Diferenciación celular

En el desarrollo embrionario el óvulo fecundado, el cigoto, da origen a un organismo completo; un organismo que se encuentra formado por órganos y tejidos especializados que permiten la vida.


Las células que forman los tejidos poseen una forma y una función específica que alcanzan por medio de la diferenciación celular. Este proceso entraña ciertas interrogantes debido a que los estudios en el desarrollo embrionario han demostrado que todas las células somáticas del organismo contienen la información genética que permiten dar origen a un nuevo individuo (a través de la clonación, a modo de ejemplo) pero estas células no tiene la potencialidad de llegar a transformarse en otro tipo de células, propiedad que si tienen las células del cigoto que dan origen a todas las células especializadas del cuerpo.



La diferenciación celular ocurre en todos los tres reinos pluricelulares - fungi, plantas y animales - donde diferentes células expresan diferentes genes en diferentes momentos. Para comprender el desarrollo debemos enfocarnos sobre cómo las células determinan cuáles genes se activan y cuándo.


TODOS LOS ORGANISMOS PLURICELULARES EXPERIMENTAN EL DESARROLLO EMBRIONARIO.

Existen dos ideas importantes sobre el desarrollo embrionario que se deben considerar:



  1. En la mayoría de los casos, todas las células somáticas contienen todos los genes que se encuentran presentes en el cigoto, en otras palabras, la diferenciación celular no es el resultado de la pérdida de ADN.


  2. Los cambios celulares durante el desarrollo y la diferenciación celular son el resultado de la expresión diferencial de genes.


Se debe recordar que el desarrollo es el proceso en el cual un organismo experimenta una serie de cambios progresivos, tomando las sucesivas formas que caracterizan su ciclo de vida. El desarrollo consta de tres procesos: crecimiento, diferenciación y morfogénesis.



  • crecimiento: implica aumento en el tamaño; ocurre a través de la división y la expansión celular en todos los organismos pluricelulares, causado por las repetidas divisiones mitóticas del cigoto. el crecimiento continua a través del ciclo de vida del individuo en algunas especies, pero tiende a ser más o menos estables desde un punto determinado.

  • diferenciación: es la generación de células especializadas; la diferenciación define las estructuras específicas y la función de una célula. la mitosis produce células hijas que son genetica y cromosomalmente idénticas a la célula que las produjo al dividirse. Sin embargo, las células de un organismo pluricelular son obviamente distintas en estructura y función, en relación al cigoto. La solución a esta aparente contradicción se explica por la regulación de la expresión diferencial de varias partes del genoma. Cuando el embrión consta de unas pocas células, cada una de ellas tiene la potencialidad de desarrollarse de muchas diferentes formas. A medida que el desarrollo avanza, las posibilidades disponibles de las células se reducen gradualmente, o sea, el destino de la célula está determinado y la célula comienza a diferenciarse.


  • morfogénesis: (literalmente "creación de la forma") es la formación del cuerpo pluricelular y de sus órganos. Es el resultado de patrones de formación y la organización de los diferentes tejidos en estructuras específicas.


Diferenciación celular.


Todos los organismos pluricelulares emplean los mismos mecanismos básicos en el desarrollo embrionario, de hecho, los mecanismos moleculares son fundamentalmente muy similares. Esto sugiere que estos mecanismos evolucionaron muy temprano en la historia de vida de los pluricelulares; los mecanismos son: migración celular, inducción celular, determinación, patrones de formación, la muerte celular programada y la expresión de los genes homeóticos.


Los genes homeóticos permiten activar un grupo particular del genoma, iniciando la producción de partes específicas del cuerpo. los genes homeóticos funcionan en todas las células del cuerpo regulando la expresión de una batería completa de genes, además determinan el orden de las partes del cuerpo, pues los genes homéoticos se encuentran alineados en el cromosoma en el mismo orden en que las partes del cuerpo se expresan. Los genes homeóticos se encuentran presentes en todos los organismos pluricelulares (en plantas reciben el nombre de genes MADSbox y en animales, genes HOX) y poseen estructuras similares, por lo tanto, cumplen la misma función en el organismo. Así, si intercambiamos un gen homeótico que determina la posición de la cabeza en un humano con el gen homéotico correspondiente en una mosca (Drosophila melanogaster), ambos genes permitirán que se forme una cabeza a pesar de que provengan de especies distintas. Como dato importante, la cabeza que se forma corresponde a la cabeza de un humano aunque se le haya puesto un gen homeótico de una mosca y viceversa. LOS GENES HOMEÓTICOS NO FORMAN ESTRUCTURAS, solo indican que estructura es la que se debe formar.



Los genes homeóticos codifican polipéptidos, llamados factores de transcripción, que activan o desactivan (a modo de un interruptor) un bloque de genes que especifican estructuras particulares del cuerpo.

En resumen:



  • El desarrollo de un organismo pluricelular pasa a través de una serie de etapas hasta que se forma un organismo completo.

  • El crecimiento es posible gracias a la división celular y la expansión celular.

  • La diferenciación celular produce tipos de células especializadas por medio de la expresión diferencial de genes controlada por los genes homeóticos.

  • El cigoto es totipotencial, contiene toda la constitución genética para formar todas las células de un organismo.













Mutación en genes homeóticos.

Mutación del gen homeótico bithorax. imagen obtenida de Raven and Johnson; Biología; 6th edición.












Mutación Antennapedia
mutación del gen homeótico antennapedia. imagen obtenida de Raven and Johnson; Biología; 6th edición.

información adicional sobre diferenciación y factores de transcripción:

http://rapidshare.com/files/223412560/Diferenciaci_n_celular4EMdif.doc

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