DIVISION Y CICLO CELULAR.

8.1.1 DIVISIÓN EN LAS CÉLULAS PROCARIOTAS

En todos los organismos los genes consisten en el ADN de uno o más

cromosomas .la reproducción de las células usualmente comprende la

duplicación del cromosoma o cromosomas y la distribución del conjunto

completo de material genético a las células hijas; estas son genéticamente

idénticas a la célula madre.

Las bacterias y protistas, como los ameboides y paramecios, son

unicelulares.la división celular en estos organismos produce dos nuevos

individuos. Se trata de una reproducción asexual, en la que un progenitor

genera descendientes idénticos.

Las plantas y los animales son multicelulares.la división celular en organismos

multicelulares es parte de un proceso de desarrollo que dura toda la vida. El

crecimiento ocurre a medida que el organismo multicelular se convierte en su

forma adulta y también ocurre durante la renovación y reparación.

La división celular permite que los organismos unicelulares se reproduzcan y es

necesaria para el crecimiento y reparación de organismos multicelulares.

El cromosoma procariótico.

Las procariotas (bacterias y arqueas unicelulares) carecen de núcleo y otros

organelos membranosos presentes en células eucarióticas. si tienen un

cromosoma, que se compone de ADN relacionado con proteínas.los

procariota poseen un solo cromosoma que contiene algunas proteínas .los

cromosomas eucarióticos tienen muchas más proteínas que los procarióticos.

En microfotografías electrónicas, el cromosoma bacteriano se observa como

una región electro densa de forma irregular, el nucleoide, no delimitado por

membrana. Al estirarse, el cromosoma se observa como un asa circular unida a

la cara interna de la membrana plasmática. Su longitud es casi equivalente a

10000 veces la de la célula, lo cual es la razón de que necesite estar enrollado

dentro de la célula.

El cromosoma procariótico es principalmente un asa de adn enrollada

apretadamente en la región llamada nucleoide.

Fisión binaria.

Los procariotas se reproducen de manera asexual por fisión binaria. El proceso

se llama fisión binaria porque la división (fisión) genera dos (binarias) células

hijas idénticas a la célula madre de origen. Antes de ocurrir la división, el ADN

se replica de modo que existan dos cromosomas unidos a la cara interna de la

membrana plasmática después de la replicación, los dos cromosomas se

separan gracias a un alargamiento de la célula. cuando la célula alcanza casi

el doble de su longitud original, la membrana plasmática crece hacia dentro y

se forma la nueva pared celular, que divide a la célula en dos porciones casi

iguales.

Figura (9.1).

Fisión binaria

En las fotografías es posible observar una bacteria que se divide para

convertirse en dos. El diagrama ilustra la duplicación y distribución de los

cromosomas. El primero se replica el ADN y, conforme se alarga la membrana

plasmática, se separa los dos cromosomas. Después de la fisión, cada bacteria

posee su propio cromosoma.

En escherichia coli, bacteria presente en el intestino humano, el tiempo de

generación (el necesario para la división de una célula) es cercano a 20

minutos en condiciones favorables. Luego de casi siete horas, ¡una sola célula

puede dar origen a más de un millón de células! sin embargo, muchas

bacterias poseen tiempo de generación de una a tres horas, y algunas incluso

requieren más de 24 horas.

La reproducción asexual en procariotas ocurre por fisión binaria. El ADN se

replica y los dos cromosomas resultantes se separan al alargarse de la célula.

DIVISIÓN DE LAS CÉLULAS EUCARIÓTICAS.

Entre divisiones nucleares los cromosomas son indiferenciables y se

denominan colectivamente cromatina. Cada especie eucariótica posee un

número característico de cromosomas .este se denomina numero diploide, la

mitad de ese número, numero haploide.

En eucariotas la división celular incluye las divisiones nuclear (cariocinesis) y

citoplasmática (citonesis).la mitosis es un tipo de división nuclear en que

permanece constante el numero de cromosomas porque cada cromosoma se

duplica y da origen a dos cromosomas hijos.

La mitosis incluye cinco fases, que se describen en relación con las células

animales en párrafos siguientes.

Profase: se distinguen los cromosomas duplicados, está en desaparición el

núcleo, se fragmenta y se forma el hueso mitótico entre los cromosomas .los

ásteres se irradian desde los centriolos en los centrosomas.

Prometafase: los cinetocoros de croamátidas hermanas se unen a los micro

túbulos del cinetocoro que se extienden desde polos opuestos.los cromosomas

se mueven en forma oscilatoria hasta que se alinean en la placa de la

metafase.

Metafase: el huso está formado totalmente y los cromosomas duplicados se

han alineado en la placa de la metafase. El huso consiste en las fibras polares

que se sobreponen en la placa de la metafase y los micro túbulos cinetocóricos

unidos a los cromosomas.

Anafase: los cromosomas hijos se mueven hacia los polos opuestos .los micro

túbulos polares se deslizan hasta traslaparse y los cinetocoros se

desensamblan. Se inicia la citonesis por segmentación.

Telofase: se forman de nuevo las envolturas nucleares, se inicia la conversión

de los cromosomas en cromatina, reaparecen los nucléolos y desparece el

huso.

Las células vegetales carecen de centriolos y, por lo tanto, de ásteres. Pese a

ello, se forma el huso mitótico y ocurren las mismas cinco fases de la mitosis.

La citocinesis en células vegetales incluye la formación de una placa celular, a

partir de la cual se forman la membrana plasmática y pared celular. En células

animales un proceso de segmentación divide el citoplasma.

Figura. (9.2)

Cromosomas duplicados

Un cromosoma duplicado contiene dos cromatidas hermanas cada una copia

de los mismos genes.

a) Fotografía de un cromosoma muy enrollado y compactado, característico de

un núcleo que esta apunto de dividirse.

b) Diagrama de un cromosoma compactado.se, muestra sombreado una

cromatida.las cromatidas están unidas en la región llamada centriomero.

8.1.2ETAPAS DEL CICLO CELULAR

Las células existentes se dividen a través de una serie ordenada de pasos

denominados ciclo celular; en el la célula aumenta su tamaño, el número de

componentes intracelulares (proteínas y organelos), duplica su material

genético y finalmente se divide.

Se denomina ciclo celular al conjunto ordenado de acontecimientos que

conducen al crecimiento de una célula y a su división en dos células hijas. este

conjunto de procesos se divide claramente en dos etapas: la Interfase, que

incluye todo el periodo en que la célula no está dividiéndose, y la división

celular. Normalmente, y a pesar de que se suele prestar más atención a la

división, la Interfase es, con mucho, el periodo más largo de los dos.

El ciclo celular se divide en dos fases

1) Interfase, que consta de:

• Fase de síntesis (s): en esta

etapa la célula duplica su

material genético para pasarle

una copia completa del

genoma a cada una de sus

células hijas.

• Fase g1 y g2 (intervalo):

entre la fase s y m de cada

ciclo hay dos fases

denominadas intervalo en las

cuales la célula esta muy

activa metabólicamente, lo

cual le permite incrementar su

tamaño (aumentando el

número de proteínas y

organelos), de lo contrario las células se harían más pequeñas con cada

división.

2) fase mitosis (m): en esta fase se reparte a las células hijas el material

genético duplicado, a través de la segregación de los cromosomas. la fase m,

para su estudio se divide en:

Profase: en esta etapa los cromosomas (constituidos de dos cromátidas

hermanas) se condensan en el núcleo, mientras en el citoplasma se comienza

a ensamblar el huso mitótico entre los centrosomas.

Metafase: comienza con el rompimiento de la membrana nuclear, de esta

manera los cromosomas se pueden unir al huso mitótico (mediante los

cinetocoros). Una vez unidos los cromosomas estos se alinean en el ecuador

de la célula.

Anafase: se produce la separación de las cromátidas hermanas, las cuales dan

lugar a dos cromosomas hijos, los cuales migran hacia polos opuestos de la

célula.

Telofase: aquí ambos juegos de cromosomas llegan a los polos de la célula y

adoptan una estructura menos densa, posteriormente se forma nuevamente la

envoltura nuclear. Al finalizar esta fase, la división del citoplasma y sus

contenidos comienza con la formación de un anillo contráctil.

Citocinesis: finalmente se divide la célula mediante el anillo contráctil de actina

y miosina, produciendo dos células hijas cada una con un juego completo de

cromosomas. Cuando ya no se requieren más células, estas entran en un

estado denominado g0, en el cual abandonan el ciclo celular y entran en un

periodo de latencia, lo cual no significa que entren en reposo ya que estas

células presentan un metabolismo activo, pues si estas células reciben el

estímulo adecuado abandonan el estado g0 y entran al g1. Algunas

poblaciones celulares altamente especializadas como las fibras musculares o

neuronas al entrar en estado g0 abandonan indefinidamente el ciclo celular.

8.1.3 CONTROL DEL CICLO CELULAR

El conjunto de procesos que ocurren durante el ciclo celular llevan un orden y

supervisión estrictos.

Señales provenientes del medio y algunos controladores dentro de la célula, se

encargan de dirigir el progreso de ésta a través de las distintas fases del ciclo

celular. Entonces hablamos de que hay una regulación extracelular y una

regulación intracelular.

Regulación intracelular

El control del ciclo celular se presenta a dos niveles, intracelular y extracelular.

El control intracelular está a cargo de mediadores proteicos que ejercen un

control negativo y positivo sobre el ciclo celular (cdk-ciclinas y cki).

Existen un punto de restricción y tres puntos de control los cuales son

supervisadas por distintas combinaciones de cdks-ciclinas.

La entrada al ciclo celular no es una decisión que la célula toma

individualmente; se requiere de las señales adecuadas (mitógenos) ya sea del

medio extracelular o de otras células.

Cuando una célula no es necesaria o es una posible amenaza ésta puede morir

por apoptosis ya sea por señales intracelulares o extracelulares.

El control interno del ciclo celular está a cargo de proteínas, cuyas acciones

podrían resumirse en series de activaciones e inhibiciones de otras proteínas,

que son indispensables durante las fases del ciclo. Los principales efectores de

esta regulación, son dos: las proteínas que permiten el progreso del ciclo, 1) los

complejos cdk-ciclina y las proteínas que las inhiben, 2) dos pequeñas familias

de proteínas, las cip y las ink4.

El paso ordenado por cada una de las fases del ciclo celular, está altamente

regulado por: los complejos cdk-ciclinas y sus inhibidores, entre otras

proteínas. Además, para el control del ciclo celular, se postularon cuatro puntos

en los se controla a la célula y al medio extracelular para dar lugar o restringir

las acciones propias de cada una de las fases del ciclo. Estos cuatro puntos

son: un punto de restricción y tres puntos de control.

Puntos de control

Los puntos de control son, por

así decirlo, pequeños retenes

donde se revisan distintas

características del medio y de la

célula misma, la célula debe

estar sana y el medio debe ser lo

suficientemente bueno para que

se continué el ciclo celular. Pero

además de ello, los

controladores implicados en

estos puntos tienen la capacidad

de “llamar” a otros a reparar,

cuando por ejemplo el material

genético está dañado, o a

terminar distintos procesos.

Control extracelular del ciclo

celular

la forma y el tamaño de un organismo están definidos por los tres procesos

fundamentales que dan forma y tamaño al individuo: el crecimiento celular, la

muerte celular y la proliferación celular; esta última es el resultado del ciclo

celular que como se vio en secciones anteriores, está regulado por mediadores

intracelulares (ciclinas-cdk); cabe señalar que la entrada al ciclo celular no es

un proceso autónomo de la célula, se requiere de la activación de estas vías

(ciclinas-cdk); a través de la señalización mediante factores solubles de

naturaleza proteica denominados mitógenos. De esta manera las células en

organismos multicelulares proliferan solo cuando se requieren más células.

La mayoría de los mitógenos controlan la tasa de división celular actuando en

la fase g1; liberan el control negativo del ciclo celular permitiendo la entrada a

la fase s. actúan uniéndose a receptores de membrana con actividad de

tirosina-cinasas los cuales activan a la proteína g monomérica ras cambiándola

de su estado unido a gdp por gtp; esta activación desencadena una cascada de

fosforilaciones a través de las proteínas mapk (cinasas activadas por

mitógenos). A su vez estas proteínas mapk transmiten el estimulo a diversas

moléculas efectoras (cinasas de proteínas o factores de trascripción). Esta

cascada de fosforilaciones ocasiona la trascripción de genes tempranos (entre

los que destacan los que codifican a las ciclinas de g1), algunos de estos

genes a su vez activan la trascripción de otros genes denominados genes

tardíos. De esta manera la vía de señalización ras- mapk transmite señales

extracelulares al núcleo activando la maquinaria del ciclo celular.

Muchos tipos celulares como los fibroblastos o las células epiteliales, requieren

de adhesión a sustratos de la matriz extracelular (fibronectina o laminina), para

crecer y proliferar en adición de las señales y medio adecuados. Este

requerimiento se debe a que la unión de moléculas de matriz extracelular a

integrinas (moléculas receptoras de matriz en la membrana celular, las cuales

están unidas al cito esqueleto) activa otras vías de señalización requeridas

para entrar al ciclo celular, mediadas por la activación de otras cinasas (fak,

cinasa de adhesión focal). es necesario señalar que las células de mamífero no

se dividen infinitamente, muchas células se dividen un número limitado de

veces antes de diferenciarse en células altamente especializadas. Por ejemplo

fibroblastos humanos en medio de cultivo estándar se dividen entre 25 y 50

veces, hacia el final la proliferación se disminuye su velocidad y finalmente se

detiene a este fenómeno se le ha denominado senescencia replicativa.

8.1.5 REPRODUCCIÓN ASEXUAL MITOSIS Y CITOCINESIS

Es la división celular que consiste en que a partir de una célula se obtienen 2

células hijas, genéticamente idénticas a la madre. Se produce en cualquier

célula eucarionte, ya sea diploide o haploide y como mantiene invariable el

número de cromosomas, las células hijas resultarán diploides, si la madre era

diploide o alploide. La división del citoplasma se llama citocinesis, y la división

del núcleo, cariocinesis. Algunas células no realizan mitosis y permanecen en

un estado interfásico, pero otras la realizan frecuentemente (células

embrionarias, células de zonas de crecimiento, células de tejidos sujetos a

desgaste.).

Función: crecimiento y desarrollo del organismo multicelular, y la regeneración

de tejidos expuestos a destrucción de células. En unicelulares, cumple la

función de reproducción asexual.

Cada mitosis está precedida por una Interfase, donde se produce la duplicación

del material genético. Actúa como un mecanismo que asegura que cada célula

hija reciba la misma información genética.

Interfase

La célula está ocupada en la actividad metabólica preparándose para la mitosis

(las próximas cuatro fases que conducen e incluyen la división nuclear). los

cromosomas no se disciernen claramente en el núcleo, aunque una mancha

oscura llamada nucléolo, puede ser visible. la célula puede contener un par de

centriolos (o centros de organización de micro túbulos en los vegetales) los

cuales son sitios de organización para los micros

túbulos.

Profase

la cromatina en el núcleo comienza a condensarse y se vuelve visible en

el microscopio óptico como cromosomas. El nucléolo desaparece. Los

centriolos comienzan a moverse a polos opuestos de la célula y fibras

se extienden desde los centrómeros. Algunas fibras cruzan la célula

para formar el huso mitótico.

Prometafase

La membrana nuclear se disuelve, marcando el comienzo de la Prometafase.

Las proteínas de adhieren a los centrómeros creando los cinetocoros. Los

micros túbulos se adhieren a los cinetocoros y los cromosomas comienzan a

moverse.

Metafase

Fibras del huso alinean los cromosomas a lo largo del medio del núcleo

celular. Esta línea es referida como, el plato de la metafase. esta organización

ayuda a asegurar que en la próxima fase, cuando los cromosomas se separan,

cada nuevo núcleo recibirá una copia de cada cromosoma.

Anafase

Los pares de cromosomas se separan en los cinetocoros y se mueven a lados

opuestos de la célula. El movimiento es el resultado de una combinación de:

el movimiento del cinetocoro a lo largo de los micro túbulos del huso y la

interacción física de los micros túbulos polares.

Telofase

Los cromatidos llegan a los polos opuestos de la célula, y nuevas membranas

se forman alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas se dispersan y ya

no son visibles bajo el microscopio óptico. Las fibras del huso se dispersan, y

la citocinesis o la partición de la célula pueden comenzar también durante esta

etapa.

Citocinesis:

La división del citoplasma se produce junto con la telofase. Se produce un

surco en la membrana plasmática, producido por un anillo de mocrofilamentos

unidos a ella. Las 2 células hijas se separan, distribuyéndose el hialoplasma y

los organelos de un modo equitativo.

Cuando no ocurre citocinesis luego de la cariocinesis, los dos núcleos quedan

en el mismo citoplasma y resulta una célula binucleada.

División en células vegetales:

No hay centriolos ni ásteres pero se organiza el huso acromático.

Citocinesis: el citoplasma se divide mediante un tabique, que se forma por la

agrupación de microtóbulos y vesículas. Las vesículas crecen, se ordenan y se

funden entre sí originando la placa celular. Finalmente se arman las paredes

celulares a partir de celulosa, hemicelulosa y pectina.

Citocinesis en células vegetales y animales

La citocinesis o segmentación citoplasmática usualmente acompañada de la

mitosis. Hacia el final de esta cada nueva célula en formación ha recibido una

parte de los organelos citoplasmáticos duplicados durante la Interfase. la

división del citoplasma se inicia en la anafase y continúa en la telofase, si bien

no se completa hasta el inicio de la Interfase siguiente.

Citocinesis en células vegetales

La citocinesis en células vegetales ocurre por un proceso distinto al que se

observa en células animales. La pared celular rígida que rodea a las células

vegetales no permite la citocinesis o segmentación. en lugar de ello, el aparato

de golgi, que es un organelo membranoso de las células, produce los sacos

membranosos llamados vesículas, que se mueven a lo largo de los micro

túbulos hasta el punto medio entre los dos núcleos hijos. Esas vesículas se

funcionan y forman una placa celular. Sus membranas completan la membrana

plasmática de ambas células. Además, liberan moléculas que activan la

formación de la pared de las células vegetales, que se fortalece con la adición

de fibrillas de celulosa.

Citocinesis en células animales

En las células animales, hacia el final de la anafase se inicia la formación de un

surco de segmentación, que es una depresión de la membrana entre los dos

núcleos hijos. El surco se profundiza cuando una banda de filamentos de

actina, llamada anillo contráctil, forma lentamente una constricción entre las

dos células hijas. La acción de dicho anillo puede compararse con un cordón

que se amarra de manera cada vez mas apretada en la porción media de un

globo. Al apretarlo, el globo se contrae en dicha porción.

Durante la telofase se observa un puente angosto entre las células, después de

lo cual el anillo contráctil continua separando el citoplasma hasta que se formen

dos células hijas independientes.

La citocinesis en células animales se logra mediante el proceso de

segmentación.

8.1.6 REPRODUCCIÓN SEXUAL: MEIOSIS Y GAMETOGÉNESIS.

La meiosis es un tipo de división celular de la cual se generan las células

sexuales (haploides) que intervienen en la reproducción sexual de las

diferentes especies.

Fases de la meiosis

Interface: la célula duplica su ADN; produce proteínas y todos los materiales

necesarios para el proceso. al final de la interface se observa al centriolo

moviéndose hacia cada uno de los polos para formar el huso acromático, la

cromatina se observa en forma de gránulos.

proface I: los cromosomas se hacen visibles y se alinean cada uno con su

homólogo; cada cromosoma está formado de dos cromátidas unidos por el

centrómero, ocurre la unión intima de cromosomas homólogos (sinopsis)

donde las cromátidas intercambian genes y fragmentos de su estructura en el

proceso de entrecruzamiento.

Metafase I: los cromosomas se alinean en el centro formando la placa

ecuatorial; los pares de homólogos se colocan uno frente al otro.

Anafase I: los cromosomas homólogos se separan, un miembro de cada par se

orienta hacia cada polo hasta llegar al extremo, cada cromosoma esta formado

aun por dos cromátidas.

Telofase I: una vez situado los cromosomas en los extremos, el citoplasma se

estrangula en su parte media y queda dividido en dos células hijas, cada una

contiene la mitad del número cromosómico.

Profase II: se inicia la segunda división celular; cada célula que resulta de la

telofase i hace visible sus dos cromosomas, compuestos de dos cromátides

cada uno, se forma nuevamente el huso acromático y desaparece la membrana

nuclear.

Metafase II; se forma la placa ecuatorial cuando cada cromosoma se desplaza

hacia el centro, con sus dos cromátides unida al centrómero.

Anafase II: cada cromosoma rompe el centrómero que mantenía unidas las

cromátides, cada cromátide libre se convierte en cromosoma y emigra hacia al

polo respectivo.

Telofase II: una vez llegado los cromosomas a los polos respectivos, el huso

acromático desaparece, se forma la membrana nuclear en cada célula nueva,

el citoplasma se divide en dos partes iguales para dar origen a dos células hijas

con número haploide de cromosomas.

Gametogénesis

El proceso de formación de células sexuales se denomina gametogénesis

(génesis=origen y gameto = célula sexual) y comprende la espermatogénesis

que es el origen del espermatozoide y la ovogénesis, el origen del ovulo.

Espermatogénesis

La producción de4 espermatozoides se inicia en el testículo, en donde se

encuentran varios cientos de tubos llamados seminíferos, en cuyas paredes se

encuentran las espermatogónias, las cuales inician el proceso. las

espermatogónias son células diploides y se dividen por mitosis para dar origen

a células diploides que al crecer se transformaran en espermatocítos primarios,

que se dividen por meiosis y originan dos espermatocítos secundarios, que ya

son células haploides. en la primera división meiótica ocurre el

entrecruzamiento de cromosomas, durante la segunda división, cada

espermatocíto secundario se divide a su vez en dos espermatozoides,

formando así cuatro gametos. la célula que constituirá al gameto, pierde la

mayor parte citoplasma, quedando solo el núcleo celular, el cual contiene el

material genético en forma de gránulos o hilos de cromatina, el núcleo se ovala,

se forma un segmento intermedio y un filamento o cola quedando así

constituido el espermatozoide maduro, una vez que los espermatozoides son

producidos en el interior de los tubos seminíferos ,pasan al epidídimo, en

donde completan su maduración y se almacenan durante un periodo corto

mientras se espera ocurra la eyaculación, los espermatozoides expulsados en

la eyaculación oscilan entre los cien y cuatrocientos millones, los

espermatozoides que no han salido del cuerpo mediante la eyaculación se

desintegran y son reabsorbidos por el organismo, que reutiliza sus

componentes.

Ovogénesis

La ovogénesis es un proceso similar al de la espermatogénesis, solo que

presenta algunas variantes .las ovogónias son células germinales inmaduras

que dan origen a los óvulos, estas células se encuentran en los ovarios,

envueltas dentro de la estructura de el folículo de graff. las ovogónias inician

su desarrollo en los ovarios de las niñas, convirtiéndose en ovocítos de primer

orden, una vez llegado a esta etapa, el desarrollo se suspende y continua una

vez iniciada la pubertad, durante esta etapa se inicia la madures sexual, la

hormona folículo estimulante (hfe) producida por la hipófisis, estimula el ovario

que cada mes, hace que un folículo reanude el desarrollo de una célula

sexual(ovulo).la maduración de los óvulos ocurre de manera alternada y cíclica

,durante un ciclo el ovario derecho madura un ovulo y al siguiente ciclo lo hace

el izquierdo. Hay casos excepcionales en los que un solo ovario libera mas de

un solo ovulo, o en otras ocasiones los dos ovarios maduran de manera

simultánea y liberan un ovulo cada uno, que al ser fecundado dan origen a los

nacimiento múltiples.

8.2ESTADO DIFERENCIADO

La diferenciación celular es el proceso por el que, tras procesos proliferativos,

las células sufren modificaciones citológicas dando lugar a una forma y una

función determinada durante el desarrollo embrionario o la vida de un

organismo pluricelular, especializándose en un tipo celular. Cualquier célula

que presente capacidad de diferenciación es lo que se denomina célula madre

.éstas pueden clasificarse según su capacidad de diferenciación en toti

potentes, pluripotentes, multipotentes y unipotentes. en los mamíferos, sólo el

cigoto y las células embrionarias jóvenes son toti potentes, mientras que en las

plantas y hongos, muchas células son toti potentes.

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.

8.2.1 DIFERENCIACION CELULAR

La diferenciación celular es 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 o genoma, permanece inalterable

La transformación morfológica y fisiológica de las células meristemáticas en

tejidos adultos o diferenciados constituye el proceso de diferenciación celular.

Ésta, y la consecuente especialización de la célula traen consigo la división de

trabajo, formando células con funciones específicas. La diferenciación se

produce por la activación diferencial de algunos genes y la represión de otros.

En la inmensa mayoría de los organismos pluricelulares, todas las células no

son idénticas. Por ejemplo, las células que forman la piel en el ser humano son

diferentes de las células que componen los órganos internos. Sin embargo,

todos los diferentes tipos celulares derivan de una sola célula inicial o cigoto,

procedente de la fecundación de un óvulo por un espermatozoide, gracias a la

diferenciación celular. La diferenciación es un mecanismo mediante el cual una

célula no especializada sufre modificaciones citológicas, dando lugar a los

numerosos tipos celulares que forman el cuerpo como los miocitos (células

musculares), los hepatocitos (células del hígado) o incluso las neuronas

(células del sistema nervioso).

Durante la diferenciación, ciertos genes son expresados mientras que otros son

reprimidos. Este proceso es intrínsecamente regulado gracias a distintos

mecanismos de regulación de la expresión génica de las células. Así, la célula

diferenciada expresará ciertos genes y adquirirá determinadas funciones.

La diferenciación puede afectar a los cambios de numerosos aspectos de la

fisiología de la célula como el tamaño, la forma, la polaridad, la actividad

metabólica, la sensibilidad a ciertas señales y la expresión de genes. Todos

estos aspectos pueden ser modificados durante la diferenciación. en cito

patología, el nivel de diferenciación celular es utilizado como una medida de la

progresión de un cáncer.

Hasta 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 50, 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.

Cualquier célula que presente capacidad de diferenciación es lo que se

denomina célula madre (stem cell). Éstas pueden clasificarse según su

capacidad de diferenciación en toti potentes, pluripotentes, multipotentes y

unipotentes. En los mamíferos, sólo el cigoto y las células embrionarias jóvenes

son totipotentes, mientras que en las plantas y hongos, muchas células son

totipotentes. Los últimos avances científicos están consiguiendo inducir células

animales diferenciadas a ser totipotentes.

8.2.2ESPECIALIZACION CELULAR

La especialización, independientemente de que puede reconocerse por las

manifestaciones fisiológicas, o de comportamiento macroscópico, tiene una

representación bioquímica o molecular, que en muchos casos se conoce con

cierto detalle.

En un organismo pluricelular el número de células aumenta por división celular.

Cada célula se divide para dar dos células hijas. Ambas células hijas pueden

dividirse de nuevo pero, a menudo, una de ellas se especializa para hacer un

trabajo particular.

La especialización celular supone que:

La célula hace un trabajo concreto.

La célela desarrolla una forma característica.

Se producen cambios en el citoplasma de la célula. Estos cambios se

relacionan con la diferente actividad de los distintos orgánulos.

Los cambios de forma y los que se producen en el interior de una célula

especializada, la hacen adecuada para desempeñar una determinada función.

La especialización celular suele ir acompañada de la pérdida de la capacidad

para volverse a dividir. Sin embargo, de las dos células hijas obtenidas en la

reproducción celular, una mantiene su capacidad de división. Así, el organismo

puede continuar creciendo.

Los organismos pluricelulares, que desde los más sencillos, cuentan con

ventajas que les fue dando la evolución, al agregarse células y sufrir el proceso

llamado diferenciación. por medio de éste, durante las divisiones sucesivas de

el huevo, la célula de la que provienen todas las células de un animal o planta,

se producen cambios que vienen programados en el DNA, que dan lugar a

cambios en la forma, el comportamiento y la bioquímica de los distintos tipos

celulares. Pero estos cambios no se efectúan por simple azar; dan lugar a

ventajas de la asociación de distintos tipos de células y la reunión de

verdaderas especialistas en determinadas funciones produce un organismo con

capacidades enormemente mayores. Esto lo apreciamos mejor si pensamos en

el grado máximo de especialización que ha logrado el ser humano frente a los

demás organismos vivos.

Ejemplos de células especializadas

Células protectoras: son las que presentan mayor especialización.

suelen ser cubiertas externas. Protegen controlando las sustancias que

entran y salen.

Células secretoras: producen sustancias útiles para el organismo. su

estructura va unida a las glándulas (tiroides).

Células de unión y sostén: aíslan o refuerzan estructuras.

Células transmisoras: transmiten la información de manera constante.

son el sistema nervioso sensitivo y motor.

Células contráctiles: constituyen las fibras del sistema muscular por lo

que tienen como propiedad la excitabilidad a partir de la corriente

nerviosa, lo que va a producir la contracción o relajación. Constituirán la

fibra relacionada con el movimiento voluntario.

Tejidos.

Tejido epitelial: está constituido por células de revestimiento y glándulas

que pueden ser de tres tipos: endocrinas, exocrinas y mixtas.

Tejido conectivo: su función principal consiste mantener unidas las

diferentes partes del cuerpo (fibras). Tipos:

Tejido conjuntivo: sus funciones son el soporte y la protección de

órganos, la difusión de vasos sanguíneos y nervios.

Tejido conectivo reticular: las células se denominan reticulocitos y

constituyen la trama fundamental en el bazo, hígado y médula ósea.

Tejido conectivo laxo: funciona como un pegamento entre órganos y

tejidos. es capaz de acumular agua y extenderse y aplastarse

elásticamente.

Tejido conectivo denso: predominan las fibras colágenas. La

consistencia es líquida, formando los tendones y los ligamentos.

Tejido conectivo adiposo: su principal característica es la presencia de

adipocitos que son células cuyo citoplasma esta ocupado por una gota

de grasa. Presenta el resto de elementos de células u tejidos. Constituye

la capa subcutánea, actúa como un aislante y protector de determinadas

vísceras y órganos, como por ejemplo los riñones; presenta una función

energética.

Tejido carilaginoso: sus células se llaman condrocitos (forman

cartílagos). se encuentran envueltos en una cápsula que se encuentra

situada en una sustancia o matriz formada por fibras colágenas y

elásticas. Los cartílagos no están recorridos ni por vasos ni por nervios.

Presentan una envoltura pericondrio que es la que permite el paso de

los nervios y el sistema circulatorio difundiendo las sustancias nutritivas

a través de la matriz. Tipos:

Tejido elástico: es consistente y elástico. Presenta fibras colágenas y

elásticas. Se encuentra en el oído externo y en la epiglotis.

Tejido hialino: presenta pocas fibras colágenas y las que tiene son

finitas. se encuentra en la nariz y en la tráquea.

Tejido fibroso: presenta muchas fibras de colágeno y se encuentra en

los círculos intervertebrales.

Tejido óseo: es el tejido conectivo con mayor dureza. La dureza se debe

a que las sustancias intercelulares esta formada por sales minerales

(fundamentalmente calcio), también tiene una sustancia denominada

osteína parecida al colágeno. En un corte transversal podemos observar

que un hueso está formado por un sistema de anillos concéntricos. Cada

uno de estos sistemas constituye el sistema o conducto de “havers”.

Estos sistemas están interconectados entre sí; entre los anillos hay

espacios huecos denominados lagunas óseas que presentan osteocitos.

Las lagunas se comunican entre sí a través de los conductos calcófonos.

Los huesos están recorridos por nervios y vasos sanguíneos que

penetran a través del periosteo.

Renovación celular:

Es cuando las células mueren y se renuevan por medio de las células madres.

Es importante destacar que nuestro organismo funciona a base de renovación

de células y que en todos nuestros tejidos las células mueren y se renuevan.

Por otra parte, es importante mencionar que cuando un órgano deja de tener

esa habilidad de renovar sus células, ese órgano empieza a morir.

Senescencia o envejecimiento celular:

Otro factor que influye en la división celular es el número de veces que una

célula se ha dividido anteriormente. Las células tomadas de un tejido

embrionario y puestas en cultivo se dividen alrededor de 50 veces. Luego

entran en g0, fase de la cual nunca salen. Cuanta mayor edad tiene el

organismo de donde se toman las células, menor será el número de veces que

las células se dividen en cultivo. A este fenómeno se le denomina senescencia

o envejecimiento celular. Esta restricción en el numero de divisiones se

correlaciona con el acortamiento progresivo de los extremos de los

cromosomas, los telomeros, a lo largo d los sucesivos ciclos celulares. Esto no

ocurre en ciertos tipos celulares, como en las células germinales o en lagunas

células de la sangre. En estas células se encuentra activa una enzima llamada

telomerasa, que agrega continuamente DNA a los extremos de los

cromosomas evitando su acortamiento. Esta enzima también se encuentra

activa en células cancerosas.

Apoptosis o muerte celular:

En la formación de un individuo, la muerte celular o apoptosis es tan importante

como la división celular. en los vertebrados, por apoptosis se regula el número

de neuronas durante el desarrollo del sistema nervioso, se eliminan linfocitos

que no realizan correctamente su función y se moldean las formas de un

órgano en desarrollo, eliminando células especificas. Por ejemplo, las células

de la cola de los renacuajos, se eliminan por este proceso durante la

metamorfosis. en los embriones humanos, las células que forman las

membranas interdigitales se eliminan por apoptosis en cierto momento del

desarrollo.

La mayoría de las células fabrican las proteínas que forman parte de una

maquinaria para su propia destrucción. Esta maquinaria letal está compuesta

por enzimas capaces de degradar proteínas (proteasas) y su activación

produce, directa o indirectamente, cambios celulares característicos. Las

células que entran en apoptosis se encogen y se separan de sus vecinas;

luego las membranas se ondulan y se forman burbujas en su superficie; la

cromatina se condensan y los cromosomas se fragmentan; por último las

células se dividen en numerosas vesículas, los cuerpos apoptosicos, que serán

engullidos por células vecinas.

Las enzimas involucradas en el proceso de apoptosis normalmente

permanecen inactivas en las células, respondiendo a mecanismos de control

estrictos. Los mecanismos de control son los responsables de activar la

maquinaria letal en momentos particulares de la vida de la célula, respondiendo

a señales externas o internas. Cualquier alteración en estos mecanismos de

control puede tener consecuencias nefastas para el organismo, creando

estados patológicos producidos tanto por la pérdida de células normales como

por la supervivencia de células que deberían entrar en apoptosis.

Cuando una célula muere por daño o envenenamiento, proceso denominado

necrosis, normalmente se hincha y explota, derramando su contenido en el

entorno. Como consecuencia, se produce una inflamación que recluta glóbulos

blancos y que puede lesionar el tejido normal que la circunda. La apoptosis a

diferencia de la necrosis, es un tipo de muerte activa, que requiere gasto de

energía por parte de la célula y es un proceso ordenado en el que no se

desarrolla un proceso inflamatorio.