MONOGRAFIA SOBRE LA DIFERENCIACIÓN CELULAR Raúll Ramirez Garagán Titular de la Materia: E.L.E. Siqueiros Villaescuza Tania Judith Alumna: Anatomia y Fisiología Materia: Semestre: I Hermosillo, Sonora, a 26 de Octubre del 2022. Grupo: F-2 Resumen En el 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. Introducción En la inmensa mayoría de los organismos pluricelulares, todas las células no son idénticas. 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, los hepatocitos o incluso las neuronas. Durante la diferenciación, ciertos genes son expresados mientras que otros son reprimidos. Este proceso es regulado gracias a distintos mecanismos de regulación de la expresión genética de las células. Así, la célula diferenciada expresará ciertos genes y adquirirá determinadas funciones. ¿Qué es la diferenciación celular? La diferenciación celular es el proceso por el cual una célula cambia de un tipo celular a otro. Generalmente se trata de la transformación de una célula inmadura y poco especializada en un tipo de célula especializada que expresa ciertos genes, que cambia de morfología y que es capaz de cumplir funciones diferentes a las de la célula inicial. Como cualquier proceso celular, la diferenciación celular se debe a reacciones bioquímicas que tienen lugar en el interior de la célula. 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. 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.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. Muchas de las células pertenecientes a un tejido pueden ‘reemplazarse’ a sí mismas al dividirse, aunque la tasa de recambio varía considerablemente de un tejido a otro y depende del tipo de tejido. Sin embargo, algunas células considerablemente diferenciadas pierden su capacidad de división, por lo que sus poblaciones son mantenidas gracias a un ‘reseptor’ corporal de células no diferenciadas: las células madre. Estas células son células con la capacidad de ‘madurar’ o diferenciarse en distintos tipos celulares y muchos tejidos contienen un número de estas que se encarga de mantenerlos. Existen dos tipos ○ Células madre embrionarias: son las que se encuentran en el embrión temprano. Se dividen constantemente y pueden dar lugar a todos los tipos celulares del cuerpo: son totipotentes. Estas células son fundamentales para el crecimiento. ○ Células madre de tejidos: son aquellas que se encuentran en los organismos adultos o maduros y su función principal es proveer las células que reemplacen a las células diferenciadas de distintos tejidos. A diferencia de las células madre embrionarias, las células madre de tejidos no pueden dar origen a todos los tipos de células del cuerpo, sino que están limitadas a formar uno o más linajes del tipo de células del tejido al que pertenecen; por esto se dice que son multipotentes y posteriormente oligopotentes. Si todas las células madre de un tejido se diferenciaran para reemplazar aquellas células que, por uno u otro motivo, necesitan ser reemplazadas, dicho tejido rápidamente quedaría desprovisto de células madre. Es por esta razón que las células madre, cuando el tejido amerita de recambio celular, se dividen asimétricamente. Proceso de diferenciación celular Los primeros eventos de diferenciación celular ocurren durante el desarrollo embrionario. La fecundación se presenta como resultado de la fusión de los gametos haploides masculino y femenino para formar la célula cigota o cigoto. 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. Posteriormente, una serie coordinada de migraciones celulares ocasiona que la capa externa de células se pliegue hacia dentro de la bola hueca, como si diera 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 Patrones de desarrollo Están mediados por los genes de los cuales hay varios grupos: ◎ Genes de efecto materno: que definen la polaridad del embrión, es decir sus ejes anteroposteriores y dorsoventrales. ◎ Genes de segmentación: que definen el número correcto y la polaridad de de los segmentos corporales del embrión. ◎ 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, las células tienden a adoptar las características estructurales que las capacitan por el desempeño de su función especifica. Conclusión 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. Fichas bibliográficas Rojas Mayorquín AE.(2011). Revista Bio Ciencias. DIFERENCIACIÓN CELULAR EN EL SISTEMA NERVIOSO, ELCASO DE LAS CÉLULAS PRECURSORAS NEUROGLIALES. Vol. 1 Núm. 3 Año 2 Páginas 3 a 17 Romero, Arias, J.R., Barrio, R. A., Álvarez, E., Varea, C., Hernández, Machado, A. (2010). Modelo de diferenciación celular en la floración de Arabidopsis Thaliana. Revista SciELO Analytics. vol.3 no.2 https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405888X2010000200003 Garzón, Perdomo, D. K., De los Reyes, L. M, Turner, L. F. (2017) Metodologías utilizadas en la diferenciación de células madre mesenquimales a linaje neuronal. Vol.33. no.4
