Diferenciacion celular SIAO

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Basado en otras presentaciones obtenidas desde Internet. Material de apoyo para 4º medio electivo.

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Diferenciacion celular SIAO

  1. 1. Colegio San IgnacioProfesor Luis Lara Garrido Modelos de Diferenciación Celular Conocen que durante el desarrollo se establece primero un esquema que define las principales regiones del cuerpo (cabeza, tronco, cola) y luego se produce una diferenciación en las células del embrión, generándose una gran variedad de fenotipos celulares con formas y estructuras especializadas en distintas funciones. La definición del plan corporal y la diferenciación celular ocurre por la expresión de distintos genes como resultado de un complejo programa de desarrollo.
  2. 2. Son capaces de sus Las células transformar característicasembrionarias Estructurales y funcionales Bajo la presencia de determinados Perdiendo su Potencial Para ser Especializadas Estímulos inicial Proceso llamado Determinación
  3. 3. De la son Los factores Diferenciacióndeterminantes Moléculas celular Conocidas como Determinantes Citoplasmáticos localizados
  4. 4. Los organelos están En el cigoto Distribuidos y moléculas Al dividirse En forma genera Células No homegénea Con distintaComposicióncitoplasmática Lo que contribuye a una En la generación dePrimera etapa Células diferentes
  5. 5. Es decir…• Las células hijas del cigoto no son idénticas entre sí. Las diferencias citoplasmáticas entre ellas (blastómeros), determinan diferentes patrones de expresión génica y cada célula queda entonces confinada a una trayectoria específica del desarrollo.
  6. 6. Así…Los determinantes Constituyen la de citoplasmáticos Primera señal Diferenciación localizados Durante el Desarrollo Que son complementadas con Por ejemplo Relacionados con la Células interacción deLa inducción Procesos vecinas Que ocurre cuando toman De distinto fenotipo contacto 2 células
  7. 7. Inducción Hay 2 tipo de célulasCélula respondedora Célula inductora Célula que cambia Célula que causa su fenotipo el cambio parainfluenciada por otra modificar a otra Su interacción permite Que las células vecinas adquieran un patrón de desarrollo similar y de forma coordinada
  8. 8. Inductores en la formación del ojo en vertebrados
  9. 9. • La capacidad de una célula de modificar su fenotipo, es decir, de responder frente a la presencia de una célula inductora se denomina COMPETENCIA
  10. 10. Comprobando la inducción:Por ejemplo, altransplantar células quedan origen al ojo (célulasdel primordio óptico) haciauna región diferente delectodermo (una de lasprincipales capasembrionarias) se observala formación del cristalinoen la respectiva zonaectodermica.
  11. 11. En las Las células Inducen la Célulasmesenquimáticas formación de ramificaciones Epiteliales del brote uretral Para que Que se diferencian en formen una Los cuales Condensación Túbulos Inducen a celular colectores Que deriva en Células epiteliales Que formaranTúbulos proximales Túbulos distales Glomérulo
  12. 12. Diferenciación del riñón• En estos procesos de morfogénesis renal participan un gran número de señales solubles, incluyendo proteínas de la familia del factor de crecimiento transformante beta, y también señales ancladas a la superficie celular (integrinas; se vera más adelante).• Algunas señales son expresadas por el epitelio mientras otras son producidas por las células del mesénquima.• También participan receptores específicos de estas señales.
  13. 13. En la inducción… • Las señales de • Los efectos pueden ser: inducción son • Cambios en la moléculas de diferente producción de naturaleza, como: moléculas de adhesión • Hormonas. (célula- matriz) • Factores de importante en la crecimiento. formación y • Citoquinas. determinación de las características de los tejidos.Las citoquinas (o citocinas) son un grupo de proteínas de bajo peso molecular queactúan mediando interacciones complejas entre células de linfoides, célulasinflamatorias y células hematopoyéticas.
  14. 14. Diferenciación de células troncales
  15. 15. Las células troncales Se encuentran en los Organismos pluricelulares Que se caracterizan por Potencialidad Autorrenovación limitadaCapacidad de experimentarnumerosos ciclos de división Capacidad de diferenciarse Manteniendo su carácter en otros tipos celulares indiferenciado
  16. 16. Las células troncales Corresponden a 3 clases de células derivadas deblastocistos Del cordón umbilical células troncales adultas
  17. 17. Las células troncales En embriones En adultosDan origen a todos los tipos celulares Participan en la mantención Reparación de tejidos en renovación de tejidos Piel o tubo digestivo
  18. 18. A medida que las células se diferencian pierden su potencialidad de transformarse en otros tipos celulares.1° son totipotentes: capaces de originar cualquier tipo celular.2° son pluripotentes: capaces de originar un subconjunto de tipos celulares.3° son multipotentes: capaces de generar células de su propia capa o linaje embrionario de origen.4° son unipotentes: capaces de autorrenovarse y originar un solo tipo celular.
  19. 19. Las células troncales pueden ser cultivadas en condiciones de laboratorio ysu diferenciación puede ser estimulada in vitro, para producir, por ejemplo,células musculares o nerviosas. También pueden utilizarse con finesmédicos.
  20. 20. En tejidos adultos… Se compensa La pérdida de La proliferación de células del mismo a través de células tipo celular ya diferenciadas En la mayoría de Por ejemplo los tejidos la hepatocitos Recuperación de células dañadas Es efectuada por Proliferación y diferenciación Es decir de células troncales que Células madre se encuentran formando unipotentes parte de dichos tejidos
  21. 21. En el intestino… • Las células troncales se encuentran en el fondo de las criptas, formando parte del tejido epitelial que recubre al intestino.Criptas: cavidades ubicadas entre las vellocidadesintestinales.
  22. 22. En el intestino… • A medida que las células del extremo superior de las criptas mueren se desprenden hacia el lumen del intestino. • Al mismo tiempo , las células que se encuentran más abajo ascienden, remplazando a las perdidas. • Esto es llevado a cabo por la proliferación y posterior diferenciación de células troncales en células epiteliales diferenciadas.Criptas: cavidades ubicadas entre las vellocidadesintestinales.
  23. 23. Diferenciación celular Fenotipos dinámicos
  24. 24. Contenidos• Desarrollo embrionario• Genes y desarrollo embrionario• Estructura y función en fenotipos celulares• Miogénesis como modelo• Diferenciación y comunicación celular• Diferenciación de células troncales
  25. 25. Desarrollo embrionario
  26. 26. Estudio del desarrollo embrionario y la diferenciación celular• Organismos usados como modelo de estudio: – Plantas: • Arabidopsis thaliana – Invertebrados: • Mosca de la fruta Drosophila melanogaster • Gusano nemátodo Caenorhabditis elegans • Erizos de mar (varias especies) – Vertebrados: • Rana Xenopus laevis • Rata Rattus rattus
  27. 27. Estadios del desarrollo
  28. 28. Tipos de clivaje
  29. 29. Desarrollo embrionario: invertebrado
  30. 30. Desarrollo embrionario: etapas comunes
  31. 31. Desarrollo embrionario en invertebrados: Gastrulación
  32. 32. Desarrollo embrionario en vertebrados: Gastrulación
  33. 33. Desarrollo embrionario: vertebrado
  34. 34. Inicio de la morfogénesis (pollo)
  35. 35. Organogénesis (pollo)
  36. 36. Organogénesis (humana)
  37. 37. Organogénesis (humana)
  38. 38. Genes y desarrollo embrionario
  39. 39. Experimentos en Drosophila melanogaster Normales Mutante “ojo en pata”Mutante bithórax Mutante antennapedia
  40. 40. Cariotipo de Drosophila
  41. 41. Genes de segmentación y homeóticos
  42. 42. Mutación en genes homeóticos
  43. 43. Conservación de genes homeóticos
  44. 44. Conservación de genes homeóticos
  45. 45. Genes y planes corporales
  46. 46. Resumen• La diferenciación involucra varios procesos: – Activación de genes de segmentación – Activación de genes homeóticos
  47. 47. Estructura y función en fenotipos celulares
  48. 48. Fenotipos celulares
  49. 49. Ejemplos de fenotipos de células digestivas
  50. 50. Ejemplos de fenotipos de células sanguíneas
  51. 51. Ejemplos de fenotipos de células nerviosas
  52. 52. Problema de fondo= ADN  ≠ Fenotipos
  53. 53. Hacia la solución: entendiendo el proceso de transcripción
  54. 54. Hacia la solución: obtención de ADN clonado (ADNc)
  55. 55. Hacia la solución: marcación radiactiva de nucleótidos
  56. 56. 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
  57. 57. Experimento: resultado Conclusión: Aún cuando comparten el ADN, las células de un mismo organismo transcriben distintos ARNm Hipótesis más probable: El fenotipo de cada célula depende de la síntesis de proteínas diferenciales
  58. 58. Modelos de diferenciación
  59. 59. Estructura célula muscular estriada
  60. 60. Etapas básicas en la miogénesis
  61. 61. Mioblastos
  62. 62. Problema: ¿hay genes específicos que controlan la miogénesis? Micrografía de miogénesis en embrión humano
  63. 63. Antecedente: fibroblastos
  64. 64. Antecedente: Inhibición de la transcripción mediante metilación Grupo metilo (-CH3) Metilasa
  65. 65. Antecedente: Inhibición de la metilación mediante 5-azacitidinaGrupo metilo (-CH3) Metilasa 5-Azacitidina
  66. 66. Experimento 1: Obtención de mioblastos a partir de fibroblastos
  67. 67. Experimento 2: Rastreo de los genes modificados por la 5-azacitidina
  68. 68. (Autorradiografía) Ejemplo 2: marcaciónEjemplo 1: comprobación de selectiva de célulasla vía RER – Golgi - secretoras de TSH enExocitosis la hipófisisPrincipales isótopos usados: 32P, 131I, 35S, 14C, 45Ca y 3H
  69. 69. Experimento 3: verificación del rol del gen MioD
  70. 70. Resumen• La diferenciación involucra varios procesos: – Activación de genes de segmentación – Activación de genes homeóticos – Metilación diferencial
  71. 71. Desarrollo en pollo
  72. 72. Diferenciación y comunicación celular
  73. 73. Copa óptica al MEB
  74. 74. ¿Cómo probar la comunicación?
  75. 75. Otra evidencia: diferenciación de células renales
  76. 76. Diferenciación de células renales
  77. 77. Resumen• La diferenciación involucra varios procesos: – Activación de genes de segmentación – Activación de genes homeóticos – Metilación diferencial – Inducción simple o recíproca
  78. 78. Diferenciación de células troncales
  79. 79. Origen de las células troncales o stem: embrionarias Las stem embrionarias o masa celular interna son TOTIPOTENCIALES
  80. 80. Origen de las células troncales o stem: adultasLas stem adultas son PLURIPOTENCIALES
  81. 81. Ejemplo: tejido epitelial intestinal
  82. 82. Ejemplo: tejido epitelial de la piel
  83. 83. Uso terapéutico de las células troncales embrionarias
  84. 84. Problemas éticos derivados del uso de células troncales
  85. 85. Uso terapéutico de células troncales adultas
  86. 86. Células troncales en la prensa
  87. 87. Información sobre células troncales http://stemcells.nih.gov/

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