Biología del desarrollo, diferenciación y crecimiento celular

Biología del desarrollo, diferenciación y crecimiento celular

Entre la fecundación y el nacimiento, el organismo en desarrollo se lo conoce como embrión. El concepto de un embrión es asombrosamente único, y la formación de un 

es el acontecimiento más difícil que alguna vez podrías llevar a cabo.

- “Para llegar a ser un embrión, tienes que construirte a ti mismo a partir de una única célula”.

- Biología del desarrollo

• La biología del desarrollo estudia el comienzo y la construcción de un organismo más que su mantenimiento.

• Es una ciencia de llegar a ser, una ciencia de procesos.

• Actualmente, ésta se centra en estudiar el control genético del crecimiento celular, diferenciación y morfogénesis, que es el proceso que permite la aparición de tejidos, órganos y anatomía. 

• La biología del desarrollo es uno de los campos más extensos o interesantes y de mayor crecimiento de la biología, lo que aquí integra son la biología molecular, fisiología, biología celular, genética, anatomía, investigación en cáncer, neurobiología, inmunología, etc. 

         

• Las preguntas que a menudo se hacen los biólogos del desarrollo, son acerca de llegar a ser más que sobre ser. Para un biólogo del desarrollo decir que los mamíferos que tienen dos cromosomas sexuales de la misma clase XX son generalmente femeninos y que los mamíferos XY  son generalmente masculinos no explica la determinación del sexo.

• Ellos quieren llegar a saber como el genotipo XX produce una hembra y el genotipo XY produce un macho.

Diferenciación sobre la biología del desarrollo y crecimiento 

- Biología de desarrollo

• El desarrollo de un animal a partir de una célula huevo ha sido origen de asombro a lo largo de la historia.  

• La mayoría de los organismos nunca tiene su desarrollo.

• Los organismos multicelulares no surgen completamente formados.

• En su lugar, se originan por un proceso relativamente lento de cambios progresivos que nosotros denominados desarrollo. 

- Diferenciación sobre la biología del desarrollo y crecimiento celular.

• Una única célula, el gameto femenino fecundado, da origen a cientos de tipos celulares diferentes – células musculares, células epidérmicas, neuronas, células del cristalino, linfocitos, células sanguíneas, células adiposas y muchas más.

• Esta generación de diversidad celular se denominan diferenciación.

• Cada célula del cuerpo (con muy pocas excepciones) contiene el mismo grupo de genes. 

- Diferenciación de morfogénesis

• Nuestras células diferenciadas no se encuentran distribuidas al azar.

• Los órganos así formados se encuentran organizados de un modo particular: nuestros dedos estas siempre en la extremidad de nuestras manos, nunca en el medio; nuestros ojos están siempre en nuestra cabeza, nunca en nuestros dedos del pie o en el intestino.

• A la creación de esta forma ordenada se denomina morfogénesis.

- El crecimiento

• Si cada célula de nuestra cara pudiera continuar tan solo una sola división celular más, podríamos ser considerados como horribles malformados.

• Si cada una de las células de nuestros brazos siguiese tan sola una ronda más de división celular, podríamos atar los cordones de nuestros zapatos sin inclinarnos sobre ellos.

- La reproducción

• El espermatozoides y el gameto femenino son células muy especializadas.

• Solo esas células pueden transmitir las instrucciones para llevar a cabo la construcción de un organismo desde una generación a la siguiente.

• Como se produce la separación de un grupo de células para formar la siguiente generación.

- La evolución

• La evolución implica cambios heredados del desarrollo.

• Cuando decidimos que el único dedo del caballo de la actualidad tuvo un antepasado de cinco dedos, estamos diciendo que los cambios en el desarrollo des cartílago y de los músculos se produjeron sobre un gran numero de generaciones en los embriones de los antepasados del caballo.

- La integración ambiental

• El desarrollo de muchos (y quizás de todos) los organismos es influenciado por señales que provienen del ambiente que rodea al embrión o a las larvas.

• Algunas mariposas, por ejemplo, heredan la habilidad para producir alas de distintos colores basada en la temperatura o en la cantidad de luz diaria experimentada por la oruga antes de pasar por su metamorfosis.

• Sin embargo, algunos químicos en el ambiente puede interrumpir el desarrollo normal, provocando malformaciones en el adulto.

- Embriología comparada

•En la generación de animales Aristóteles observo las diferentes posibilidades de nacimiento de los animales a partir de huevos (ovíparos), como aves, ranas y la mayoría de los invertebrados, mediante el nacimiento vivo (viviparidad), como en mamíferos placentados o a través de la producción de un huevo que se abre dentro del cuerpo (ovoviviparidad), como ocurre en ciertos reptiles y tiburones.

- Epigénesis y preformación

• El primer punto de vista se denomina epigénesis y fue respaldado por Aristóteles y Harvey.

• El segundo criterio denominado preformismo, fue revigorizado con el apoyo de Malpighi.

• Todos los órganos adultos estaban prestablecidos en miniatura dentro del espermatozoides (más frecuentemente) en el gameto femenino. 

CRECIMIENTO CELULAR

     Todos los organismos vivos poseen como unidad fundamental de función y estructura a la célula, esta se desarrolla únicamente a partir de una célula preexistente y posteriormente la célula generada tiene vida propia.

• En los cromosomas, el material genético se encuentra organizado en secuencias de nucleótidos llamados genes.

• Los genes portan información esencial para el funcionamiento de la célula y, por lo tanto, deben distribuirse en forma equitativa entre las células hija.

• Las células se reproducen mediante un proceso conocido como división celular en el cual su material genético en DNA se reparte entre dos nuevas células hijas.

• En el organismo unicelulares, por este mecanismo aumenta el número de individuos en la población.

• En las plantas, animales multicelulares, la división celular es el procedimiento por el cual el organismo crece, partiendo de una célula, y los tejidos dañados son reemplazados y reparados.

• Cuando una célula alcanza cierto tamaño critico y cierto estado metabólico, se divide.

• Las 2 células hijas comienzan entonces a crecer.

- LA DIVISIÓN CELULAR

• Por medio de la división celular el DNA de una célula se reparte entre dos nuevas células hijas. 

• La distribución de duplicados exactos de la información hereditaria es relativamente simple en las células procariotas en las que, la mayor parte del material genético está en forma de una sola molécula larga y circular de DNA, a la que se asocian ciertas proteínas específicas.

• Está molécula constituye el cromosoma de la célula y se duplica antes de la división celular.

• Cada uno de los dos cromosomas hijos se ancla a la membrana celular en polos opuestos de la célula.

• Cuando la célula se alarga, los cromosomas se separan.

• Cuando la célula alcanza aproximadamente el doble de su tamaño original y los cromosomas están separados, la membrana celular se invagina y se forma una nueva pared, que separa a las dos células nuevas y sus duplicados cromosómicos.

• En las células eucariotas, el problema de dividir exactamente el material genético es mucho mas complejo que en las procariotas, una célula eucarística típica contiene aproximadamente  mil veces más DNA que una célula procariota, este DNA es lineal y forma un cierto número de cromosomas diferentes.

     Cuando estas células se dividen, cada célula hija tiene que recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno de los 46 cromosomas, además las células eucarísticas contienen una variedad de organelos que también deben ser repartidas entre las células hijas.

- CICLO CELULAR

   El ciclo celular consiste en tres fases: interfase, mitosis y citocinesis, antes de que una célula ecucariotica puede comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su DNA, sintetizar histonas y otras proteínas asociadas con el DNA de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelas para las dos células hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis, en este proceso se distinguen 3 etapas: las fases G1, S, G2.

 

- FASE G1:

- FASE S:

- FASE G2:

- MITOSIS:

La mitosis cumple la función de distribuir los cromosomas duplicados de modo tal que cada nueva célula obtenga una dotación completa de cromosomas. La capacidad de la célula para llevar a cabo esta distribución depende del estado condesado de los cromosomas durante la mitosis y del ensamble de microtúbulos denominado huso.

El huso comienza a desintegrarse, los cromosomas se desarrollan y una vez más se extienden y aparecen difusos:

 INTERFASE:

La cromatina ya está duplicada pero todavía no se ha condensado, 2 pares de centriolos se encuentran justo al lado de la envoltura nuclear.

PROFASE:

Los centriolos empiezan a moverse en dirección a los polos opuestos de la célula, los cromosomas condensados son ya visibles, la envoltura nucleas se rompe y comienza la formación del huso mitótico.

METAFASE TEMPRANA:

Las fibras polares y cinetocóricas del huso tiran de cada par de cromátides hacia un lado y otro.

METAFASE TARDIA:

Los pares de cromátides se alinean en el ecuador de la célula.

ANAFASE:

Los cromátides se separan, las 2 dotaciones de cromosomas recién formados son empujadas hacia polos opuestos de la célula.

TELOFASE:

La envoltura nuclear se forma alrededor de cada dotación cromosómica y los cromosomas de descondensan y adquieren, nuevamente un aspecto difuso. Los nucleólos reaparecen. El huso mitótico se desorganiza y la membrana plasmática se invagina en un proceso que hace separar las dos células hijas.

CITOCINESIS

APOPTOSIS 

Es el proceso de muestra celular programada.

Se caracteriza por cambios en la membrana celular; encogimiento del citoplasma, ruptura del núcleo, condensación de la cromatina y fragmentación del ADN.