1. Diferenciación celular
Fenotipos dinámicos
Plan electivo Biología: Célula, genoma y organismo.
4° Medio
Profesora Estefanía Fernández B.

2. Contenidos
 Desarrollo embrionario
 Genes y desarrollo embrionario
 Estructura y función en fenotipos
celulares
 Miogénesis como modelo
 Diferenciación y comunicación celular
 Diferenciación de células troncales

3. Desarrollo embrionario

5. La diferenciación celular es el proceso, en virtud
del cual, 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

6. . 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

7. La impronta genómica es la expresión
diferencial del alelo paterno o materno de
un mismo gen debido simplemente a su
procedencia. Este fenómeno juega un
importante papel en el proceso de
diferenciación celular.
Un ejemplo claro del importante papel que
juega este fenómeno en la diferenciación
celular se puede observar en el trabajo de
J.A. Uranga (1994).

9. Ya que drosophila melanogaster es
un organismo modelo, su desarrollo
embrionario con sus mecanismos de
diferenciación están bien estudiados, y se
describen correctamente en su artículo.

11. Un ejemplo seria la célula animal y la vegetal
que aunque tienen características semejantes
también tienen muchas diferencias
 La diferenciación
celular se
obtiene
simplemente de
las diferentes
características
de cada una de
las células

15. Las células
embrionarias
Son capaces de
transformar
su
s
características
Estructurales
y funcionales
Estímulos
Bajo la
presencia de
determinados
Especializadas
Para serPotencial
inicial
Perdiendo
su
Determinación
Proceso llamado

16. Los factores
determinantes
Diferenciación
celular
Determinantes
Citoplasmáticos
localizados
De la
Moléculas
son
Conocidas
como

17. En el cigoto
Los organelos
y moléculas Distribuidos
No homegénea
Al dividirse
genera
Células
Composición
citoplasmática
Con distinta
Lo que
contribuye a
una
Primera etapa En la generación
de Células diferentes
están
En forma

18. Es decir…
 Las células hijas del
cigoto no son
idénticas entre sí.
Las diferencias
citoplasmáticas
entre ellas
(blastómeros),
determinan
diferentes patrones
de expresión
génica y cada
célula queda
entonces confinada

19. Así…Los determinantes
citoplasmáticos
localizados
Primera señal Diferenciación
Desarrollo
Constituyen la de
Durante
el
Que son
complementadas
con
Procesos
Células
vecinas
Relacionados con
la interacción de
Por
ejemplo
La inducción
Que ocurre cuando
2 células fenotipoDe distinto contactotoman

20. Inducción
Célula que cambia
su fenotipo
influenciada por otra
Célula inductoraCélula respondedora
Célula que causa
el cambio para
modificar a otra
Que las células
vecinas adquieran un
patrón de desarrollo
similar y de forma
coordinada
Hay 2 tipo de células
Su interacción
permite

21. Inductores en la formación del
ojo en vertebrados

22.  La capacidad de una célula de
modificar su fenotipo, es decir, de
responder frente a la presencia de
una célula inductora se denomina
COMPETENCIA

24. Por ejemplo, al
transplantar células
que dan origen al ojo
(células del primordio
óptico) hacia una
región diferente del
ectodermo (una de
las principales capas
embrionarias) se
observa la formación
del cristalino en la
respectiva zona
ectodermica.
Comprobando la inducción:

26. Las células
mesenquimáticas
Inducen la
formación deramificaciones
Células
Epiteliales del
brote uretral
En las
Que se diferencian en
Túbulos
colectores
Los cuales
Inducen a
Condensación
celular
Para que
formen
una
Que deriva en
Células
epiteliales
Que formaran
Túbulos proximales
Túbulos distales
Glomérulo

27. Diferenciación del riñón
 En estos procesos de morfogénesis
renal participan un gran número de
señales solubles, incluyendo
proteínas de la familia del factor de
crecimiento transformante beta, y
también señales ancladas a la
superficie celular (integrinas; se vera
más adelante).
 Algunas señales son expresadas por
el epitelio mientras otras son
producidas por las células del
mesénquima.
 También participan receptores

28. En la inducción…
 Las señales de
inducción son
moléculas de
diferente
naturaleza,
como:
 Hormonas.
 Factores de
crecimiento.
 Citoquinas.
 Los efectos
pueden ser:
 Cambios en la
producción de
moléculas de
adhesión
(célula- matriz)
importante en la
formación y
determinación
de las
características
Las citoquinas (o citocinas) son un grupo de proteínas de bajo peso
molecular que actúan mediando interacciones complejas entre
células de linfoides, células inflamatorias y células
hematopoyéticas.

29. Diferenciación de células
troncales

30. Las células troncales
Se
encuentran
en los
Organismos
pluricelulares
Que se caracterizan
por
Autorrenovación
Potencialidad
limitada
Capacidad de experimentar
numerosos ciclos de división
Manteniendo su carácter
indiferenciado
Capacidad de diferenciarse
en otros tipos celulares

31. Las células troncales
Corresponden a 3
clases de células
derivadas de
blastocistos
células
troncales adultas
Del cordón
umbilical

32. Las células troncales
En embriones En adultos
Dan origen a todos
los tipos celulares Participan en la
mantención
de tejidos en renovación
Piel o
tubo digestivo
Reparación
de tejidos

33. A medida que las células se
diferencian pierden su
potencialidad de
transformarse en otros tipos
celulares.
1° son totipotentes: capaces
de originar cualquier tipo
celular.
2° son pluripotentes:
capaces de originar un
subconjunto de tipos
celulares.
3° son multipotentes:
capaces de generar células
de su propia capa o linaje
embrionario de origen.
4° son unipotentes: capaces
de autorrenovarse y originar
un solo tipo celular.

34. Las células troncales pueden ser cultivadas en condiciones de
laboratorio y su diferenciación puede ser estimulada in vitro,
para producir, por ejemplo, células musculares o nerviosas.
También pueden utilizarse con fines médicos.

35. En tejidos adultos…
La pérdida de
células
Se compensa
a través de
La proliferación de células del mismo
tipo celular ya diferenciadas
Por ejemplo
hepatocitos
En la mayoría
de los tejidos
la
Recuperación de
células dañadas
Es efectuada por
Proliferación y diferenciación
de células troncales que
se encuentran formando
parte de dichos tejidos
Células madre
unipotentes
Es decir

36. En el intestino…
 Las células
troncales se
encuentran en el
fondo de las
criptas,
formando parte
del tejido
epitelial que
recubre al
intestino.Criptas: cavidades ubicadas entre las
vellocidades intestinales.

37. En el intestino… A medida que las células
del extremo superior de
las criptas mueren se
desprenden hacia el
lumen del intestino.
 Al mismo tiempo , las
células que se
encuentran más abajo
ascienden, remplazando
a las perdidas.
 Esto es llevado a cabo
por la proliferación y
posterior diferenciación
de células troncales en
células epiteliales
diferenciadas.
Criptas: cavidades ubicadas entre las
vellocidades intestinales.

39.  Organismos usados como modelo de
estudio:
 Plantas:
 Arabidopsis thaliana
 Invertebrados:
 Mosca de la fruta Drosophila
melanogaster
 Gusano nemátodo Caenorhabditis elegans
 Erizos de mar (varias especies)
 Vertebrados:
 Rana Xenopus laevis
 Rata Rattus rattus
Estudio del desarrollo embrionario y la
diferenciación celular

40. Estadios del
desarrollo

41. Tipos de clivaje

42. Desarrollo embrionario: invertebrado

43. Desarrollo embrionario: etapas comunes

44. Desarrollo embrionario en invertebrados: Gastrulación

45. Desarrollo embrionario en vertebrados: Gastrulación

46. Desarrollo embrionario: vertebrado

47. Inicio de la morfogénesis (pollo)

48. Organogénesis (pollo)

49. Organogénesis (humana)

50. Organogénesis (humana)

51. Genes y desarrollo embrionario

52. Experimentos en Drosophila
melanogaster
Mutante bithórax
Mutante antennapedia
Mutante “ojo en pata”
Normales

53. Cariotipo de Drosophila

54. Genes de segmentación y homeóticos

55. Mutación en genes homeóticos

56. Conservación de genes homeóticos

57. Conservación de genes homeóticos

58. Genes y planes corporales

59. Resumen
 La diferenciación involucra varios
procesos:
 Activación de genes de segmentación
 Activación de genes homeóticos

60. Estructura y función en fenotipos celulares

61. Fenotipos celulares

62. Ejemplos de fenotipos de células
digestivas

63. Ejemplos de fenotipos de células sanguíneas

64. Ejemplos de fenotipos de células nerviosas

65. Problema de fondo
= ADN  ≠ Fenotipos

66. Hacia la solución: entendiendo el
proceso de transcripción

67. Hacia la solución: obtención de ADN
clonado (ADNc)

68. Hacia la solución: marcación radiactiva
de nucleótidos

69. Experimento: método
•Obtención de ADNc del gen
A, desde células hepáticas
(hígado)
•Marcación de ARNm en
células hepáticas, renales y
cerebrales
•Hibridación de ADNc del
gen A con ARNm de los 3
tipos de células
•Contabilizar la radiactividad
total de los híbridos desde
pocillos individuales para
cada tipo de ARNm

70. Experimento: resultado
Conclusión:
Aún cuando comparten el
ADN, las células de un
mismo organismo
transcriben distintos ARNm
Hipótesis más probable:
El fenotipo de cada célula
depende de la síntesis de
proteínas diferenciales

71. Modelos de diferenciación

72. Estructura célula muscular estriada

73. Etapas básicas en la miogénesis

74. Mioblastos

75. Problema: ¿hay genes específicos que
controlan la miogénesis?
Micrografía de miogénesis en embrión humano

76. Antecedente: fibroblastos

77. Antecedente: Inhibición de la
transcripción mediante metilación
Grupo metilo (-CH3) Metilasa

78. Antecedente: Inhibición de la
metilación mediante 5-azacitidina
Grupo metilo (-CH3) Metilasa
5-Azacitidina

79. Experimento 1: Obtención de
mioblastos a partir de fibroblastos

80. Experimento 2: Rastreo de los genes
modificados por la 5-azacitidina

81. (Autorradiografía)
Ejemplo 1: comprobación de
la vía RER – Golgi -
Exocitosis
Ejemplo 2: marcación
selectiva de células
secretoras de TSH en
la hipófisis
Principales isótopos usados: 32
P, 131
I, 35
S, 14
C, 45
Ca y 3
H

82. Experimento 3: verificación del rol del
gen MioD

83. Resumen
 La diferenciación involucra varios
procesos:
 Activación de genes de segmentación
 Activación de genes homeóticos
 Metilación diferencial

84. Desarrollo en pollo

85. Diferenciación y comunicación celular

86. Copa óptica al MEB

87. ¿Cómo probar la comunicación?

88. Otra evidencia: diferenciación de
células renales

89. Diferenciación de células renales

90. Resumen
 La diferenciación involucra varios
procesos:
 Activación de genes de segmentación
 Activación de genes homeóticos
 Metilación diferencial
 Inducción simple o recíproca

91. Diferenciación de células troncales

92. Origen de las células troncales o stem:
embrionarias
Las stem embrionarias o masa celular interna son
TOTIPOTENCIALES

93. Origen de las células troncales o stem: adultas
Las stem adultas son PLURIPOTENCIALES

94. Ejemplo: tejido epitelial intestinal

95. Ejemplo: tejido epitelial de la piel

96. Uso terapéutico de las células
troncales embrionarias

97. Problemas éticos derivados del uso de células
troncales

98. Uso terapéutico de células troncales
adultas

99. Células troncales en la prensa

102. Información sobre células troncales
http://stemcells.nih.gov/