Diferenciación celular electivo 4°

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Diferenciación celular electivo 4°

  1. 1. Diferenciación celularFenotipos dinámicosPlan electivo Biología: Célula, genoma y organismo.4° MedioProfesora Estefanía Fernández B.
  2. 2. Contenidos Desarrollo embrionario Genes y desarrollo embrionario Estructura y función en fenotiposcelulares Miogénesis como modelo Diferenciación y comunicación celular Diferenciación de células troncales
  3. 3. Desarrollo embrionario
  4. 4. La diferenciación celular es el proceso, en virtud del cual, las células sufren modificaciones citológicas dando lugar a una forma y una función determinada durante el desarrollo embrionario o la vida de un organismo pluricelular, especializándose en un tipo celular
  5. 5. . Hasta la década de 1950, se planteaban dos posibles hipótesis que podrían explicar la diferenciación celular en los organismos pluricelulares. Una de ellas, es que a partir del embrión, los distintos tipos celulares perdían genes, regiones de su genoma, de forma que en el individuo adulto los distintos tipos celulares presentaran distinto genoma. La otra, defendía que manteniendo todos los tipos celulares el mismo genoma, existía una expresión diferencial de los distintos genes según el tipo celular
  6. 6. La impronta genómica es la expresióndiferencial del alelo paterno o materno deun mismo gen debido simplemente a suprocedencia. Este fenómeno juega unimportante papel en el proceso dediferenciación celular.Un ejemplo claro del importante papel quejuega este fenómeno en la diferenciacióncelular se puede observar en el trabajo deJ.A. Uranga (1994).
  7. 7. Ya que drosophila melanogaster es un organismo modelo, su desarrollo embrionario con sus mecanismos de diferenciación están bien estudiados, y se describen correctamente en su artículo.
  8. 8. Un ejemplo seria la célula animal y la vegetalque aunque tienen características semejantestambién tienen muchas diferencias La diferenciacióncelular seobtienesimplemente delas diferentescaracterísticasde cada una delas células
  9. 9. Las célulasembrionariasSon capaces detransformarsuscaracterísticasEstructuralesy funcionalesEstímulosBajo lapresencia dedeterminadosEspecializadasPara serPotencialinicialPerdiendosuDeterminaciónProceso llamado
  10. 10. Los factoresdeterminantesDiferenciacióncelularDeterminantesCitoplasmáticoslocalizadosDe laMoléculassonConocidascomo
  11. 11. En el cigotoLos organelosy moléculas DistribuidosNo homegéneaAl dividirsegeneraCélulasComposicióncitoplasmáticaCon distintaLo quecontribuye aunaPrimera etapa En la generaciónde Células diferentesestánEn forma
  12. 12. Es decir… Las células hijas delcigoto no sonidénticas entre sí.Las diferenciascitoplasmáticasentre ellas(blastómeros),determinandiferentes patronesde expresióngénica y cadacélula quedaentonces confinada
  13. 13. Así…Los determinantescitoplasmáticoslocalizadosPrimera señal DiferenciaciónDesarrolloConstituyen la deDuranteelQue soncomplementadasconProcesosCélulasvecinasRelacionados conla interacción dePorejemploLa inducciónQue ocurre cuando2 células fenotipoDe distinto contactotoman
  14. 14. InducciónCélula que cambiasu fenotipoinfluenciada por otraCélula inductoraCélula respondedoraCélula que causael cambio paramodificar a otraQue las célulasvecinas adquieran unpatrón de desarrollosimilar y de formacoordinadaHay 2 tipo de célulasSu interacciónpermite
  15. 15. Inductores en la formación delojo en vertebrados
  16. 16.  La capacidad de una célula demodificar su fenotipo, es decir, deresponder frente a la presencia deuna célula inductora se denominaCOMPETENCIA
  17. 17. Por ejemplo, altransplantar célulasque dan origen al ojo(células del primordioóptico) hacia unaregión diferente delectodermo (una delas principales capasembrionarias) seobserva la formacióndel cristalino en larespectiva zonaectodermica.Comprobando la inducción:
  18. 18. Las célulasmesenquimáticasInducen laformación deramificacionesCélulasEpiteliales delbrote uretralEn lasQue se diferencian enTúbuloscolectoresLos cualesInducen aCondensacióncelularPara queformenunaQue deriva enCélulasepitelialesQue formaranTúbulos proximalesTúbulos distalesGlomérulo
  19. 19. Diferenciación del riñón En estos procesos de morfogénesisrenal participan un gran número deseñales solubles, incluyendoproteínas de la familia del factor decrecimiento transformante beta, ytambién señales ancladas a lasuperficie celular (integrinas; se veramás adelante). Algunas señales son expresadas porel epitelio mientras otras sonproducidas por las células delmesénquima. También participan receptores
  20. 20. En la inducción… Las señales deinducción sonmoléculas dediferentenaturaleza,como: Hormonas. Factores decrecimiento. Citoquinas. Los efectospueden ser: Cambios en laproducción demoléculas deadhesión(célula- matriz)importante en laformación ydeterminaciónde lascaracterísticasLas citoquinas (o citocinas) son un grupo de proteínas de bajo pesomolecular que actúan mediando interacciones complejas entrecélulas de linfoides, células inflamatorias y célulashematopoyéticas.
  21. 21. Diferenciación de célulastroncales
  22. 22. Las células troncalesSeencuentranen losOrganismospluricelularesQue se caracterizanporAutorrenovaciónPotencialidadlimitadaCapacidad de experimentarnumerosos ciclos de divisiónManteniendo su carácterindiferenciadoCapacidad de diferenciarseen otros tipos celulares
  23. 23. Las células troncalesCorresponden a 3clases de célulasderivadas deblastocistoscélulastroncales adultasDel cordónumbilical
  24. 24. Las células troncalesEn embriones En adultosDan origen a todoslos tipos celulares Participan en lamantenciónde tejidos en renovaciónPiel otubo digestivoReparaciónde tejidos
  25. 25. A medida que las células sediferencian pierden supotencialidad detransformarse en otros tiposcelulares.1° son totipotentes: capacesde originar cualquier tipocelular.2° son pluripotentes:capaces de originar unsubconjunto de tiposcelulares.3° son multipotentes:capaces de generar célulasde su propia capa o linajeembrionario de origen.4° son unipotentes: capacesde autorrenovarse y originarun solo tipo celular.
  26. 26. Las células troncales pueden ser cultivadas en condiciones delaboratorio y su diferenciación puede ser estimulada in vitro,para producir, por ejemplo, células musculares o nerviosas.También pueden utilizarse con fines médicos.
  27. 27. En tejidos adultos…La pérdida decélulasSe compensaa través deLa proliferación de células del mismotipo celular ya diferenciadasPor ejemplohepatocitosEn la mayoríade los tejidoslaRecuperación decélulas dañadasEs efectuada porProliferación y diferenciaciónde células troncales quese encuentran formandoparte de dichos tejidosCélulas madreunipotentesEs decir
  28. 28. En el intestino… Las célulastroncales seencuentran en elfondo de lascriptas,formando partedel tejidoepitelial querecubre alintestino.Criptas: cavidades ubicadas entre lasvellocidades intestinales.
  29. 29. En el intestino… A medida que las célulasdel extremo superior delas criptas mueren sedesprenden hacia ellumen del intestino. Al mismo tiempo , lascélulas que seencuentran más abajoascienden, remplazandoa las perdidas. Esto es llevado a cabopor la proliferación yposterior diferenciaciónde células troncales encélulas epitelialesdiferenciadas.Criptas: cavidades ubicadas entre lasvellocidades intestinales.
  30. 30.  Organismos usados como modelo deestudio: Plantas: Arabidopsis thaliana Invertebrados: Mosca de la fruta Drosophilamelanogaster Gusano nemátodo Caenorhabditis elegans Erizos de mar (varias especies) Vertebrados: Rana Xenopus laevis Rata Rattus rattusEstudio del desarrollo embrionario y ladiferenciación celular
  31. 31. Estadios deldesarrollo
  32. 32. Tipos de clivaje
  33. 33. Desarrollo embrionario: invertebrado
  34. 34. Desarrollo embrionario: etapas comunes
  35. 35. Desarrollo embrionario en invertebrados: Gastrulación
  36. 36. Desarrollo embrionario en vertebrados: Gastrulación
  37. 37. Desarrollo embrionario: vertebrado
  38. 38. Inicio de la morfogénesis (pollo)
  39. 39. Organogénesis (pollo)
  40. 40. Organogénesis (humana)
  41. 41. Organogénesis (humana)
  42. 42. Genes y desarrollo embrionario
  43. 43. Experimentos en DrosophilamelanogasterMutante bithóraxMutante antennapediaMutante “ojo en pata”Normales
  44. 44. Cariotipo de Drosophila
  45. 45. Genes de segmentación y homeóticos
  46. 46. Mutación en genes homeóticos
  47. 47. Conservación de genes homeóticos
  48. 48. Conservación de genes homeóticos
  49. 49. Genes y planes corporales
  50. 50. Resumen La diferenciación involucra variosprocesos: Activación de genes de segmentación Activación de genes homeóticos
  51. 51. Estructura y función en fenotipos celulares
  52. 52. Fenotipos celulares
  53. 53. Ejemplos de fenotipos de célulasdigestivas
  54. 54. Ejemplos de fenotipos de células sanguíneas
  55. 55. Ejemplos de fenotipos de células nerviosas
  56. 56. Problema de fondo= ADN  ≠ Fenotipos
  57. 57. Hacia la solución: entendiendo elproceso de transcripción
  58. 58. Hacia la solución: obtención de ADNclonado (ADNc)
  59. 59. Hacia la solución: marcación radiactivade nucleótidos
  60. 60. Experimento: método•Obtención de ADNc del genA, desde células hepáticas(hígado)•Marcación de ARNm encélulas hepáticas, renales ycerebrales•Hibridación de ADNc delgen A con ARNm de los 3tipos de células•Contabilizar la radiactividadtotal de los híbridos desdepocillos individuales paracada tipo de ARNm
  61. 61. Experimento: resultadoConclusión:Aún cuando comparten elADN, las células de unmismo organismotranscriben distintos ARNmHipótesis más probable:El fenotipo de cada céluladepende de la síntesis deproteínas diferenciales
  62. 62. Modelos de diferenciación
  63. 63. Estructura célula muscular estriada
  64. 64. Etapas básicas en la miogénesis
  65. 65. Mioblastos
  66. 66. Problema: ¿hay genes específicos quecontrolan la miogénesis?Micrografía de miogénesis en embrión humano
  67. 67. Antecedente: fibroblastos
  68. 68. Antecedente: Inhibición de latranscripción mediante metilaciónGrupo metilo (-CH3) Metilasa
  69. 69. Antecedente: Inhibición de lametilación mediante 5-azacitidinaGrupo metilo (-CH3) Metilasa5-Azacitidina
  70. 70. Experimento 1: Obtención demioblastos a partir de fibroblastos
  71. 71. Experimento 2: Rastreo de los genesmodificados por la 5-azacitidina
  72. 72. (Autorradiografía)Ejemplo 1: comprobación dela vía RER – Golgi -ExocitosisEjemplo 2: marcaciónselectiva de célulassecretoras de TSH enla hipófisisPrincipales isótopos usados: 32P, 131I, 35S, 14C, 45Ca y 3H
  73. 73. Experimento 3: verificación del rol delgen MioD
  74. 74. Resumen La diferenciación involucra variosprocesos: Activación de genes de segmentación Activación de genes homeóticos Metilación diferencial
  75. 75. Desarrollo en pollo
  76. 76. Diferenciación y comunicación celular
  77. 77. Copa óptica al MEB
  78. 78. ¿Cómo probar la comunicación?
  79. 79. Otra evidencia: diferenciación decélulas renales
  80. 80. Diferenciación de células renales
  81. 81. Resumen La diferenciación involucra variosprocesos: Activación de genes de segmentación Activación de genes homeóticos Metilación diferencial Inducción simple o recíproca
  82. 82. Diferenciación de células troncales
  83. 83. Origen de las células troncales o stem:embrionariasLas stem embrionarias o masa celular interna sonTOTIPOTENCIALES
  84. 84. Origen de las células troncales o stem: adultasLas stem adultas son PLURIPOTENCIALES
  85. 85. Ejemplo: tejido epitelial intestinal
  86. 86. Ejemplo: tejido epitelial de la piel
  87. 87. Uso terapéutico de las célulastroncales embrionarias
  88. 88. Problemas éticos derivados del uso de célulastroncales
  89. 89. Uso terapéutico de células troncalesadultas
  90. 90. Células troncales en la prensa
  91. 91. Información sobre células troncaleshttp://stemcells.nih.gov/

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