Ejercicio resuelto de Ciclo celular · Biología · Navarra · 2022

A lo largo de la vida de una célula eucariota,

a) ¿en qué momento tiene lugar la replicación del DNA nuclear?
b) ¿Cómo explicas la existencia de diferentes tipos de células en un organismo pluricelular si todas ellas contienen el mismo DNA?

$\textbf{a) ¿en qué momento tiene lugar la replicación del DNA nuclear?}$

En la fase $S$ de la interfase, es decir, dentro del período que transcurre entre dos divisiones y antes de que comience la mitosis.

El ciclo celular consta de la interfase, con sus fases $G_1$, $S$ y $G_2$, y de la fase $M$. Durante $G_1$ la célula crece y sintetiza proteínas y orgánulos; en $S$ se replica el DNA, de modo que cada cromosoma pasa de tener una cromátida a tener dos, unidas por el centrómero, aunque el número de cromosomas no varía; en $G_2$ la célula sigue creciendo, duplica el centrosoma y comprueba que la copia se ha hecho correctamente.

La replicación tiene que ocurrir necesariamente antes de la división, porque su función es garantizar que cada célula hija reciba una copia íntegra del genoma. En la meiosis hay una sola fase $S$ para dos divisiones consecutivas, y de ahí que la dotación cromosómica se reduzca a la mitad.

$\textbf{b) ¿Cómo explicas la existencia de diferentes tipos de células en un organismo pluricelular si todas ellas contienen el mismo DNA?}$

Por la expresión génica diferencial: todas las células tienen los mismos genes, pero no expresan los mismos.

Todas proceden del mismo cigoto por mitosis y contienen, por tanto, idéntica información. Lo que las distingue es qué parte de esa información se transcribe: una neurona y un hepatocito tienen ambos el gen de la insulina y el de la hemoglobina, pero ninguno de los dos los expresa; cada tipo celular mantiene activo un conjunto de genes y silenciado el resto.

Ese patrón se establece durante el desarrollo embrionario, en el proceso llamado diferenciación celular, y lo determinan las señales que cada célula recibe según su posición en el embrión: los factores de transcripción presentes activan unos promotores y no otros. Se consolida después mediante modificaciones epigenéticas —metilación del DNA y acetilación o metilación de las histonas— que compactan la cromatina de los genes que no deben leerse y la abren en los que sí.

Esas marcas se heredan en las divisiones siguientes, de modo que el estado diferenciado se mantiene estable: una célula del hígado da lugar a células del hígado.

Hay genes que se expresan en todas las células, los llamados constitutivos o de mantenimiento, porque codifican funciones básicas; y genes específicos de tejido, que son los responsables de la especialización.