y la otra continua dividiéndose en otras dos, y así sucesivamente.

El Ciclo Celular[editar]

Crecimiento celular

La capa externa de la piel (epidermis) tiene un grosor en la que se encuentran alrededor de una docena de células, por lo tanto estas están en la base de la capa basal , donde se dividen la misma proporción que las células liberadas de la superficie. Cada vez que se divide una de estas células basales, produce dos células. Una permanece en la capa basal y continúa su división, mientras que la otra sale de la capa basal y no se divide. Por lo tanto, el número de células que se dividen en la capa basal va a ser igual al número de las que no se dividen.[7]

Procesos celulares[editar]

Para que éste proceso se lleve a cabo, es necesario la ejecución de dos pasos: la proliferación y la apoptosis [8] .

Proliferación:[editar]

Es el crecimiento y la reproducción de las células que se da de un modo controlado y depende de las necesidades del organismo así como del tejido que se va a proliferar, así por ejemplo, las células que conforman el hígado se dividen solo si se extrae parte del órgano, o en el caso de los glóbulos blancos que han perdido su capacidad de división. Los factores externos como la temperatura, el pH o la concentración de nutrientes también juegan un papel muy importante porque pueden acelerar o retardar el proceso de proliferación [9]

Apoptosis o "suicidio celular" :[editar]

Es el mecanismo donde las células viejas o dañadas se autodestruyen, esto puede ocurrir durante el desarrollo de la célula y se refiere a una forma de muerte celular que está vinculada con las enfermedades cardiovasculares, se genera por la necesidad de eliminar aquellas células que ya no son necesarias dentro del cuerpo [10] .

Procesos celulares

Por lo tanto si estos procesos celulares no son equilibrados y se desestabilizan ya sea que las células proliferen de forma incontrolada o no mueran en el momento apropiado, o ambas cosas, esto puede provocar cáncer.[11]

Crecimiento celular anormal[editar]

No todo crecimiento celular anormal debe ser precisamente canceroso. Por ejemplo, "el término hiperplasia hace referencia a un tipo de bulto no canceroso que consiste en células que se dividen rápidamente, lo que genera un número más grande de lo usual de células normales"[12] , como la callosidad en las manos cuando se aprende a balancear ya sea una raqueta de tenis o un palo de golf, a esto se lo denomina hiperplásticas cutáneas, pero también hay casos irreversibles donde se puede dar el incremento del cáncer.

Crecimiento celular anormal (cáncer)

La displasia es un bulto celular anormal de tipo no canceroso cuando es detectado a tiempo, caso contrario puede progresar y conllevar al cáncer como el cáncer cervical, estos bultos presentan pérdida de distribución del tejido normal y de la estructura celular, por lo tato pueden presentar cambios en ADN y en estructuras celulares como el núcleo.[12]

Control del crecimiento celular[editar]

Mediante el estudio de los genes se descubrió que se podia controlar a estos virus generadores de cáncer, donde su origen depende de los oncogenes, que son mutaciones de genes que ayudan al control del crecimiento celular, por lo tanto en un crecimiento normal la célula esta sometida a un control por inhibición por contacto, mientras que las células cancerosas no estan sujetos a ningun tipo de control.[5]

Fenómenos moleculares del crecimiento celular[editar]

Cuano en el crecimiento celular intervienen moléculas y anomalías de las vías intercelulares que pueden provocar el crecimiento de celulas anormales, esto da origen a diferentes enfermedades como cáncer. Los factores de crecimiento inducen la proliferación celular modificando la expresión de genes que actúan sobre las vías reguladoras del crecimiento normal, caso contrario cuando estos genes son controlados durante el crecimiento se da una regeneración normal. Por otro lado las alteraciones estructurales de esos protooncogenes puede convertirlos en oncogenes, que favorecera al crecimiento celular del cáncer; es decir, la proliferación celular normal y anormal siguen vías semejantes.[13]

Mecanismos de señalización intercelular[editar]

1. Señalización autocrina. Las células responden a moléculas de señalización que ellas mismas secretan, por lo que forman un papel importante en la regeneración hepática y en los tumores, debido a que las células tumorales producen un exceso de crecimiento y proliferación.[14]
2. Señalización paracrina: Célula que produce sustancias que actúan sobre una célula diana próxima, esta se la encuentra en las curaciones de las heridas y en la reparación del tejido conjuntivo.[14]
3. Señalización endocrina. Las hormonas sintetizadas por células de los órganos endocrinos, actúan sobre células diana muy alejadas,que son transportadas por la sangre.[14]
Regulación[15]

Regulación celular[editar]

Replicación de ADN cromosómico[editar]

La relación entre la división celular y la replicación del ADN se basa en la concentración de orígenes de replicación, es decir, conforme la célula crece la capacidad de duplicar su material genético desciende hasta que el crecimiento del microorganismo permita que se renueve la concentración y se repita el proceso. La replicación cromosómica se realiza en la zona llamada oriC donde se da la duplicación del mesosoma y nacen dos más los cuales son fundamentales para la copia del cromosoma. Posteriormente cada mesosoma se traslada a una célula hija de modo que los comosomas son distribuidos por toda la estructura del unicelular.[5]

Un dato interesante corresponde a la idea de que cuando el núcleo aumenta su volumen, es decir, se duplica su ADN, sin que el citoplasma también aumente, la célula entra en el proceso de división. La forma del núcleo es cambiante y se adapta a la forma de la célula, es redondo en células embrionarias y elíptico en células cilíndricas [16]

Regulación del ciclo celular[editar]

Consiste en una serie de factores que condicionan y dirigen el proceso de la célula, estos factores son:

Regulación o control intracelular[editar]

Proceso controlado básicamente por proteínas que se activan e inhiben entre ellas dependiendo del proceso que se vaya a realizar durante el ciclo. Así se tienen dos tipos: los complejos cdk-ciclina, que son aquellas que permiten el progreso del procedimiento; y las pequeñas familias de proteínas que inhiben el ciclo impidiendo la proliferación celular, las CIP y las INK4.

Todas ellas trabajan en periodos distintos de tiempo y con una precisión adecuada, esta se debe principalmente a la existencia de un complejo de degradación llamado ubiquitina-proteasoma encargado de eliminar las proteínas innecesarias en cada fase del proceso [17]

Regulación o control extracelular[editar]

Proceso controlado por mitógenos, factores de naturaleza proteica que estimulan la división celular a través de la activación de proteínas. Es decir, sin ellos, no podría realizarse el control intracelular del ciclo [18]

Crecimiento microbiano[editar]

Los microorganismos deben disponer de fuentes de energía y materia prima para desarrollar sus componentes, necesitan de carbono, hidrógeno, oxígeno, fósforo, azufre y nitrógeno, al igual que la cantidad de nutrientes adecuada. Para lograr determinar el crecimiento de microorganismos se analiza el incremento de la población celular en un tiempo determinado por lo que se puede calcular la velocidad en la que las células se proliferan de manera cuantitativa.[19]

Técnicas de medición[editar]

Existen técnicas utilizadas para medir el crecimiento microbiano haciendo referencia una población o a un solo microorganismo, entre ellas existen:

Determinación del número de células

Cámara de recuento microbiano de Petroff-Hausser.

Consiste en insertar a las células en una cámara para hacer el proceso de tinción, lo que permite determinar el número de microorganismos que se han desarrollado en la dilución de la muestra en el volumen de la cámara. Existen cámaras con las cuales se puede identificar el numero de células muertas y vivas para predecir cual será la cantidad de células crecientes en un tiempo definido.[19]

Determinación de la masa celular

Esta técnica es utilizada para medir el peso de las bacterias, es un método muy utilizado debido a que si la población aumenta la masa celular conjunta también lo hace por lo que se puede precisar el crecimiento total. De la misma forma se puede determinar mediante esta técnica la cantidad de nitrógeno y proteínas en las células según el aumento de la población.[19]

Factores que controlan el crecimiento celular[editar]

Las condiciones indispensables para que se de el desarrollo de la célula son llamadas factores de crecimiento, entre las más necesarias para células procariotas se encuentran: temperatura, pH y presión osmótica.

Temperatura[editar]

En el desarrollo de bacterias la temperatura es un factor que determina la multiplicación celular, es decir, existe un rango de temperatura donde la duplicación de la bacteria se deteriora (temperatura mínima) al igual que la temperatura adecuada para que esta cumpla con su ciclo (temperatura optima). Existen bacterias que se caracterizan por poder desarrollarse en condiciones extremas, por ejemplo bacterias Psicrófilas que pueden realizar el proceso de división en un ambiente de 10ºC hasta 20ºC y por otro lado, bacterias Termófilas que sobreviven a temperaturas de 50ºC hasta 60ºC. El crecimiento dependerá de la temperatura a la que está sometida la célula al igual que a la clase de microorganismo.[20]

pH[editar]

En el crecimiento de las bacterias la membrana tiene la capacidad de regular el pH y mantenerlo neutro, el unicelular puede soportar variaciones entre 3 y 4 unidad de pH, de lo contrario el proceso de crecimiento no se efectúa. La mayoría de bacterias son neutrófilas y regulan el pH, sin embargo, existen excepciones donde el microorganismo es capaz de vivir en un pH de 9 o en variaciones del mismo.[20]

Presión osmótica[editar]

El desarrollo de la pared celular durante el crecimiento de la bacteria es indispensable para que soporte grandes presiones, entre otras consecuencias en las que la presión osmótica interviene se puede determinar:

  • La determinación genéticas se da cuando un conjunto de células se reproducen en un determinado tiempo.
  • La disminución brusca del número de células.
  • El aumento de la producción celular.
  • La muerte celular.[21]
División de célula procariota por fisión binaria

Métodos para detectar trastornos del crecimiento celular[editar]

El crecimiento celular se puede detectar por varios métodos.

El crecimiento del tamaño de la célula puede ser visualizado por microscopia, utilizando la tinción adecuada, pero aumentar el número de células suele ser más significativo.

El aumento del número de células se puede medir mediante el conteo manual de estas, bajo observación al microscopio, utilizando el método de la exclusión del tinte (es decir, Tripán azul) para contar sólo las células viables

Métodos menos exigentes, escalables, incluyen el uso de citómetros, mientras que la citometría de flujo permite combinar los recuentos de células (los "acontecimientos") con otros parámetros específicos: sondas fluorescentes para membranas, citoplasma o núcleos, células muertas o células viables, tipos de células, diferenciación celular, expresión de un biomarcador, entre otras.

Junto al aumento del número de células, se puede evaluar el crecimiento de la actividad metabólica. Por ejemplo, el diacetato de carboxifluoresceina y la calceína determinan (fluorimétricamente) no sólo la funcionalidad de la membrana (retención de la coloración), sino también la funcionalidad de las enzimas citoplásmicas (esterasas). El ensayo MTTs (colorimétrico) y el de la resazurina (fluorimétrica) dosifican el potencial redox mitocondrial.

Todos estos ensayos pueden correlacionarse bien o no, dependiendo de las condiciones de crecimiento celular y aspectos deseados (actividad, proliferación). La tarea se complica aún más con células de diferentes poblaciones, y por extensión al combinar las interferencias de crecimiento celular o toxicidad.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b c Sheeler, Phillip (1993). «1». En Grupo Noriega Editores. Biología Celular. Estructura,Bioquímica y Función. EEUU (California): Limusa, S.A. de C.V. p. 21. ISBN 9681843827. 
  2. a b Enrique Iáñez (09 de Mayo 2005). «Introducción al crecimiento bacteriano». https://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/index.htm. Consultado el 26-11-2016. 
  3. Estela Jiménez. «El control del ciclo celular». Consultado el 29 de noviembre de 2016. 
  4. Jesús%Merino%Pérez%y%María%José%Noriega%Borge. «CRECIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN CELULAR». FISIOLOGÍA)GENERAL. 
  5. a b c ENRIQUE IAÑEZ PAREJA (17 de agosto de 1988). «Crecimiento y división celular». Consultado el 21/11/2016. 
  6. Fogler, H. Scott (2001-01-01). Elementos de ingeniería de las reacciones químicas. Pearson Educación. ISBN 9789702600794. Consultado el 2016-11-29. 
  7. a b «Details». www.vnacarenewengland.org. Consultado el 2016-12-01. 
  8. Elizabeth Peterson (5 de enero de 2015). «Normal Cell Growth and Development». Health Library (en english). Consultado el 27 de noviembre de 2016. 
  9. Arturo Russell. «La Regulación del Ciclo Celular, la Apoptosis y el Cáncer». 4 de junio del 2012. Consultado el 26 de noviembre de 2016. 
  10. Mirka Navas (19 de diciembre de 2008). [file:///C:/Users/Camila%20Gallegos/Downloads/Dialnet-APOPTOSISMUERTECELULARPROGRAMADAASPECTOSGENERALESY-3989219.pdf «APOPTOSIS: MUERTE CELULAR PROGRAMADA. ASPECTOS GENERALES Y SU RELACIÓN CON LAS ENFERMEDADES CARDIOVASCULARES»]. Consultado el 26 de noviembre de 2016. 
  11. «Details». www.vnacarenewengland.org. Consultado el 2016-12-01. 
  12. a b «Details». www.vnacarenewengland.org. Consultado el 2016-12-01. 
  13. «Regulación del crecimiento celular normal». www10.uniovi.es. Consultado el 2016-12-03. 
  14. a b c «Regulación del crecimiento celular normal». www10.uniovi.es. Consultado el 2016-12-05. 
  15. «Regulación del crecimiento celular normal». www10.uniovi.es. Consultado el 2016-12-05. 
  16. Paniagua, Ricardo (2007). «Estructura y expresión genética: Características y propiedades del nucleo». Biología Celular. Madrid: McGRAW-HILL. Consultado el 01 de diciembre de 2016. 
  17. Rodrigo Nuñez. «Ciclo Celular». Consultado el 29 de noviembre de 2016. 
  18. Felipe Mediavilla (24 de abril de 2012). «Caracteristicasquimicas y relación con el ciclo celular de FPM y CDK». Consultado el 29 de noviembre de 2016. 
  19. a b c Prescott, Harley Klein (2004). «6». Microbiología (en inglés). The Mc. Graw Hill Companies, Inc. p. 120. ISBN 84-486-0525-X. 
  20. a b Galicia Jiménez, Mónica Marcela. «1». División celular y crecimiento microbiano. 
  21. Rodriguez, Juan Manuel. «Crecimiento celular». www.elergonomista.com. Consultado el 2016-11-29. 
  • Morgan DO. (2007) "El ciclo celular: Principios de control" London: New Science Press.

Enlaces externos[editar]