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DIFERENCIACIÓN CELULAR diferenciación celular biologíca Diagrama de la división y diferenciación celular de la célula madre. A - célula madre; B - célula del progenitor; C - célula

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DIFERENCIACIÓN CELULAR   diferenciación celular biologíca

Diagrama de la división y diferenciación celular de la célula madre.A - célula madre; B - célula del progenitor; C - célula diferenciada; 1 - división simétrica de la célula madre , 2 - División asimétrica de la célula madre, 3 - división de la célula del progenitor; 4 - diferenciación terminal.

Índice

1 Introducción2 Objetivo

3 Hipótesis sobre el mecanismo de diferenciación celular

4 Mecanismos generales de control de la diferenciación celular

5 Importancia de la impronta genómica

6 Diferenciación celular en invertebrados

7 Diferenciación celular en mamíferos

8 Diferenciación celular en plantas superiores

9 Reprogramación de células animales diferenciadas a células indiferenciadas

10 Referencias

11 Bibliografía

INTRODUCCIÓN

Un organismo completo se inicia a partir de una única célula, la célula huevo o

cigota. Pero ¿cómo es posible que a partir de esa primera célula se originen los

más de doscientos tipos celulares diferentes que conforman un organismo?

¿Las células intestinales tienen la misma información genética que las células

del músculo o las neuronas? ¿La información genética se fragmenta y pierde

en las células “especializadas”? ¿Qué promueve la diferenciación celular?

¿Pueden “desespecializarse” las células que se han especializado en cumplir

una función?

Algunas de estas preguntas ya tienen respuestas, pero otras todavía necesitan

de la investigación de los científicos para esclarecer los mecanismos en juego.

Mucho se ha avanzado, pero mucho más queda por develar.

Veamos una breve introducción al tema para describir algunas bases de los

mecanismos de la diferenciación celular. La intención de este encuentro no

será conocer los complejos pasos genéticos y moleculares en cuestión,

simplemente pretendemos “asomarnos” al maravilloso proceso de desarrollo

que permite “hacer” un organismo.

OBJETIVOSEl estudio y objetivo de la diferenciación se entiende que una célula cambió sus características morfológicas o bioquímicas de manera que sus descendientes mantendrán esas características o las cambiarán de nuevo si ocurre una nueva diferenciación en otro sentido. 

La diferenciación es la manifestación externa, morfológica o bioquímica de algo que ya ocurrió antes y que se denomina determinación (la determinación depende del entorno, cuando se diferencia ya no puede ser toti potente). Por lo tanto, la determinación sólo es una toma de decisión por parte de la célula que no conlleva cambios en ella. 

Se dice que una célula está determinada cuando de modo irreversible escogen una vía de diferenciación pero todavía no expresó ninguna característica que permita reconocerla cómo diferenciada. 

HIPOTESIS DE DIFERENCIACION CELULAR

Hipótesis sobre el mecanismo de diferenciación celularHasta 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.

A finales de los años 1950, Frederick Stewart cultivó células individuales de zanahoria en un medio con nutrientes y varias hormonas de crecimiento. El resultado es que algunas de ellas dieron lugar a zanahorias adultas completas. De esta forma se descartaba la hipótesis de la pérdida de material genético según el tipo celular.

Mecanismos generales de control de la diferenciación celular

Como cualquier proceso celular, la diferenciación celular se debe a reacciones bioquímicas que tienen lugar en el interior de la célula, y está promovida por complejas cascadas de señalización.

Cabe destacar la importancia de las sustancias denominadas morfógenos. Éstos son sustancias, normalmente proteínas que aparecen en un gradiente de

concentración en la célula o en el medio que la rodea, de forma que controla el destino durante la diferenciación. Estos morfógenos serán clave en la señalización que lleve a la expresión de unos u otros genes.

La diferenciación celular, al igual que otros tantos procesos celulares, están controlados por mecanismos de regulación génica como control genómico, control transcripcional, control posttranscripcional, control traduccional y control posttraduccional.

La diferenciación celular se desarrolla fundamentalmente gracias a cambios controlados en el programa transcripcional; es decir, cambios

coordinados en la expresión génica. Estos cambios se producen como consecuencia de la acción de complejas redes de regulación transcripcional. Además, la diferenciación se fija a nivel epigenético. Es decir, las proteínas sobre las que se empaqueta el ADN (histonas y otras) sufren modificaciones químicas que hacen que determinados genes dejen de expresarse de forma permanente en determinada célula (es decir, hasta su muerte), otros puedan continuar expresándose, y otros comiencen a expresarse. Generalmente, sin embargo, pocos genes están completamente inactivos en células no diferenciadas; a medida que éstas se diferencian, la inactivación permanente de grupos de genes predomina sobre la activación.La diferenciación celular es un proceso muy importante pero también complejo; es necesario tener en cuenta que mediante la diferenciación se logra que células con idéntica información contenida en sus genomas presenten fenotipos (morfología, funciones, etcétera) tan diferentes como una célula ósea, una neurona o una fibra muscular. Los procesos de diferenciacion son parte esencial de los procesos de desarrollo en seres multicelulares. Por todo ello, la diferenciación es un proceso al cual se está dedicando mucha investigación en la actualidad. Se cree que las células madre pueden un día, cuando se conozcan a fondo los mecanismos de diferenciación, ayudar a la sanación de graves lesiones (por ejemplo, medulares) o a curar importantes enfermedades, tales como las neurodegenerativas - Parkinson, Esclerosis Múltiple, y otras.Cuando se forma un organismo las células primigenias (el cigoto) en los mamíferos cumplen una maravillosa función, pues a partir de una sola celular formada por el aporte genético que han aportado ambos padres, puede originarse un nuevo individuo con unas características únicas, y dentro de esa  particularidad que tiene esa primera célula es que puede dar origen a millones de células, cada una especializada en un tejido, un órgano y cumple una función especial. Estas primeras células que la ciencia hoy llama totipotentes originan toda esta división y diferenciación celular, estas células madres van dando origen a todo este intrincado  y fantástico proceso de crear un nuevo ser, así que nos proponemos estudiar un poco esta función celular.

La división de la cigota origina un embrión La fecundación se presenta como resultado de la fusión de los gametos haploides masculino y femenino para formar la célula cigota o cigoto diploide.

En ese momento se activa el desarrollo: el cigoto comienza una rápida serie de divisiones y a partir de ese instante comienza a llamarse embrión.

En determinado momento, ocurre un evento de proporciones dramáticas: una serie coordinada de migraciones celulares ocasiona  que la capa externa de células se pliegue hacia dentro de la bola hueca, como si diéramos vuelta un guante. Las células se unen entonces a la superficie interior de la blástula y  migran, arrastrando a más células con ellas. A partir de este momento, esta masa de células se denomina gástrula. El resultado es la formación en el embrión de tres capas primarias de células: el endodermo (capa interna); el mesodermo (capa media) y el ectodermo (capa  externa). 

Comienzan a distinguirse grupos de células que adquieren características  particulares que otras no poseen, especializándose  en un  tipo celular. La morfología de las células cambia notablemente y este proceso se denomina diferenciación celular.

Las primeras células de un ser humano procedentes del zigoto son denominadas células totipotenciales, por ser capaces de diferenciarse en todo tipo de células especializadas; proceso que comienza a los 4 días de desarrollo. De una célula totipotencial se puede obtener un organismo funcional. A medida que se diferencian restringen su potencial y se convierten en células  pluripotenciales,  que pueden desarrollarse en varios, pero ya no en todos los tipos celulares. De estas células ya no es posible obtener un organismo. 

A medida que avanza la diferenciación se van desarrollando los distintos tipos de tejidos del cuerpo. 

Con la especialización y la maduración muchas células pierden la capacidad de reproducción. En cambio otras denominadas células troncales o células madre conservan la capacidad de división.

En los adultos estas células sólo, pueden diferenciarse en un tipo concreto de célula especializada  (ej.: las células sanguíneas). A estas células troncales

indiferenciadas de un tejido que pueden desarrollarse a células especializadas de dicho tejido se las denomina multipotenciales. (Ej. Las de la médula ósea que darán lugar a células sanguíneas).

Patrones de desarrollo

Están mediados por los genes de los cuales hay varios grupos:

a) Genes de efecto materno: que definen la polaridad del embrión, es decir sus ejes anteroposteriores y dorsoventrales.

b) Genes de segmentación: que definen el número correcto y la polaridad de de los segmentos corporales del embrión.

c) Genes selectores homeóticos: que especifican la identidad de los segmentos, las mutaciones de estos transforman una parte del cuerpo en otra. Algunos de estos se conocen en conjunto como genes Hox y codifican factores de transcripción.

Los factores de crecimiento estimulan la mitosis y la diferenciación celular. Si una célula necesita ser reemplazada (a causa de daño, apoptosis natural, o alguna otra razón), segregará factores de crecimiento que estimulan que la célula se someta a mitosis o se diferencie.

La inhibición del contacto hace que las células dejen de proliferarse. Normalmente, las células individuales mantienen una pequeña cantidad de “espacio personal”. Bajo ciertas condiciones, las células que se vuelven atestadas y comienzan a tocarse entre sí, simplemente dejarán de crecer. Exactamente cómo funciona la inhibición de contacto todavía se desconoce. Sin embargo, los científicos creen que el contacto entre las células estimula la liberación de los factores inhibitorios del crecimiento. A diferencia de los factores de crecimiento, los factores de inhibición de crecimiento le dicen a las células que dejen de dividirse.

Formación de tejidos

La asociación de células que realizan funciones específicas da origen a los tejidos. La especialización en ciertas funciones trae como consecuencias la diferenciación celular. Al mismo tiempo la células tienden a adoptar las características estructurales que las capacitan por el desempeño de su

función especifica.

Diversidad y diferenciación de

los tejidos

Un vegetal o un animal está formado por órganos, diferentes por su forma y funciones, pero dispuestos y coordinados de tal manera que constituye un individuo capas de realizar las

funciones propias de cada ser vivo. Cada órgano a su vez esta formado por tejidos diferentes que desempeñan determinadas funciones.

Tejidos vegetales

Los principales tejidos vegetales son los siguientes: los tejidos de crecimiento, los tejidos parenquimáticos, los tejidos protectores, los tejidos conductores, los tejidos se sostén y los tejidos excretores.

Los tejidos de crecimiento o meristemos están constituidos por células jóvenes cuya única actividad es la de dividirse continuamente por mitosis. De las células de los meristemos derivan todas las células que forman el vegetal. Existen meristemos primarios, cuyas células permiten el crecimiento de la planta en longitud, y medistemos secundarios, el cámbium y el felógeno, cuyas células permiten el crecimiento de la planta en grosor.

Los tejidos parenquimáticos están constituidos por células especializadas en la nutrición. Los principales parénquimas son: el parénquima clorofílico, con células capaces de realizar la fotosíntesis; el parénquima de reserva, con células que almacenan sustancias alimenticias; el parénquima aerífero, que contiene aire, etc.

Los tejidos protectores, también llamados tegumentos, están formados por células que recubren el vegetal y lo aíslan del exterior. Hay dos clases de tegumentos: la epidermis, formada por células transparentes e impermeabilizadas, y el súber o corcho, formado por células muertas de paredes gruesas.

Los tejidos conductores están formados por células cilíndricas que se asocian formando tubos, por los que circulan las sustancias nutritivas. Se distinguen los vasos leñosos, o xilema, por los que circula la savia bruta formada por agua y sales minerales, y los vasos liberianos, o floema, por los que circula la savia elaborada formada por agua y materia orgánica, que ha pasado por el proceso de la fotosíntesis y es el verdadero alimento de la planta.

Los tejidos de sostén están constituidos por células alargadas de paredes muy gruesas formadas por celulosa. Estos tejidos dan forma y confieren rigidez a los vegetales.

Los tejidos excretores están formados por células especializadas en producir y excretar diversos tipos de sustancias, como la resina de las coníferas o pinos y abetos, el látex de las plantas lechosas, las bolsas secretoras de la corteza de la naranja, etc.

Tejidos animales

Tejidos epiteliales.

Conjunto de células estrechamente unidas que tapizan las superficies corporales, tanto internas como externas, y que además forman glándulas.

Los epitelios constituyen uno de los cuatro tejidos fundamentales de los animales. Están formados por células dispuestas de manera contigua, sin que exista prácticamente matriz extracelular, con lo que

presentan una gran superficie de contacto entre ellas. En estas zonas adyacentes existen estructuras moleculares especializadas denominadas complejos de unión, como las uniones estrechas y desmosomas, además de uniones focales, que forman puentes intercelulares para fortalecer la cohesión entre las células epiteliales. Esto hace difícil o imposibilita el paso de determinadas moléculas por el espacio intercelular. Los epitelios no

poseen red de capilares sanguíneos por lo que la nutrición se realiza por difusión desde el tejido conectivo subyacente. Las células epiteliales se organizan formando uno o varios estratos que descansan sobre una capa de matriz extracelular especializada denominada lámina basal. Bajo la lámina basal siempre aparece tejido conectivo. La lámina basal tiene un componente producido por las células epiteliales y otro por el tejido conectivo subyacente. Es característico también de los epitelios su polaridad, entendiendo por ello las diferencias morfofuncionales que presentan entre su dominio apical (orientado hacia la luz o hacia el exterior) y su dominio basal (orientado hacia la lámina basal). [5]

Las funciones de los epitelios son muy variadas: protección frente a la desecación o la abrasión, filtración, absorción selectiva, transporte de sustancias por su superficie, y además pueden poseer células que actúan como órganos sensoriales, de secreción, etcétera. Algunas de estas funciones son posibles gracias a la presencia de especializaciones celulares en sus superficies libres o apicales como cilios, flagelos y microvellosidades.

Tejidos conectivos o conjuntivos.

Agrupan a un variado tipo de tejidos que se caracterizan por la gran importancia de su matriz extracelular, la cuál en la mayoría de los casos es la principal responsable de su función. Se origina a partir de las células mesenquimáticas embrionarias. Forman la mayor parte del organismo y realizan funciones tan variadas como sostén, nutrición, reserva, etc. El tejido conectivo se especializa en diferentes tipos cuya clasificación puede depender del autor.

El tejido conectivo es el principal constituyente del organismo. Se le considera como un tejido de sostén puesto que sostiene y cohesiona a otros tejidos y órganos, sirve de soporte a estructuras del organismo y protege y aísla a los órganos. Además, todas las sustancias que son absorbidas por los epitelios tienen que pasar por este tejido, que sirve de puente de comunicación entre distintos

tejidos y órganos, por lo que generalmente se le considera como el medio interno del organismo. Bajo el nombre de conectivo se engloban una serie de tejidos heterogéneos pero con características compartidas. Una de estas características es la presencia de células embebidas en una abundante matriz extracelular, la cual representa una combinación de fibras colágenas y elásticas y de una sustancia fundamental rica en proteoglucanos y glucosamicoglucanos. Las características de la matriz extracelular son

precisamente las responsables de las propiedades mecánicas, estructurales y bioquímicas del tejido conectivo. La clasificación del tejido conectivo en distintos subtipos depende de los autores pero generalmente se agrupan de la siguiente forma:

Conectivo propiamente dicho

Mesenquimático Mucoso o gelatinoso Reticular Elástico Laxo o areolar Denso

Conectivo especializado

Adiposo Cartílaginoso Óseo Sanguíneo

Tejido muscular.

Formado por células que permiten el movimiento de los animales gracias a la propiedad de sus células de contraerse. 

El tejido muscular es un derivado mesodérmico responsable del movimiento de los órganos y de los organismos que lo poseen. Está formado por unas células muy alargadas denominadas miocitos o fibras musculares que tienen la capacidad de contraerse. Los miocitos se disponen en paralelo formando haces. La capacidad contráctil de estas células depende de la asociación entre microfilamentos y proteínas motoras miosina II presentes en su citoesqueleto.

El tejido muscular se divide en dos tipos: estriado y liso. Las células del músculo estriado presentan unas bandas perpendiculares al eje longitudinal

celular cuando se observan al microscopio, de ahí su nombre. El tipo estriado se subdivide en músculo esquelético y en músculo cardiaco. Estas bandas transversales no aparecen en el músculo liso.

Tejido nervioso.

Está constituido por células especializadas en procesar información.

La reciben del medio interno o externo, la integran y producen una respuesta que envían a otras células.

El tejido nervioso se desarrolla a partir del ectodermo embrionario. Es un tejido formado por dos tipos celulares: neuronas y glía, y cuya misión es recibir información del medio externo e interno, procesarla y desencadenar una respuesta. Es también el responsable de controlar numerosas funciones vitales como la respiración, digestión, bombeo sanguíneo del corazón, regular el flujo sanguíneo, control del sistema endocrino, etc.

Las células del sistema nervioso se agrupan para formar dos partes: el sistema nervioso central que incluye el encéfalo y la médula espinal, y el sistema nervioso periférico formado por ganglios, nervios y neuronas diseminados por el organismo.

Las neuronas están especializadas en la conducción de información eléctrica por sus membranas gracias a variaciones en el potencial eléctrico de la membrana plasmática. Mofológicamente, estas células se pueden dividir en tres compartimentos: el soma o cuerpo celular (donde se localiza el núcleo de la célula), las prolongaciones dendríticas y el axón. El árbol dendrítico es el principal receptor de la información que proviene de multitud de otras neuronas, la integra y la dirige al cuerpo celular. Del cuerpo celular parte el axón por donde viaja la información hacia otras neuronas o a fibras musculares.

Importancia de la impronta genómica

La impronta genómica es la expresión diferencial del alelo paterno o materno de un mismo gen debido simplemente a su procedencia. Este fenómeno juega un importante papel en el proceso de diferenciación celular.

Un ejemplo claro del importante papel que juega este fenómeno en la diferenciación celular se puede observar en el trabajo de J.A. Uranga (1994).

La partenogénesis es un fenómeno por el cuál algunos animales pueden reproducirse sin contribución de gametos masculinos. Sin embargo, a diferencia de en animales inferiores, en mamíferos la impronta genómica juega un papel muy importante y que se traduce en la inactivación de algunos genes.

Durante la implantación es donde se produce una gran mortandad de los embriones mamíferos activados partenogénicamente. J.A. Uranga utilizó un método de activación partenogénica que permite que la proporción de embriones partenogénicos que superan la implantación y llegan a la etapa de blastocito fuera similar al de embriones fecundados normalmente, y analizó las manifestaciones más tempranas de la impronta y su significado a nivel citológico y molecular.

Se observó que, aunque las exigencias metabólicas eran similares, en partenogénesis se inhibe la proliferación celular, de forma que el número de células es menor que en embriones fecundados.

Además se comprobó que existía una desregulación en la expresión de las citoqueratinas ya que se expresaban en las células indiferenciadas del interior del blastocito, cosa que no sucedía en los embriones fecundados. Este error en la expresión proteica se asocia a algún factor de origen paterno que inhibe la diferenciación de estas células.

Diferenciación celular en mamíferos

Los mecanismos de diferenciación celular en mamíferos se conocen menos, debido a los problemas que plantea la bioética en este campo. Sin embargo poco a poco nuestro conocimiento acerca de estos mecanismos es mayor. Un ejemplo puede ser el de los mioblastos C2C12 de ratones.

El mioblasto es el tipo celular precursor de los miocitos (células musculares), que dará lugar a éstas por diferenciación celular. Se ha observado en mioblastos C2C12 de ratón que la PLC-gamma 1 (phospholipase C-gamma) está relacionada con el proceso de diferenciación celular de estas células inducido con insulina. GC. Gaboardi et all (2010) para identificar las dianas corriente abajo de PLC-gamma 1 analizaron la expresión de isoformas de PKC (Phosphokinase C) dependientes de DAG (diacilglicerol) durante la diferenciación muscular. Se observó que durante la formación de miotubos, aumenta la expresión de PKC epsilon y PKC eta, y que PKC epsilon es capaz de formar un complejo con PLC-gamma 1. El aumento de la cantidad de PKC epsilon está asociado a un aumento de su actividad.

Analizaron la relación existente entre la cantidad de PKC epsilon y la expresión de miogenina. La conclusión fue, por tanto, que PKC epsilon desarrolla un papel muy importante en la diferenciación del músculo esquelético.

Diferenciación celular en plantas superiores

La diferenciación en plantas superiores se produce a partir de las células meristemáticas que son reclutadas para dar lugar a las células maduras que forman parte de los órganos de la planta. Los cambios que se producen en la célula afectan desde al contenido celular o estructura de la pared, hasta a las relaciones entre células vecinas (espacios entre células o crecimiento diferencial de unas respecto a otras).

Está demostrado que los genes de la familia WOX están relacionados con la organización de grupos de células durante el desarrollo de la planta. Según estudios realizados en el desarrollo de Arabidopsis thaliana y Solanum lycopersicum en los que se observó la transcripción y función de los genes WOX4, se constató que estos genes están involucrados en el desarrollo de los haces vasculares de la raíz y en el brote de los órganos laterales en ambas especies. Una reducción de la expresión de WOX4 mediante RNA de interferencia en Arabidopsis tuvo como consecuencia plantas de pequeño tamaño, cuyo floema y xilema no se había diferenciado o lo habían hecho dando lugar a conductos más pequeños de lo normal. Los datos obtenidos, sugieren que los genes WOX4 promueven la diferenciación o la no diferenciación del procambium vascular.

Reprogramación de células animales diferenciadas a células indiferenciadas

La clonación de la oveja Dolly demostró que en los ovocitos de mamífero se encontraban presentes ciertos factores de transcripción capaces de

reprogramar el núcleo, no sólo manteniendo su estado de indiferenciación, sino induciendo en núcleos de células diferenciadas una vuelta hacia el estado indiferenciado.

Mediante estudios por técnicas de microarrays se encontraron algunos de estos factores como Oct4, Sox 2, Nanog, Tdgf1, Utf1, Lin28, etc. El funcionamiento de algunos de ellos ya se conoce bastante bien.

El hecho de que estos factores pueden no sólo mantener la célula indiferenciada si no reprogramar su núcleo una vez diferenciada, fue demostrado por el grupo de Yamanaka que fue capaz de encontrar una combinación de cuatro de estos factores capaz de reprogramar fibroblastos murinos: Oct2, Sox2, c-Myc y Klf4. También se ha conseguido reprogramar fibroblastos humanos con estos factores.

Debido a que c-Myc es un factor que es oncogénico, se ha seguido trabajando y se han encontrado nuevas combinaciones de cuatro factores en las que no aparecía c-Myc, lo cual nos puede mostrar la potencialidad que tiene esta línea de investigación, y la gran cantidad de rutas bioquímicas implicadas en el desarrollo celular.

GLOSARIO

2. Conversión de Unidades1 m = 1000 mm 1 mm = 0,001 m(milímetros)1 mm = 1000 µm 1 µm = 0.001 mm(micrómetros)1 µm = 1000 nm 1 nm = 0,001 µm(nanómetros)

3. Niveles de organización de la materia viva Partículas Subatómicas Átomos Moléculas Células Tejidos Órganos Aparatos y Sistemas Organismo Pluricelular

4. Niveles de organización de la materia viva Morfología microscópica Morfología macroscópica y mesoscópica

5. Tejidos Están formados por: Células Sustancia Intercelular Tejidos: agrupaciones de células, generalmente de un mismo tipo, que poseen una sustancia intercelular entre ellas, que las relaciona.

6. PREGUNTAS: a) ¿Cómo se comunican las Cells?c) ¿Cuáles son los mecanismos de transporte a nivel celular? E) ¿De qué factores depende la forma y la diferenciación celular?

7. Diferenciación Celular Las células altamente diferenciadas generalmente sintetizan una gran cantidad de una o sólo unas pocas proteínas. queratina en las células epidérmicas. hemoglobina en los glóbulos rojos. tripsina en las células acinares del páncreas.

8. Diferenciación Celular Esto llevó a pensar que la diferenciación celular consistiría en la amplificación de secuencias particulares de ADN que codifican para tales proteínas (genes).¿Esto sería posible?

9. Dado que todas las células de una misma especie poseen la misma cantidad de ADN, el aumento de copias de un determinado gen debería implicar que otros se pierden.

10. Diferenciación Celular Así las células epidérmicas podrían haber perdido los genes que codifican para hemoglobina, tripsina, etc. y haber aumentado el número de copias de los genes que codifican para queratina. La pérdida de genes durante el proceso de diferenciación también se pensó que podría explicar el hecho de que la diferenciación celular es casi siempre, un fenómeno irreversible.

11. Diferenciación Celular Esta era la concepción prevalente durante la década del 50. Durante los años 60 Gurdon realizó una serie de experimentos que cambió fundamentalmente el concepto de diferenciación celular. Una primera serie de experimentos se realizó transplantando núcleos a ovocitos de anfibios.

12. Experimento de Gurdon 13. Diferenciación Celular Estas células son suficientemente grandes

para inyectarles un núcleo de otra célula. Ovocitos de rana no fertilizados son sometidos a luz ultravioleta, lo cual produce la destrucción del núcleo, dando como resultado ovocitos enucleados (sin núcleo). A partir de renacuajos de la misma especie se separan núcleos de células somáticas diferenciadas, tales como células epiteliales de la epidermis, del intestino o de células nerviosas.

14. Diferenciación Celular Cada uno de estos núcleos es inyectados individualmente a ovocitos anucleados. El transplante de un núcleo somático (diploide) al ovocito anucleado gatilla el mismo proceso que el de la fecundación de un ovocito normal por un espermatozoide: la obtención, a través de un proceso normal de desarrollo de una rana adulta normal y fértil. Es decir, el núcleo de una célula diferenciada contiene toda la información genética necesaria para originar un nuevo individuo.

15. Diferenciación Celular Durante la diferenciación celular el genoma permanece constante, sin que haya pérdida de información genética fundamental. Todas las células de un organismo multicelular poseen el mismo ADN, más precisamente, las mismas secuencias de ADN (genes).

16. Diferenciación Celular Dado que un mismo núcleo puede “expresar” genes diferentes según el citoplasma que lo rodea se puede inferir que en el citoplasma existen factores que influyen en la expresión génica y por lo tanto en la diferenciación celular.

17. Diferenciación Celular Recientemente, se ha logrado reproducir el experimento de Gurdon en una especie mamíferos. Sin embargo los resultados no son los esperados.

18. La oveja “Dolly” es el resultado del transplante de un núcleo de una célula somática de un animal adulto (célula de la glándula mamaria) en el citoplasma de un ovocito enucleado, obteniéndose por primera vez un “clon” viable de un mamífero adulto.

19. Diferenciación y síntesis de proteínas En un organismo multicelular, los diferentes tipos celulares sintetizan y almacenan proteínas diferentes. ¿Qué tan extensas deben ser las diferencias entre las proteínas de dos tipos celulares de tal manera que uno termine siendo una célula muscular estriada y el otro una neurona? No hay aún una respuesta para esta pregunta. Todas las células de un mismo organismo producen un cierto número de proteínas que son comunes.

20. Diferenciación y síntesis de proteínas Citoesqueleto Histonas de la cromatina Proteínas ribosomales Conforman la lámina del núcleo Conforman las membranas del RER y el aparato de Golgi Cadena respiratoria de las crestas mitocondriales Enzimas que son claves en el metabolismo celular.

21. Diferenciación y síntesis de proteínas Existen por otro lado, proteínas excepcionales que sólo son sintetizadas en uno o unos pocos tipos celulares (Hemoglobina sólo está en los eritrocitos) Otros que estando presente en varios tipos celulares, sólo en uno de ellos se sintetizan en cantidades excepcionalmente grandes, como la miosina en la célula muscular estriada.

22. Diferenciación y síntesis deproteínas El análisis del número de secuencias diferentes del ARNm sugiere que una célula eucarionte superior sintetiza entre 10.000 y 20.000 proteínas diferentes. De éstas sólo unas 2.000 están en cantidades suficientes (más de 50.000 copias) como para ser detectadas. La mayoría de estas 2.000 proteínas parecen ser comunes a todos los tipos celulares de un mismo organismo.

23. Diferenciación y síntesis deproteínas Lo cual sugiere que un número relativamente bajo de proteínas diferentes o especiales debe ser suficiente para crear diferencias muy grandes en la conducta celular. Si las células se diferencian entre sí por las proteínas que producen, pero todas ellas poseen el mismo genoma, se puede concluir que los distintos tipos celulares se diferencian porque expresan genes diferentes.

24. Diferenciación celular yexpresión génicaEn eucariontes la vía que va desde el ADN a la proteína involucra las siguientes etapas: Transcripción de ADN a ARN; Procesamiento del ARNnh (ARN nuclear heterogéneo) a ARNm; Transporte del ARN m del núcleo al citoplasma; Traducción del ARNm a proteína; Degradación del ARNm.

25. Diferenciación celular y expresión génica Dado que las células se diferencian unas de otras por las proteínas que sintetizan, el proceso de diferenciación podría involucrar a una, más de una, o a las cinco etapas que median entre el ADN y la proteína finalmente sintetizada.

BIBLIOGRAFIA

Referencias

1. Ir a ↑ [1]Aterosclerosis y enfermedad arterial coronaria. Escrito por Valentín Fuster,Russell Ross,Eric J. Topol. Página 434. (books.google.es)

BibliografíaBecker, W.M. Kleinsmith, L.J. Hardin, J. & Bertoni,G.P. (2009) The World of the Cell (17th edition). Pearson Education, Inc.

Gaboardi, G.C. et all (2010). A role for PKC epsilon during C2C12 myogenic differentiation.

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Pierce, B.A. 2010. Genética. Un enfoque conceptual. 3ª edición. Editorial Médica Panamericana.

Ji, J., Strable, J., Shimizu, R., Koenig, D., Sinha, N. & Scanlon, M.J. WOX4 promotes procambial development.

http://es.wikipedia.org/wiki/Diferenciaci%C3%B3n_celular