Diferenciación celular

Este video tiene información que nos puede ayudar a entender la importancia de la diferenciación.

Cada ser humano tiene alrededor de 10 billones de células, que proceden de un único óvulo fecundado 2n, luego son idénticas desde el punto de vista genético. Así que se vuelve importante  preguntarse, ¿cómo es que se diversifican en más de 200 clases de tipos celulares distintos? La respuesta (aun incompleta) tiene como base la idea de que la diferenciación es el resultado de la expresión genética de subgrupos de genes que son específicos para cada grupo celular a partir de un número amplio de genes de la célula progenitora y que le confieren a la célula diferenciada una función específica en el organismo.- 

En éste video podemos ver algunos aspectos de la importancia del cordón umbilical como almacén de células madre indiferenciadas y su importancia para las ciencias de la salud:

Dada la importancia de la diferenciación se deriva la responsabilidad biológica de cada grupo celular para recordar y heredar la identidad recibida sin cambios; esto es, para garantizar el correcto desarrollo y estabilidad de los tejidos en todas sus funciones.

Lecturas: 

http://www.analesranf.com/index.php/mono/article/viewFile/815/785

http://aprenderencasa.educ.ar/aprender-en-casa/6-3S-Diferenciaci%F3n%20celular.pdf

http://www.tuneldelaciencia.mincyt.gob.ar/material_didactico/biomax/23_Epigenetica.pdf

y por último este vídeo que nos acerca a la importancia de la epigenética en enfermedades como el cáncer: 

Cáncer

AL finalizar este modulo usted debe:

Reconocer el cáncer como una patología multifactorial de origen genético.-

Explicar los fenómenos involucrados en el proceso tumoral y  las características moleculares de estos procesos.-

Explicar claramente el papel de los oncogenes y los genes supresores de tumor.-

Explicar las vías por las que se activa la apoptosis, el papel de los ligandos y receptores, el papel  de la mitocondria y los mecanismos reguladores del proceso.-

Reconocer las principales familias de moléculas implicadas en la apoptosis

Diferenciar  claramente apoptosis de necrosis.-

Describir la relación ciclo celular - apoptosis - cáncer.-

El cáncer es la consecuencia de anomalías genéticas que se han adquirido en las sucesivas divisiones celulares, sin embargo existen mutaciones que son heredadas y que predisponen a tener esta enfermedad. Existe numerosa evidencia de la asociación de las mutaciones y el desarrollo de cáncer. Estas han sido demostradas mediante el uso de las técnicas de biología celular molecular y la genética.- La caracterización de estas anormalidades genéticas han permitido crear un mapa de protooncogenes y genes supresores tumorales.-

Existen tres cambios citogenéticos fundamentales: deleciones, translocaciones e inversiones. Las deleciones suponen con frecuencia la pérdida de un gen supresor tumoral. Las otras dos alteraciones determinan dos consecuencias posibles:

1.- La activación de un protooncogen.

2.- La generación de una proteína fusión específica del tumor que codifica una proteína quimérica.- Este es el caso del gen BCR-ABL asociado con leucemia mieloide crónica.

Para resolver sus preguntas utilice la siguiente información:

http://www.artemisaenlinea.org.mx/acervo/pdf/revista_investigacion_clinica/8%20bases%20moleculares.pdf

http://www.scielosp.org/pdf/spm/v51s2/v51s2a10.pdf

http://www.analesranf.com/index.php/aranf/article/viewFile/258/287

La muerte celular

La vida media de la célula  (desde su formación hasta su destrucción)  varía dependiendo del tipo de trabajo que realicen dentro de un tejido, por  ejemplo: las células hematopoyéticas tienen vidas muy cortas mientras que las neuronas dejan de dividirse aparentemente una vez se diferencian.- Este ciclo es muy controlado en todas las células a lo largo de la vida de una persona.- Es decir en determinado tiempo todas las células de un individuo se renuevan y esto desde el punto de vista fisiológico requiere un alto nivel de control y homeostasis o equilibrio. Esto solo es posible mediante el equilibrio en dos procesos: 1.- La formación de células nuevas por mitosis y 2.- la muerte celular programada o suicidio celular.-

En la célula los cambios transcurren en tres etapas :

Inducción: que corresponde a la respuesta celular ante un estímulo (señal) tanto extracelular como de la propia célula. También existen señales que pueden inhibir el paso a la muerte celular (señales negativas).-

Ejecución: Es el proceso más complejo, durante esta etapa, suceden cambios a nivel de la membrana, disminuye la adhesión a otras células y a la matriz extracelular, se contrae el citoplasma, se condensa la cromatina y se fragmenta el DNA, con la consecuente disminución del volumen nuclear que termina finalmente en la desintegración, además, se rompen las mitocondrias y se vierten sus contenidos al citoplasma. Todos estos cambios son debidos a enzimas proteolíticas "Proteasas Cistein aspartato" (caspasas) que se activan en cascadas (unas a otras) desde dos diferentes vías.

Fase Final: Se forman protuberancias que terminan separándose formando lo que se conoce como cuerpos apoptóticos.- Estos son reconocidos por células fagocíticas que se encargan de realizar la "limpieza" sin que se viertan los contenidos al espacio extracelular por lo que el proceso se considera limpio y no cursa con inflamación.-

Para revisar las incidencias reportadas en Colombia remítase a:

http://www.cancer.gov.co/documentos/Plannacionalparaelcontroldelcancer/PlanParaControlCancer.pdf

Traducción

Al finalizar este capitulo usted debe estar en capacidad de:

Comprender y explicar el proceso de traducción

Explicar el papel de ribosoma en la traducción genética

Realizar ejercicios de traducción a partir de una secuencia de DNA determinada

reconocer las características principales de la traducción en eucariotas y procariotas.

Entender algunos procesos de control traduccional

En 1866, el fraile Gregorio Mendel, empleó por primera vez el concepto de gen; desde entonces, este concepto no ha dejado de cambiar. Casi un siglo después en 1958, Francis Crick, postuló el dogma central, según el cual, el flujo de la información genética desde el DNA hasta las proteínas (quienes son consideradas las destinatarias finales de la información contenida en el DNA) pasa por el RNA.- Es decir el RNA sería considerado desde entonces como el intermediario. Aunque como se sabe existen varios tipos de RNA; es el mensajero, que se abrevia como mRNA quien realiza esta tarea (intermediario informativo) entre el DNA y las proteínas. 

En el año 1955, Paul Zamecnik descubrió que la biosíntesis de las proteínas se lleva a cabo en los ribosomas: En las células procarioticas estos tienen un coeficiente de sedimentación de 70S y están formados por dos subunidades de 50S y 30S (no son sumatorios). En los eucariontes (80S) las dos subunidades presentan coeficientes de 60S y 40S.- Las subunidades ribosomales están constituidas por proteínas y RNA de varios tamaños al que se le ha denominado RNA ribosomal o rRNA . Curiosamente en el pasado, se pensó que éste rRNA era quien tenía el papel de mensajero, pero en 1968 Jacob y Monod postularon la existencia del mRNA.

Para pasar un alfabeto de 4 nucleótidos a otro de 20 aminoácidos se requiere que se agrupen las bases (por simple matemática) y por supuesto no pueden ser dobles ya que cuatro bases con 2 opciones (4² ) nos deja con un resultado de 16 aminoácidos (nos faltarían), luego la opción que cumple es: 4³ que deja 64 opciones que exceden los 20 aminoácidos, lo que permite intuir que un aminoácido puede estar asociado a varios tripletes o que hay tripletes que pueden no codificar a ninguno.  

La información contenida en una molécula de DNA es dependiente de su secuencia y del orden en que se encuentren unidos sus nucleótidos de la misma manera que una frase escrita solo puede ser entendida por el orden de las letras que contiene.- Ahora, la cuestión es cómo se integran bases y aminoácidos cuando existe una falta de complementariedad entre ellas.- En 1958 el grupo de Zamecnik desentraño el papel de ribosoma y los tRNAs, papel que había sido sugerido antes por Crick en 1955 (con la hipótesis de que “alguna estructura, hasta ahora desconocida, transporta aminoácidos y los coloca en el orden correspondiente a la secuencia sobre una hebra de ácido nucléico”).- Cada aminoácido es reconocido por un tRNA específico gracias a la actividad enzimática de la aminoacil- tRNA sintetasa. Y el mismo tRNA contiene un triplete de bases (anticodón) complementario al triplete (codón) reconocido en el mRNA.-Todo esto culmina con la formación de una proteína ordenada correctamente gracias a las interacciones dadas en el ribosoma. Lo que vino después fue encontrar las tripletas que codifican a cada aminoácido: el código genético.

Recomiendo las siguientes lecturas para este capítulo:

http://www.mcgraw-hill.es/med/recursos/capitulos/8448606426.pdf

http://www.investigacionyciencia.es/Archivos/12-09_Vila.pdf

http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/bio/genecod.pdf

Las siguientes como lecturas opcionales, varias de ellas las he utilizado para escribir este segmento del blog: 

http://redalyc.uaemex.mx/pdf/342/34202806.pdf

http://www.rac.es/ficheros/doc/00684.pdf

...Bueno y los vídeos para complementar:

La Traducción o Síntesis de Proteínas




y sobre el código genético recomiendo éste:

Transcripción

Al culminar éste modulo el grupo A deberá:
Reconocer la importancia biológica de un gen
Reconocer la relación entre DNA y RNA en el flujo de la información
Valorar algunos ejemplos de la importancia de la transcripción en el estudio de la medicina
Determinar los diferentes tipos de genes presentes en el DNA y su relación con procesos y patologías
Diferenciar entre transcripción retrotranscripción viral y su utilidad en el laboratorio.-

Cuestionario de evaluación:
Para el día 1:
1.- Cual es la definición de gen como podemos entender su importancia biológica?
2.-Cuál es la estructura general de un gen en las células procarióticas?
3.- Que se entiende por transcripción de la información del DNA?
4.- Realice una lista de las moléculas que participan en el proceso de transcripción, acompañe el listado con un gráfica del proceso en donde se señalen.
5.- Explique en detalle las etapas del proceso de transcripción; acompañe sus explicaciones con gráficos de cada proceso.-
6.- Realice un cuadro comparativo de la transcripción en eucariotas y procariotas.-

Para el Día 2:
1.-Que se entiende por maduración diferencial del RNA (splicing)
2.-Explique el modelo del Operón como proceso regulador de los genes
3.-Que es el código genético, cuales son sus características.-
4.- Describa el virus de la inmuno defiencia humana ( utilice un mapa conceptual) y describa el proceso de retrotranscripción.-
5.- Que es la telomerasa que parecido tiene con la transcriptasa inversa.
6.- Que es el factor de crecimiento transformante beta, cual es su importancia en cáncer, como es su región promotora?

Para el Día 3:
1.- Describa como ha evolucionado el concepto de gen
2.- Relacione splicing alternativo y recombinación somática
3.- Que es una secuencia reguladora
4.- Que es regulación intra cromosomica, inter cromosomica y epigenética realice dibujos para sus explicaciones.
5.- Que es un transcrito quimérico

Las lecturas para resolver estas inquietudes son:

http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/2BCH/PDFs/16Traduccion.pdf

http://www.korion.com.ar/archivos/transytrad.pdf

http://www.unisanitas.edu.co/revista/18/articulos/hallazgos.pdf

http://saei.org/hemero/libros/c01.pdf

http://www.scielosp.org/pdf/spm/v43n4/5901.pdf


y de videos recomiendo los siguientes:

Histonas

Y bueno nos faltaba una lectura, este es el link:

http://www.unf.edu.ar/frn/Documents/MatCatedra/Zootecnia/Biologia/NUCLEOSOMAS.pdf

y como siempre complementamos con estos dos videos:

El DNA

La molécula de DNA está compuesta por tres partes: una de carácter ácido, una de carácter neutro y una de carácter básico.-

El monofosfato resulta de la disociación de la molécula de ácido fosfórico. Se puede encontrar como mono, di o tri anión dependiendo del pH. A pH fisiológico se encuentra como dianión.-

El componente neutro es el azúcar de 5 carbonos Ribosa (en el RNA) y 2- desoxirribosa en su forma más estable beta- D Ribofuranosa, en el ADN.

El componente básico corresponde a los heterociclos con más de un átomo de N: Los anillos de pirimidina (Citosina, Timina y Uracilo (en el RNA); y los anillos de guanina (Adenina y Guanina).-

Los nucleótidos que forman parte del DNA existen como aniones a pH 7, son cristalizables, forman sales con metales y en general son más solubles en agua que los nucleósidos o las bases solas.- Otra caracteristica es que no poseen azufre como las proteínas.-

Dejo los enlaces a las siguientes lecturas y un video de James Watson en donde cuenta de manera anecdotica su descubrimiento de la estructura del ADN con su compañero Francis Crick en 1953.-

Lecturas:

http://smcg.ccg.unam.mx/enp-unam/01-IntrodYEvolucion/structfuncDNA.pdf

http://www.korion.com.ar/archivos/duplicacion.pdf

http://mural.uv.es/monavi/disco/primero/bioquimica/Tema10.pdf

Y el video:

Tema: La célula.- Clases

Para resolver este capitulo usted debe revisar los siguientes artículos disponibles en la web:

Artículos para esta evaluación disponibles dando clic en:

http://www.minsa.gob.ni/enfermeria/doc_inter/LACELULA.pdf

http://editorial.unab.edu.co/revistas/medunab/pdfs/r616_ae_c1.pdf

http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/2BCH/PDFs/20Meiosis.pdf

Al finalizar este capítulo usted debe :

1.-Aproximarse a una definición bioquímica de célula

2.-Explicar conceptos básicos sobre el origen de la vida (Taller y artículos del aula virtual)

3.- Explicar y definir el concepto de ciclo celular, la importancia biológica, sus etapas.-

4.- Comprender la importancia biológica y explicar la mitosis y la meiosis y definir sus diferencias y similitudes.-

Evaluación de la primera sesión:

1.- Enumere los principales lípidos de la membrana:

2.-Explique el modelo de la membrana célula

3.-Cual puede ser la utilidad de las proteínas de membrana, explique.-

4.-Responda si es cierto o no y justifique: “La verdad es que en la membrana celular NO EXISTEN carbohidratos”.-

5.- Que tipos de transporte se presentan en la célula, esquematice.

6.- Qué diferencias encuentra entre las membranas de las protocélulas y las células modernas?

7.- Cuales son los elementos no membranosos del citoesqueleto?

8.- Como se entiende lo que es un citoesqueleto?

9.- Realice un pequeño mapa en donde se estructuren las microvellosidades, glicocalix, los cilios y los flagelos.-

10.- Que son los microtúbulos y los filamentos intermedios como están organizados?

11.- Realice un cuadro con los elementos membranosos de la célula, consigne en el los aspecto principales.- Acompañe este cuadro con un esquema.-

12.- Realice un mapa de las principales inclusiones celulares: pigmentos, glucógeno, etc.-

Evaluación de la segunda sesión:

1.- Que es el ciclo celular?

2.- Cuáles son sus fases? Dibújelas y explique su secuencia.-

3.- Que es la senescencia celular G0.-

4.- Que ocurre en la fase de síntesis

5.- Explique cómo se regula el ciclo celular

6.- Que es un punto de chequeo o control, que importancia tienen

7.-Que es el factor promotor de la fase M

8.- Que es una ciclina y que es una quinasa dependiente de ciclina?

9.- Que son las proteínas RB y p53, que función tienen.- ¿Son importantes?

Evaluación de la tercera sesión:

1.- Que es Mitosis, cual es su importancia, cuáles son sus etapas?

2.- Que diferencias existe entre mitosis y meiosis

3.- Que es la meiosis, cual es su importancia

4.- Explique lo que sucede en la meiosis, cuáles son sus etapas.-

Metodología propuesta y evaluación:

1er día: Artículos y taller. Se les hace entrega del problema, se explica la metodología se entregan los artículos

2º día: Taller en grupo sobre la primera parte de célula, para este usted debe traer resuelto el cuestionario y tener las respectivas copias del tema. Este día se realizará evaluación escrita u oral.-

3er. Día: Discusión del problema y entrega del segundo segmento de preguntas, se evaluará igual que el día anterior.

4º. Día: La evaluación consistirá en entregar un informe escrito a mano, en grupo del tema de la tercera sesión. Y la resolución del problema.

El origen de la vida

La ciencia desconoce prácticamente todo. Es difícil como utilizando su método podamos reconstruir lo que sucedió hace cerca de 4.500 millones de años. Sin embargo han existido hombres capaces de imaginar lo que ocurrió en aquel principio. Empezó con Oparín y ha continuado con muchos científicos más.-

La pregunta de ¿Qué es la vida? es mucho más compleja y quizá nunca lo sepamos realmente. Pero nos queda una opción para solucionar esta dificultad, pues solo podemos acercarnos a la realidad (al menos una de las posibles) cuando conocemos su origen y su desarrollo, por lo que la tarea es: construir vida (primitiva) con nuestras teorías y conocimiento en el laboratorio.- A esto apuntan los científicos que con sus modelos tratan de explicar lo que ocurrió en el profundo abismo del pasado.

Es difícil tratar de definir que es la vida. Hay dos características que tienen los organismos vivos (todos) que nos pueden ayudar:

1.- Los organismos vivos presentan autopoyesis

2.- Los organismos vivos se reproducen. requisito para poder evolucionar.

La autopoyesis, es la capacidad de una entidad de mantener y perpetuar su composición a pesar de que sucedan alteraciones en su entorno (ambientales por ejemplo). Este mecanismo se conoce en bioquímica como METABOLISMO y sucede en el interior celular gracias a la utilización de energía (solar o química). De otro lado no se conoce ningún organismo vivo que no tenga agua; biomoléculas más o menos complejas (proteínas, ácidos nucleicos, etc) en una unidad básica, que es por supuesto: La célula.-

Este vídeo muestra los primeros experimentos para tratar de recrear los espacios del origen vital:

La célula

Curiosamente, todas las células están hechas de materia inerte; es decir dentro de la célula no hay nada vivo. Entonces, desde esta perspectiva, la vida solo puede ser descrita como esa propiedad de la materia en donde la energía fluye en diferentes planos que al combinarse resultan en lo que llamamos un organismo vivo.- La unidad fundamental, en los organismos vivos de esa organización material de intercambio energético es: la célula.-

recomiendo la siguiente lectura, para observarla debe dar click sobre el siguiente enlace:

http://www.minsa.gob.ni/enfermeria/doc_inter/LACELULA.pdf

Y para aquellos que son visuales, recomiendo los siguientes videos:

Bioelementos y biomoléculas

La vida es una propiedad de la materia; de tal forma que está constituida por átomos. Estos átomos, son especiales y se agrupan como elementos de la vida o bioelementos. Estos bioelementos se relacionan a través de enlaces (covalentes e iónicos) para formar biomoléculas. Dejo la página de una buena lectura para complementar.

http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/2BCH/PDFs/01Biomoleculas.pdf

Pueden ver este video para reforzar el concepto de átomo:

Dejo dos videos muy interesante sobre filosofia de la ciencia y sobre la función cerebral asociada además al arte. Pertenecen a la universidad Jorge Tadeo Lozano de Bogotá - Colombia. Espero que los disfruten.

"Darwin y la posibilidad de causas y finales en la biología" por Álvaro Corral from boletin.UJTL on Vimeo.

Y éste del Dr. Roberto Amador. De la misma fuente:

Conferencia Roberto Amador Ph.D. from boletin.UJTL on Vimeo.