Unidad Nº 2Integración célula - organismo

Diferenciación CelularEs el proceso por el que las células

adquieren una forma y una función determinada durante el desarrollo embrionario o la vida de un organismo pluricelular, especializándose en un tipo celular.

La morfología de las células cambia notablemente durante la diferenciación, pero el material genético permanece inalterable, con algunas excepciones.

Una célula capaz de diferenciarse en varios tipos celulares se llama pluripotente. Estas células se llaman células madre en los animales y células meristemáticas en las plantas.

Una célula capaz de diferenciarse en todos los tipos celulares de un organismo se llama totipotente. En los mamíferos, sólo el cigoto y las células embrionarias jóvenes son totipotentes.

Durante la diferenciación, ciertos genes son expresados mientras que otros son reprimidos. Así, la célula diferenciada se desarrollará en estructuras específicas y adquirirá determinadas funciones.

Pueden clasificar en tres categorías: Las células de la línea germinal, las células somáticas y las células madre.

La célula madre es la única que tiene la capacidad de dividirse indefinidamente y proporcionar células especializadas.

Fecundación Durante la primera hora después de la fecundación, esta célula huevo o cigoto se divide en varias células idénticas.

Inicio de la especialización una de las dos células hijas se especializa, y mantiene su capacidad de división, mientras que la otra no lo hace y pierde la capacidad para volverse a dividir.

Experimentos en Drosophila melanogaster

Mutante bithóraxMutante antennapedia

Mutante “ojo en pata”

Normales

Cariotipo de Drosophila

Mutación en genes homeóticos

Genes Homeóticos

Conservación de genes homeóticos

Elaborar un esquema de proceso de embriogénesis en vertebrados, invertebrados y humanos.

¿Qué son los genes homeóticos?¿Qué son los genes de segmentación?¿A qué corresponden las mutaciones

homeóticas?

Moléculas de adhesión

Adhesión celular: Es la capacidad de tienen las células de unirse a

elementos del medio externo o a otras células, esta unión se produce tanto por fuerzas electrostáticas y otras a través de moléculas de adhesión celular.

Se relaciona la adherencia celular con funciones como:

El desarrollo embrionarioMigración celularInflamaciónComunicación celularDiferenciación CelularDesarrollo del cáncer

Estas proteínas son típicamente receptores transmembrana y están formados por tres dominios:

Uno que se comunica con el medio intracelular citoesqueleto

Un dominio transmembrana Un dominio extracelular que interactúa con otras proteínas

de adhesión extracelular (uniones hemofílicas células del mismo tipo; uniones heterofílicas otros tipos de moléculas)

Una determinada CAM puede unirse en forma homotípica, si lo hace con receptores ubicados en el mismo tipo de células que en el que ella se encuentra. La unión de CAMs de células diferentes se llama heterotípica.

Hay moléculas de adhesión que son constitutivas de una célula y otras que requieren activación previa antes de expresarse

Estructuralmente existen cinco grupos familiares:

Cadherinas Del supergen inmunoglobulinas Integrinas Selectinas Proteoglicano

CADHERINAS Son moléculas monoméricas, que

constituyen receptores homofílicos que se unen a cadherinas idénticas para establecer contacto célula-célula.

Se conocen al menos doce de ellas pero las más estudiadas son tres:

E-Cadherina, presente en epitelios de diferentes tejidos como hígado y riñón.

N-Cadherina, propia del tejido neural, se expresa en el cerebro pero también en el músculo cardíaco.

P-Cadherina encontrada en la placenta.

La acción de las Cadherinas permite la adhesión celular y la mantención de los tejidos, la persistencia de los espacios intercelulares, el desarrollo embrionario, el crecimiento embrionario, la implantación de los blastómeros y la morfogénesis.

INMUNOGLOBULINAS Son receptores celulares que incluyen un gran

número de proteínas. Algunas son secretadas y dejan de ser receptores de superficie. Respecto a las moléculas a las que se unen, pueden ser homofílicas o heterofílicas y pueden reaccionar con células homotípicas o heterotípicas.

Entre las CAMs integrantes de esta familia están: Las inmunoglobulinas (anticuerpos). El receptor de las células T (TCR). Las N-CAMs que se encuentran en las neuronas. La PE-CAM-1 ubicada en plaquetas y endotelio. El receptor del factor activador de plaquetas

(PDGE).

La mayor función de las Ig es el reconocimiento célula-célula y la unión con el antígeno. Estas CAMs intervienen en procesos biológicos vitales, como las reacciones inmunológicas antígeno-dependientes y antígeno-independientes, en la morfogénesis, en el desarrollo neuronal, en el crecimiento y diferenciación celular y en la inflación. Algunas sirven como receptores virales.

SELECTINAS Se han descrito tres miembros en esta familia: (1-3).L-Selectina, que se expresa constitutivamente en la

mayoría de los leucocitos. Entre sus funciones: alojamiento de los linfocitos en los ganglios periféricos. También interviene en la adhesión y acumulación de neutrófilos al endotelio inflamado.

E-Selectina, que se expresa de manera transitoria en los endotelios vasculares en respuesta a los procesos inflamatorios. Permite la adhesión de macrófagos y neutrófilos al endotelio inflamado.

P-Selectina, presente en las plaquetas y células endoteliales. Mediante ésta se adhieren los fagocitos a las plaquetas activadas y a las células endoteliales.

INTEGRINAS Son receptores de membrana que median interacciones

célula-célula y célula matriz. Están formadas por dos cadenas diferentes asociadas de manera no covalente, la subunidad alfa y la subunidad beta.

De acuerdo a las características de la subunidad alfa, las integrinas se dividen en ocho familias:

Beta-1-Integrinas llamadas también VLA o "Very late activation antigens".

Beta-2-Integrinas denominadas también Leu-CAM. Beta-3-Integinas. Beta-4-Integrinas. Beta-5-Integrinas. Beta-6-Integrinas. Beta-7-Integrinas. Beta-8-Integrinas. De estas ocho familias las más conocidas son las tre

primeras.

PROTEOGLICANOSLos proteoglicanos forman parte de la matriz,

pero algunos que se expresan en superficies celulares y permiten que ellas se unan a la matriz. Entre estas moléculas se encuentra el Syndecan.

El Syndecan se ubica en la superficie de las células epiteliales, permitiendo su unión al colágeno y estabilizando los epitelios.

Todas las CAMs estudiadas tienen importancia fisiológica según la función que cada una desempeña, pero además cumplen una importante función en procesos patológicos como la inflamación aguda y crónica, la trombogénesis y la oclusión vascular.

Uniones de anclaje Desmosomas (filamentos intermedios)

Hemidesmosomas (filamentos intermedios)

Uniones estrechas

Uniones de hendidura

Desmosomas

Los desmosomas son uniones célula-célula formadas por proteínas de adhesión asociadas al citoesqueleto de filamentos intermedios (intracelular). Mantienen la resistencia mecánica (Ej: la piel). Los desmosomas permiten el paso de sustancias entremedio de las células.

Hemidesmosomas

Los hemidesmosomas son uniones que mantienen las células epiteliales unidas a la membrana basal.

Las uniones estrechas

Las uniones estrechas sellan las cavidades y restringen el paso de sustancias entremedio de células. Son muy comunes en el epitelio intestinal.

Uniones de hendidura

Las Uniones de Hendidura conectan citoplasmas de células vecinas mediante canales. El tránsito de moléculas es regulado.

Desarrollo EmbrionarioSe produce la fertilización: el espermatozoide

atraviesa la membrana celular del ovocito, se fusionan sus núcleos y dan lugar al cigoto, a partir de la cual se desarrollará el embrión.

Segmentación: es la repetida división por mitosis del óvulo fecundado hasta llegar al estado de blástula, dando lugar a numerosos blastómeros.

En esta fase de distinguen las siguientes formaciones:Blastómeros: son cada una de las células

en que se divide el huevo o cigoto para dar lugar a las primeras fases embrionarias.

En esta fase de distinguen las siguientes formaciones:Mórula: es el estado temprano del

desarrollo de un huevo fecundado, durante el período de segmentación, en el que el conjunto de células, en número reducido todavía, se semeja a una mora. Los blastómeros emigran hacia la periferia para formar una única capa.

En esta fase de distinguen las siguientes formaciones:Blástula: es una de las primeras fases del

desarrollo embrionario de los animales; la que sique a la mórula. Los blastómeros se disponen en una capa celular continua que circunda una cavidad interior, el blastocele. Sus paredes luego estarán cerradas por el blastodermo, que son los blastómeros que, dispuestos en una sola capa, forman la pared de la blástula y marcan el final de la segmentación. El blastocele está lleno de un líquido, el blastoquilo.

GastrulaciónComprende la invaginación o embolia de la

blástula, consistente en que una parte de la blástula se introduce en la otra, como sucede cuando se comprime una pelota de goma pinchada hasta formar con ella un casquete hemisférico: la parte que queda fuera viene a ser el ectodermo de la gástrula, y la parte invaginada el

endodermo.

Ectodermo: Es la capa germinal más externa. Es el origen del sistema nervioso, el s. respiratorio, tubo digestivo, la epidermis y sus anexos, las glándulas mamarias

Endodermo: Es la capa germinal más interna. Aparece siempre cuando una capa de células se proyecta hacia afuera a partir de la masa celular interna que crece alrededor del blastocele. Es el origen del intestino, el hígado, el páncreas, los pulmones y la mayor parte de los órganos internos.

Mesodermo: Es la capa germinal media. Es el origen del sistema esquelético, los músculos, y los sistemas circulatorio y reproductor.

OrganogénesisEs la formación de los esbozos

organógenos y diferenciación de los mismos.

Hay dos hechos embriogénicos de gran interés: Que la segmentación del huevo y procesos

posteriores varían según la constitución de aquél.

Que en los estados embrionarios de grupos de origen común, se acentúa la semejanza de los mismos en relación con los que ofrecen los adultos; así por ejemplo, todos los embriones de los vertebrados presentan branquias, que desaparecen durante el proceso embrionario, excepto en los peces y en algunos anfibios.