ESPECIALIAZACIÓN CELULAR

Bióloga Vania Mallqui Brito

Magister en Ciencias de los Alimentos

Especialización celular

Puede reconocerse por manifestaciones fisiológicas, comportamiento, tiene una representación bioquímica o molecular, que en muchos casos se conoce con cierto detalle.

Procariotes-Todas las células de una especie son semejantes

-Una sola célula cumple todas las funciones vitales

- Representa el mínimo de elementos estructurales y funcionales con vida independiente, agregado molecular en el que se encuentra el DNA en un solo cromosoma.

-Para transformar su E°, dispone de su propia membrana externa, y no de la mitocondria ni del cloroplasto.

-Tiene una estructura simple

-Tiene diversidad de funciones.

Bacterias -Verdaderas obras de arte y maravillas, acomodo de miles de moléculas que interactúan de forma ordenada para producir cambios en cada instante.

-Pared celular a base de N-acetil glucosamina y N- acetil murámico

-Algunas patógenas

-Infecciosas para animales, plantas y humanos que están muy lejos de poderse controlar; algunas todavía imposible de erradicar.

-Muchas bacterias

beneficiosas y muy útiles en la industria farmaceútica, alimentaria, médica, etc.

-En condiciones óptimas se pueden dividir cada 30 minutos y en 11 horas el número asciende a 5 000 millones.

-Algunas presentan cápsula, esporas, flagelos

LOS EUCARIOTES -Estructura celular bien definida: unicelulares y pluricelulares

- Algunos útiles para el hombre como levaduras, algas y otros

patógenos Plasmodium, Leishmania, Taenia solium y muchas otras causantes enfermedades.

Las levaduras son unicelulares, con muchas especies distintas, se utilizan para la elaboración del vino, cerveza, jora y el pan, pertenecen al género Saccharomyces.

En la elaboración del pan los azúcares de la masa, y el CO2 queda atrapado. Al cocer la masa, las pequeñísimas burbujas del gas se dilatan y hacen que el pan se esponje.

Sabios de todo el mundo continuaron estudiando a la levadura por curiosidad; muchas industrias mejoraron sus procesos productivos de bebidas y de pan; actualmente, en el mundo se producen miles de toneladas de levaduras.

Han sufrido el proceso diferenciación, cambios que vienen programados en el DNA, dan lugar a cambios en forma, comportamiento y sustancias bioquímicas de los distintos tipos celulares.

Cambio no se efectúan al azar, asociación de distintos tipos de células que tienen determinadas funciones con capacidades mayores.

Se aprecia mejor si pensamos en el grado máximo de especialización que ha logrado el ser humano frente a los demás organismos vivos.

LOS ORGANISMOS PLURICELULARES

Como consecuencia del proceso de diferenciación, las células se han especializado en determinadas funciones, repartiéndose el trabajo, es decir células dedicadas a la recepción y conducción estímulos, etc.

Vegetales, células especializadas en el proceso de fotosíntesis, conducción vasos leñosos, etc.

Los organismos pluricelulares se forman a partir de una célula madre o CIGOTO.

La especialización exige:

* Un sistema de transporte, alimentación y desecho (sistema circulatorio, y vasos conductores).

* Sistema nervioso, conductor de impulsos (animales)

* Sistema endocrino (hormonal).

TEJIDOS

-Células iguales se unen en tejidos, cada tejido realizan función específica.

ORGANOS

- Estructura formada por asociación de diferentes tejidos, desempeñando funciones específicas.

-Algunos realizan un único trabajo (corazón), los riñones y el hígado, realizan múltiples funciones.

APARATOS Y SISTEMAS

- Conjunto de órganos que desempeñan cada uno, una parte de la función general realizado por dicho aparato.

UNA CÉLULA ADIPOSA ¿ES UNA CÉLULA FLOJA?

En una pequeña célula hay escaso citoplasma, capa que rodea a una gran gota de grasa, su actividad metabólica es intensa.

El almacén de grasa implica un constante recambio en cualquier comida, y las células realizan una constante degradación y síntesis de las grasas.

No es sencillo y requiere E°, el tejido adiposo necesita una vascularización profusa.

Razón por la cual las personas obesas, al perder peso, no sólo pierden grasa, sino también un tejido metabólicamente activo y organizado.

CÉLULAS DEL HÍGADO Célula hepática realiza mayor actividad metabólica

-Almacén de azúcares se encarga de proporcionar a las demás células cuando hay ayuno prolongado, puede fabricarla a partir de otros materiales, principalmente aa.

Principal sitio de degradación de las moléculas de grasa y distribuye al músculo.

El hepatocito tiene la síntesis de muchas proteínas para el plasma

Es el sitio principal de destrucción o neutralización de sustancias propias del organismo, también de otras extrañas a él, como tóxicos, medicamentos, etc.

La especialización del hígado es tal, que puede considerarse como el órgano metabólico por excelencia

Se puede destruir hasta el 90% del tejido hepático y tan solo el 10% restante, tiene la

capacidad de regenerar nuevamente el tejido completo.

OTRAS CÉLULAS

Renales filtrar sangre mediante complicados mecanismos de intercambio.

En las plantas, las células de las raíces tienen mecanismos de gran eficiencia para capturar del suelo agua y sales. Algo similar ocurre con las células intestinales.

Glándulas están especializadas en la producción y liberación de hormonas (carecen de conductos).

El tamaño de cada una de las células, es casi inimaginable y hasta ahora en gran parte desconocida la cantidad, variedad y precisión de las funciones que pueden introducirse en estructura tan pequeña, con moléculas mucho más pequeñas, organizadas mediante una estructura y organización asombrosa.

Células madreSon un tipo especial de células indiferenciadas que tienen la capacidad de dividirse indefinidamente sin perder sus propiedades y llegar a producir células especializadas.

La mayoría de las células de un individuo adulto no suelen multiplicarse, salvo para mantenimiento de algunos tejidos como la sangre y la piel.

Las células del músculo y de la grasa en condiciones normales no se dividen. Si engordamos, no es que tengamos más células, en realidad tenemos la misma cantidad de células, pero éstas han aumentado de tamaño.

Si un individuo pierde un miembro, no lo vuelve a desarrollar. Su capacidad de regeneración está limitada a la cicatrización.

Sin embargo, en prácticamente todos los tejidos hay unas células que, aunque habitualmente no se dividen, en condiciones particulares pueden proliferar y regenerar ese tejido.

Artificialmente se ha visto que estas células tienen capacidad de reproducirse y generar otros tejidos distintos, y reciben el nombre de células madre.

DESARROLLO EMBRIONARIO

Desarrollo embrionarioCigoto célula capaz generar un individuo completo totipotente

4 primeros días desarrollo embrionario, la célula original va dividiéndose en varias células. Cada una de estas células, si es separada del resto, es capaz de producir un individuo completo. Son también células totipotentes.

A partir del 4º día desarrollo embrionario humano se forma el blastocisto, formado por dos tipos de células y una gran cavidad

interior; pluripotente

•Capa externa: forma la placenta y las envolturas embrionarias, es el trofoblasto.

•Masa celular: formará todos los tejidos del cuerpo humano. Se denomina embrioblastoCélulas pluripotentes son células madre embrionarias, y tienen

capacidad de originar cualquier tipo de tejido.

DESARROLLO EMBRIONARIO

Células madre: Capacidad de multiplicarse indefinidamente y generar células especializadas.

Células pluripotentes: Capaces de producir las mayor parte de los tejidos de un organismo. Aunque pueden producir cualquier tipo de célula del organismo, no pueden generar un embrión.

Células totipotenes: Capaces de transformarse en cualquiera de los tejidos de un organismo. Cualquier célula totipotente colocada en el útero de una mujer tiene capacidad de originar un feto y un nuevo individuo.

Células multipotentes: Se encuentran en los individuos adultos. Pueden generar células especializadas concretas, pero se ha demostrado que pueden producir otro tipo diferente de tejidos.

Células madre adultas•En un individuo adulto hay tejidos en que algunas de sus células se dividen activamente, pero en otros no.

•Entre los que se dividen M. ósea y piel, encontramos células madre. De estas células se generan células especializadas de sangre y de piel respectivamente.

•En otros tejidos se han encontrado células madre especializadas, capaces de reproducirse y de generar tejidos especializados y sólo esos tejidos. Estas células madre especializadas son muy escasas y difíciles de aislar.

•Células madre neuronales de la médula espinal han producido diferentes tipos de células sanguíneas.

•Terapias innovadoras.

• Células madre adultas tienen gran potencial y quizá más facilidades que las células madre embrionarias puesto que se puede partir de células del propio individuo y con la misma carga genética.

Aplicaciones-Permitirá conocer los mecanismos de especialización celulares; que un gen sea activo y haga su trabajo y qué mecanismos inhiben la expresión de ese gen. El cáncer, por ejemplo, es un caso de especialización celular anormal.

-Probar nuevos medicamentos en todo tipo de tejidos antes de hacer las pruebas en animales o en humanos.

-Aplicaciones en terapias celulares, medicina regenerativa o ingeniería tisular. Muchas enfermedades son consecuencia de mal funciones celulares o destrucción de tejidos en transplantes, ofrecen posibilidad de reemplazar células y tejidos dañados. Se podrán emplear casos de Parkinson, Alzheimer, lesiones medulares, quemaduras, lesiones de corazón o cerebrales, diabetes, osteoporosis y artritis reumatoide.

Con el microscopio electrónico se alcanzan a resolver objetos del orden de los Anstrongs

Técnicas en Biología CelularMicroscopio electrónico

Cultivo celular-Es posible gracias los medios de composición definida, las instalaciones asépticas dispositivos de cultivo

-Los avances técnicos y la aparición de un buen número de compañias comerciales de suministro de medios, sueros, equipo y líneas celulares han hecho del cultivo celular una tecnología con buena reproducibilidad.

Cromatografía-La cromatografía es una técnica que se emplea en el fraccionamiento de proteínas.

-Consiste aplicación de una muestra compleja de proteínas a una columna de cristal en la que se ha situado una matriz sólida porosa que está inmersa en el solvente.

-Luego se bombea una gran cantidad de solvente a través de la columna.

-Las diferentes proteínas se van retrasando de manera distinta según sus interacciones con la matriz, por lo que pueden ser recogidas separadas a medida que son eluídas por el fondo de la columna.

-Según la matriz las proteínas se pueden separar de acuerdo a su carga, su hidrofobicidad, su tamaño o capacidad de unirse a grupos químicos particulares. La pureza de las fracciones obtenidas se suele comprobar mediante la electroforesis en geles de poliacrilamida

Cromatografia de gases

Cromatografía en capa fina

HPLC

Método de laboratorio se utiliza una corriente eléctrica controlada con la finalidad de separar biomoléculas según su tamaño y carga eléctrica a través de una matriz gelatinosa.

Importancia se incrementó cuando en los años cincuenta E. L.Durrum y Arne W.K. Tiselius , impulsaron la electroforesis de zona, nombre que se asigno a la separación de materiales en un campo eléctrico en presencia de algún tipo de soporte; aunque este termino se limito originalmente al análisis de coloides y partículas submicroscopicas , se ha convertido en estos últimos años en una metodología aplicada a sustancias de bajo peso molecular.

Electroforesis

- Agarosa es polisacárido (obtenido de algas, como el agar-agar, de composición homogénea), cuyas disoluciones (típicamente de 0.5 a 2 %) poseen la propiedad de permanecer liquidas por encima de 50 grados C y formar un gel, semisólido al enfriarse.

- Este gel esta constituido por una matriz o trama tridimensional de fibras poliméricas embebida en gran cantidad de medio líquido, que retarda el paso de las moléculas, se usa usualmente para separar moléculas grandes de alrededor 20.000 nucleótidos.

Electroforesis en Geles de agarosa

Fundamento- Cuando una mezcla de moléculas ionizadas y con carga neta son colocadas en un campo eléctrico, estas experimentan una fuerza de atracción hacia el polo que posee carga opuesta, dejando transcurrir cierto tiempo las moléculas cargadas positivamente se desplazaran hacia el cátodo (el polo negativo) y aquellas cargadas negativamente se desplazaran hacia el ánodo (el polo positivo).

- El movimiento de las moléculas esta gobernado por dos fuerzas adicionales; inicialmente la fricción con el solvente dificultará este movimiento originando una fuerza que se opone , por otro lado las moléculas tienen que moverse en forma aleatoria o movimiento browniano debido a que poseen energía cinética propia denominado difusión.

- La energía cinética de las moléculas aumenta con la temperatura, por ello a mayor temperatura mayor difusión.

Electroforesis en gel de poliacrilamida

- Los geles de poliacrilamida se forman por polimerización de la acrilamida por acción de un agente entrecuzador, químicamente inerte, de propiedades uniformes, capaz de ser preparado de forma rápida y reproducible.

- Forma geles transparentes con estabilidad mecánica, insolubles en agua permiten buena visualización de las bandas durante un tiempo prolongado, tiene la ventaja de que variando la concentración de polímeros, se puede modificar de manera controlada en el tamaño del poro, lamentablemente cada vez se emplea menos en diagnostico debido a su neurotoxocidad.