Diferenciación celular

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Temas y actividades

Biología

_____________________________________________________________________________________

Diferenciación celular

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.

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.

Las primeras células del embrión son similares

A) Cigota de erizo de mar.

B) Embrión de 2 células.

C) Embrión de 4 células.

D) Embrión de 8 células.

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Temas y actividades

Biología

_____________________________________________________________________________________

Una vez que el embrión ha sufrido muchas divisiones, toma

la forma de una esfera, que por su parecido a las moras, se

denomina mórula. Es interesante notar que la cigota es una

de las células más grandes del organismo, y las sucesivas

divisiones que sufre no cambian su tamaño. Por lo tanto, las

primeras divisiones del estadio embrionario generan células

cada vez más pequeñas.

El desarrollo del embrión continúa hasta que se llega a

formar una bola hueca de células que se denomina blástula.

Hasta este período las células son más o menos similares.

No tienen actividad biosintética. Han heredado el citoplasma,

junto a los componentes que allí estaban presentes (ARNm,

ribosomas, proteínas, etc., etc., etc.), que generación tras

generación pasó desde la cigota.

La diferenciación celular forma tipos celulares muy diferentes

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.

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Temas y actividades

Biología

_____________________________________________________________________________________

Visitá las siguientes páginas para ver el desarrollo de un embrión de

rana:

http://www.youtube.com/watch?v=_Nl68Nc_Dlc

http://www.youtube.com/watch?v=GO5YN_t1fqw&feature=related

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/animaciones/Desarrollo_embrionario.gif

copiá y pegá esta dirección sobre desarrollo embrionario en tu navegador de Internet.

Una célula es lo que es, según las proteínas que posee

Como vimos anteriormente, según el dogma central de la biología, el flujo de la

información genética conduce a que la información del ADN sea traducida a

proteínas. Las proteínas son las efectoras de los ácidos nucleicos y construyen

todo dentro de la célula.

En definitiva, la diferencia entre dos tipos celulares radica principalmente en

qué clases de proteínas contienen en su interior, esto a su vez determinará

todo lo demás.

Por ejemplo, las células musculares contienen proteínas como la actina y

miosina organizadas de tal manera que al deslizarse unas sobre otras, acortan

la longitud de la célula. El cambio de longitud de los millones de células

musculares se traducirá en la contracción del músculo. Las neuronas tienen

En la etapa de

gástrula comienzan

a diferenciarse

todos

los tipos celulares

que formarán

parte del

organismo a

partir de las

tres capas primarias.

Un grupo

de células

originará la

línea germinal.

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Temas y actividades

Biología

_____________________________________________________________________________________

Tapa de la revista

Nature, donde se

publicó el experimento.

Aunque ya se

habían realizado ensayos

de clonación en

otras especies, esa

fue la primera vez que

se hizo en un

mamífero. De allí la

repercusión.

- ¡Yo no soy solo una

ubre bonita!

una forma característica y fabrican neurotransmisores que hacen posible la

comunicación entre neuronas y permite la transmisión del impulso nervioso.

Los glóbulos rojos poseen una proteína llamada hemoglobina que se une al

oxígeno y lo transporta por todo el cuerpo. Las células del intestino fabrican

enzimas que al ser liberadas participan en la digestión de los alimentos.

Pero, ¿Por qué las células tienen en su interior proteínas específicas que las

hacen diferentes de sus vecinas? ¿Acaso, la cigota no les ha heredado a todas

las células el mismo manual de instrucciones completo? ¿Será que las células

diferenciadas han perdido ciertos genes y, por consiguiente, sólo fabrican las

proteínas que le dan identidad? ¿Los núcleos de las células diferenciadas

serán todos distintos porque van perdiendo ciertos genes a medida que se

suceden las divisiones celulares?

Tratemos de responder estos interrogantes...

Todas las células de un organismo tienen el mismo genoma

En 1997, Ian Wilmut, un investigador escocés, y sus

colaboradores publicaron los resultados de un experimento

sobre la clonación de una oveja, bautizada Dolly.

Este experimento rápidamente traspasó el ámbito científico e

impactó profundamente sobre la opinión pública,

encendiendo acalorados debates.

Para nuestro caso, podemos aprovecharlo para buscar las

respuestas a los interrogantes que nos planteamos

anteriormente.

Veamos una rápida descripción del experimento:

Los científicos extrajeron una célula diferenciada de la ubre

de una oveja adulta, especializada en fabricar productos

específicos, tomaron su núcleo y lo implantaron en el óvulo

anucleado (sin núcleo y por ende sin información genética)

de otra oveja. El nuevo óvulo fue implantado en una tercera

oveja para esperar que se desarrolle.

Luego de la gestación el resultado no fue una ubre caminante;

como todos saben, fue una ovejita entera y completa. Dolly se

hizo famosa y reafirmó que aún las células diferenciadas

mantienen intacto todo el material genético.

Aunque los científicos ya sabían (desde hace muchos años)

que todas las células conservan el genoma completo, no estaban seguros si

podría ser re-activado en forma completa para volver a formar organismo

completo.

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Temas y actividades

Biología

_____________________________________________________________________________________

La diferenciación es el resultado de la activación o inactivación de los

genes

Como herencia de la información genética obtenida a partir de la cigota, todas

las células descendientes contienen el mismo conjunto de genes. Entonces,

debemos interpretar que en las células diferenciadas sólo se expresan algunos

genes. Es decir, existe algún mecanismo que hace que los genes estén

“prendidos” o “apagados”. En función de cuál es el conjunto de los genes

activos, las células tomarán una dirección determinada de diferenciación.

Los genes homeóticos controlan la actividad

...