¿Cómo se distinguen las diferentes etapas del ciclo celular?

El análisis del ciclo celular requiere que las células se identifiquen en las diferentes etapas indicadas anteriormente. Aunque las células mitóticas se pueden distinguir al microscopio, las células en las otras fases del ciclo (G1, S y G2) han de ser identificadas mediante criterios bioquímicos. Las células en la fase S pueden identificarse fácilmente porque incorporan timidina radiactiva, la cual se usa exclusivamente en la síntesis de ADN. Por ejemplo, si una población de células humanas en cultivo, que proliferan rápidamente, se expone a timidina radiactiva durante un periodo corto de tiempo (15 minutos) y a continuación se analiza por autorradiografía, se encontrará que cerca de la tercera parte de las células están marcadas radiactivamente, lo que correspondería a la fracción de células en fase S.

También se pueden utilizar variantes de estos experimentos de marcaje celular para determinar la duración de las diferentes etapas del ciclo celular. Por ejemplo, consideremos un experimento en el que las células se exponen a timidina radiactiva durante 15 minutos, tras lo cual se retira la timidina y se cultivan las células durante diferentes intervalos de tiempo antes de realizar la autorradiografía. Las células interfásicas marcadas radiactivamente, que se hubieran encontrado en fase S durante el tiempo que duró la exposición a timidina radiactiva, se observarán durante varias horas, mientras avanzan a través del resto de la fase S y de la fase G2. Sin embargo, no se observarán células mitóticas marcadas radiactivamente hasta 4 horas después del marcaje. Este lapso de 4 horas corresponde a la duración de G2 –el tiempo mínimo que se requiere para que una célula que incorporó la timidina radiactiva al final de la fase S entre en mitosis–.

También se pueden distinguir las células en las diferentes etapas del ciclo celular en función de su cantidad de ADN. Por ejemplo, las células animales en G1 son diploides (contienen dos copias de cada cromosoma), por lo que se dice que su cantidad de ADN es 2n (se designa por n al contenido de ADN haploide en el genoma). Durante la fase S, mediante la replicación se aumenta la cantidad de ADN de la célula de 2n a 4n, por lo que las células en fase S tendrán una cantidad de ADN de entre 2n y 4n. El contenido de ADN se mantiene en 4n en las células en G2 y en M, y se reduce a 2n tras la citocinesis. La cantidad de ADN celular se puede determinar experimentalmente incubando las células con una tinción fluorescente que se una al ADN, y posteriormente analizando la intensidad de la fluorescencia en las células individuales por citometría de flujo o mediante un separador celular de fluorescencia; de esta manera se distinguen las células en las fases G1, S y G2/M del ciclo celular.