OBSERVACIÓN DE TEJIDOS ANIMALES

1. Las células musculares son multinucleadas, explique el proceso celular en este tipo de tejidos.

En biología, un sincitio es una célula que contiene muchos núcleos. La mayoría de las células en los organismos eucariotas de plantas y animales tienen un solo núcleo; los sincitios son formas especiales, denominados multinucleadas. Los sincitios pueden formarse de dos maneras: por fusión o

división celular. Músculo cardíaco

Un ejemplo es el músculo cardíaco, un músculo con estriaciones debido a la presencia de retículo sarcoplásmico y miofibrillas. Inicialmente los investigadores consideraban que la fibra muscular cardíaca era un sincitio como la fibra esquelética. Sin embargo, con el desarrollo de la microscopía electrónica pudo comprobarse que no es un auténtico sincitio anatómico, porque cada fibra miocárdica se encuentra separada de las vecinas por sus respectivos sarcolemas en la zona lateral, que se continúan con los discos intercalares en el extremo de cada fibra.

Si bien el músculo cardíaco no es un sincitio anatómico, se comporta como un sincitio funcional. Los discos intercalares además podrían influir en la cohesión del tejido cardíaco durante la contracción. En el músculo cardíaco, el proceso de formación de las células del tejido es similar al de D. melanogaster es por división, no fusió, finalizando con la expresión de miogenina, una proteína que comienza el proceso para que se produzca la diferenciación final de la célula muscular.

2. De forma resumida explique el funcionamiento del riñón para mantener la regulación de los líquidos corporales.

El riñón tiene la propiedad de regular al balance hídrico del organismo y sobre todo de separar la eliminación del agua de los solutos. La reabsorción del agua se realiza a lo largo del túbulo renal, pero la mayor parte se efectúa en el túbulo proximal (reabsorción obligada). La disociación de agua y solutos se efectúa en el túbulo distal, que se halla condicionada a los niveles plasmáticos de la hormona antidiurética. La cantidad de HAD se halla regulada por los cambios de

osmolaridad plasmática o una disminución de la volemia que pueden ser debidos a una pérdida de líquidos, por ejemplo diarreas, vómitos, hemorragia etc., originando aumento de la osmolaridad con mayor liberación de HAD, reabsorbiendo mayor cantidad de agua y eliminando una orina concentrada. Regulan el balance del agua dentro y fuera de las células (electrolitos). También conocido como proceso de osmosis.

El proceso anterior se le conoce como la osmorregulación, que es la forma activa de regular la presión osmótica del medio interno manteniendo la homeostasis de los líquidos del cuerpo.

3. ¿Qué es la diferenciación celular?

La transformación morfológica y fisiológica de las células meristemáticas en tejidos adultos o diferenciados constituye el proceso de diferenciación celular. Ésta, y la consecuente especialización de la célula traen consigo la división de trabajo, formando células con funciones específicas. La diferenciación se produce por la activación diferencial de algunos genes y la represión de otros.

Según la posición que ocupa, cada célula recibe determinados estímulos para desarrollar las actividades correspondientes. Actualmente se está investigando cómo las células reciben, interpretan y transmiten tales estímulos; se cree que en la señalización pueden intervenir gradientes en la concentración de determinadas moléculas.

Durante el proceso de diferenciación las células sufren una serie de cambios en sus características y se produce un reajuste en sus relaciones mutuas. Los cambios principales son:

Alteraciones en el contenido celular Cambios en la estructura de las paredes celulares, en espesor y en

composición química, o por desaparición de porciones de la misma. Reajustes entre las células: aparición de espacios intercelulares que a

veces modifican notablemente el aspecto del tejido. Crecimiento diferencial en células vecinas. Hay 2 posibilidades: crecimiento

simiplástico y crecimiento intrusivo.

4. Cuáles son las principales características de las células cancerosas? Qué exámenes citológicos rutinarios se recomiendan para un diagnóstico precoz de cáncer de cervix?

Características de las células cancerosas

La célula normal pasa a convertirse en una célula cancerosa debido a un cambio o mutación en el ADN. A veces esas células, cuya carga genética ha cambiado, mueren o son eliminadas en los ganglios linfáticos. Pero, otras veces, siguen con vida y se reproducen.

Las células cancerosas tienen un aspecto diferente, bien porque su forma ha cambiado o porque contengan núcleos más grandes o más pequeños. Estas células son incapaces de realizar las funciones que corresponden a las células pertenecientes a ese tejido.

Generalmente se multiplican muy rápidamente, porque les falta un mecanismo de control del crecimiento. Con frecuencia, son inmaduras debido a que se multiplican de una forma muy rápida y no tienen tiempo suficiente para crecer plenamente antes de dividirse. Al formarse un gran número de células cancerosas, se amontonan, presionan o bloquean a otros órganos y les impiden realizar su trabajo.

Como no se limitan al espacio originario donde se forman, y se extienden a otras zonas, se dicen que son invasivas.

Tienden a emigrar a otros lugares, a través de la sangre o de la linfa. Las células que se encargan de la defensa del organismo suelen destruirlas, así separadas, pero si sobreviven pueden producir un nuevo crecimiento en un lugar diferente, metástasis, y dañar a otros órganos.

Examen citológicos Para el diagnostico de cáncer de cerviz

Algunos exámenes de detección se usan porque mostraron ser útiles tanto para encontrar cánceres en sus inicios como para disminuir la probabilidad de morir por estos cánceres.

Los exámenes de detección regulares mediante la prueba de Pap para las mujeres de 21 a 65 años disminuyen la probabilidad de morir por cáncer de cuello uterino. La prueba de Pap es un procedimiento en el que se toman muestras de células de la superficie del cuello uterino y la vagina. Se usa un pedazo de algodón, un cepillo o un palillo de madera para raspar suavemente las células del cuello uterino y la vagina. Estas células se observan al microscopio para ver si son anormales. Este procedimiento también se llama frotis de Pap. Se creó un método nuevo para tomar muestras y observar las células, en el que estas se sumergen en un líquido antes de ponerlas en un portaobjetos. No se sabe si el método nuevo funcionará mejor que el convencional para reducir el número de muertes por cáncer de cuello uterino.

Después de ciertos resultados positivos de la prueba de Pap, se puede realizar una prueba del ADN del VPH. Una prueba del VPH es una prueba de laboratorio que se usa para verificar el ADN o el ARN de ciertos tipos de infección por el VPH. Se recogen células del cuello uterino y se analiza el ADN y el ARN de esas células para determinar si hay una infección causada por un tipo de virus del papiloma humano que se relaciona con el cáncer de cuello uterino. Esta prueba se puede realizar con células tomadas durante una prueba de Pap. También se puede realizar la prueba si los resultados de la prueba del Pap muestran ciertas células anormales del cuello uterino. Cuando en ambas pruebas, la del VPH y la del Pap, se usan las células de la misma muestra de tejido que se extrae durante la prueba de Pap, esto se conoce como una prueba conjunta de Pap y VPH.

5. ¿Cuál es el fundamento histológico de este examen?

Las muestras de los exámenes que son recogidos de la zona son analizados. En este caso el cérvix es una estructura de fácil acceso a través de la exploración ginecológica, lo que ha contribuido al desarrollo de técnicas para su estudio. Sin embargo, la visión directa a través del espéculo, apartando las paredes de la vagina, no ofrece apenas información, y es necesario el uso del colposcopio para estudiar las características normales y los distintos procesos patológicos.

El cuello normal y el cuello patológico muestran unos patrones colposcópicos determinados, y en la mayor parte de las ocasiones hay correlación con la citología e histología. No obstante, la colposcopia es poco específica, y se asume que no todo hallazgo anormal se corresponde necesariamente con una lesión. Es por eso que en la actualidad se entiende la colposcopia como una prueba selectiva, con unas indicaciones precisas, cuyo valor fundamental será la identificación de las lesiones, la elección de la mejor toma de biopsia y el tratamiento más preciso de las distintas patologías.

6. ¿Cómo se unen las células?

Las células se unen mediante proteínas que anclan unas con otras, las uniones celulares son puntos de contacto entre las membranas plasmáticas de las células o entre célula y matriz extracelular; existen diferentes tipos de uniones:

Unión unidireccional o unión estrecha: es la unión impermeable a la difusión de moléculas entre las células o moléculas en la membrana plasmática. La constituyen proteínas de membrana: ocludina y claudinas. Estas uniones conectan las células vecinas de manera que las moléculas hidrosolubles no puedan pasar entre las células con facilidad. Este tipo de uniones ocasiona que las moléculas estén en una sola dirección.

Unión adherente: es la unión que sirve para anclar las células entre sí. La constituyen proteínas de membrana: cadherinas. Las cadherinas en las uniones adherentes se asocian con la actina cito-esquelética (micro filamentos) la cual forma una correa circunvalante.

Desmosoma: Dicha unión sirve para dar resistencia mecánica a la célula. Conectan los filamentos de queratina de una célula con los de otra. Constan de una placa adosada a la cara citosólica de las respectivas membranas citoplasmáticas de las células que unen. Se forman alrededor de proteínas transmembranales cadherinas.

7. Brevemente explique los fundamentos de cultivo de tejidos animales y su aplicación práctica.

Los cultivos de tejidos animales aislados representan uno de los campos más fascinantes de la biología. Constituyen una herramienta usual para elaborar modelos experimentales y como sustratos para la propagación de virus, entre otras aplicaciones importantes. Al establecer un cultivo celular se seleccionan las células que van a crecer en función de numerosos criterios: sólo formarán parte

del cultivo aquellas células que sean capaces de superar el proceso de disgregación, de adherirse al sustrato y de proliferar

El cultivo masivo de líneas celulares animales es fundamental para la manufactura de vacunas virales y diversos productos biotecnológicos. Los productos biológicos producidos mediante la tecnología del ADN recombinante en cultivo celular incluyen enzimas, hormonas sintéticas, inmunobiológicos (anticuerpos monoclonales, interleucinas, linfoquinas y agentes anticancerígenos). A pesar de que muchas proteínas pueden producirse mediante ADN recombinante en cultivos bacterianos, las proteínas más complejas que son glicosiladas (modificadas mediante el agregado de carbohidratos) deben producirse en células animales. Un ejemplo relevante de tales proteínas complejas es la hormona eritropoyetina. Actualmente, se están realizando investigaciones para producir tales proteínas complejas en células de insectos o de plantas superiores, debido al alto costo que implica producir tales proteínas complejas en células de mamíferos

TALLER: MITOSIS Y CICLO CELULAR

1. Describa a nivel celular y molecular los eventos mostrados en la Figura 1.

A. Anafase: (arriba, ascendente). Se separan los centrómeros hijos, y las cromátidas, que ahora se convierten en cromosomas hijos. Cada juego de cromosomas hijos migra hacia un polo de la célula. El huso mitótico es la estructura que lleva a cabo la distribución de los cromosomas hijos en los dos núcleos hijos. El movimiento se realiza gracias a la actividad de los microtúbulos cromosómicos, que se van acortando en el extremo unido al

cinetocoro. Los microtúbulos polares se deslizan en sentido contrario, distanciando los dos grupos de cromosomas hijos.

B. Profase: Comienza con la condensación de filamentos de cromatina que dará lugar a los cromosomas. El nucleolo y la membrana nuclear desaparecen, y simultáneamente comienza la síntesis del huso mitótico.

C. Interface: Se conoce como la etapa de reposo ya que no hay cambios visibles en la forma de la célula, pero es un periodo de gran actividad metabólica ya que está ocurriendo la duplicación del material cromosómico (DNA-ácido desoxirribonucleico). En esta fase la célula se prepara para la división.

D. Telofase: Al agruparse los cromosomas en los polos celulares, en las células animales comienza a aparecer una constricción a lo largo del plano ecuatorial que se mueve desde la membrana celular hasta el interior de la célula. Este proceso se llama citocinesis. Los eventos que le siguen son esencialmente contrarios a los de la profase.

E. Metafase: Durante esta fase, las cromátidas hermanas, las cuales se encuentran conectadas a cada polo de la célula por los microtúbulos unidos a los centrómeros, comienzan a moverse continuamente, hasta que migra a la zona media de la célula o plano ecuatorial, en la que forman una estructura llamada placa ecuatorial.

2. Cuál de las siguientes afirmaciones es la mayor diferencia entre mitosis y meiosis. Explique su respuesta.

Los cromosomas homólogos se asocian únicamente en meiosis. Las características típicas de la meiosis I solo se hacen evidentes después de la replicación del ADN (primera etapa del ciclo celular), cuando en lugar de separarse las cromátidas hermanas se comportan como bivalentes o una unidad, como si no hubiera ocurrido duplicación formando una estructura con el cromosoma homólogo (también bivalente) con cuatro cromátidas.

3. El esputo (fluido expulsado de los pulmones) de muchos fumadores contiene células con mutaciones en los genes para la proteína p53. Las mutaciones inducidas por el fumador parecen ser una señal temprana de aparición de cáncer pulmonar. ¿Cuál es la relación probable entre la mutación p53 y el desarrollo del cáncer?.

B. Las mutaciones en p53 podrían prevenir a las células anormales de morir mediante apoptosis.

Si el mecanismo para eliminar células anormales es defectuoso, las células continuarán dividiéndose y seguirán dañando su ADN. Este proceso conduce al cáncer. La exposición al sol también causa apoptosis en células dañadas. Esto produce las comunes ampollas y descamación asociadas con quemaduras de sol severas. Después de muchos años, la exposición

al sol también conduce al cáncer. Algo particularmente interesante es que el humo parece causar una alta frecuencia de mutaciones en p53.

4. ¿Cuáles de las siguientes características de la división celular son muy diferentes para células animales o vegetales? Amplíe su respuesta.

D. citocinesis.

La citocinesis, es un proceso celular paralelo a la mitosis cuya finalidad es la división del citoplasma de la célula madre entre las células hijas. No es igual en las células animales y vegetales debido a las características fisiológicas de cada una. Las células animales experimentan una división de su citoplasma mediante un proceso de estrangulación y ello se acentúa tras

la telofase. Mientras que las células vegetales se caracterizan por una citocinesis basada en la tabicación, ya que la pared celular no permite la estrangulación.

5. Explique las relaciones entre DNA, gen, cromosoma y el núcleo celular.

Son términos estrechamente relacionados, pues dentro del núcleo celular esta la cromatina, una fibra que se organiza en estructuras individuales denominados como los cromosomas. Y dentro de estos cromosomas se encuentra el ADN, que al dividirlo en pequeñas unidades se forma un gen.

Para definir cada uno afirmamos:

El Ácido Desoxirribo Nucleico es una molécula presente en casi todas nuestras células que contiene la información genética. Esta molécula posee el código que determina todas las características y el funcionamiento de un individuo. Es, además, la encargada de transmitir la información de lo que somos a nuestros hijos, la molécula de la herencia.

El gen es la unidad de almacenamiento de información de los seres vivos. Son también las unidades que se heredan, que pasan de padres a hijos. Un gen es un segmento de ADN que codifica para una proteína.

En cuanto a los cromosomas, se debe entender primero que tenemos que tener en cuenta es que nuestras células no tienen un solo “cúmulo” de ADN en su núcleo, sino que este ADN se encuentra organizado, almacenado, de una manera estructurada. Estas estructuras en las que se organiza el ADN se denominan cromosomas.

6. A la interface se le denominó “fase de reposo”. ¿Por qué se le dio ese nombre a esta fase del ciclo? ¿Es una denominación equivocada?

La interface es el tiempo que transcurre entre 2 divisiones celulares. Esta interface se dice que es de reposo, porque no parece que haya cambios. Se supone que se espera para la siguiente división, sin embargo, si suceden procesos durante la interface las `moléculas de la vida' (ADN), se están duplicando; la acción metabólica es máxima. La interface se suele dividir en 3 periodos, que a su vez reflejan que es una etapa muy movida:

G1 o de espera: no hay síntesis de ADN. Se van sintetizando ARN y proteínas.

S o de síntesis (de ADN): continúan sintetizándose ARN y proteínas, pero el ADN comienza ahora a reduplicarse.

G2 o de espera: ya no hay síntesis de ADN, se sigue sintetizando ARN y proteínas. Al final se empiezan a producir cambios estructurales en la célula, que anuncian la mitosis. Aquí tendrá el doble de ADN que la célula original.

Todo lo anterior nos da pie para afirmar que la denominación de “Fase de reposo” es bastante equivocada pues al igual que la división suceden muchos procesos vitales para la reproducción celular.

7. Distinga claramente:

A. Centrosoma y centrómero

El centrosoma es un orgánulo celular ubicado en una zona especializada del citoplasma, llamado también Centro Celular. Por lo general se encuentra muy cerca del núcleo celular, rodeado por el Aparato de Golgi. Son dos centriolos apareados, sumergidos en varias Proteínas que los rodean y que se denomina Material Pericentriolar. Su función primaria consiste en la nucleación y el anclaje de los microtúbulos y se lo considera como un auténtico Organizador de la Célula.

Mientras el centrómero es algo muy diferente, se le denomina como la región del cromosoma donde convergen las Fibras del Huso Mitótico. Se encuentran en una

parte más delgada del Cromosoma llamada Constricción Primaria. A ambos lados del Centrómero, hay secuencias de ADN muy repetitivo.

B. Cromatina y cromosoma

La cromatina es la sustancia fundamental del núcleo celular. Su constitución química es simplemente filamentos de ADN en distintos grados de condensación. Estos filamentos forman ovillos. La cromatina se forma cuando los cromosomas se des condensan tras la división celular o mitosis. Así mismo los cromosomas son estructuras en forma de bastón que aparecen en el momento de la reproducción celular, en la división del núcleo o citocinesis. Están constituidos químicamente por ADN más histonas puesto que son simplemente cromatina condensada.

C. Cromosoma y cromátida

La cromátida es una de las unidades longitudinales de un cromosoma duplicado, unida a su cromátida hermana por el centrómero. Un cromosoma está compuesto por dos cromátidas, una cromátida es una hebra de cromatina que se ha hecho más gruesa al plegarse una hebra de cromatina es la doble hélice de DNA asociada a histonas (bolas verdes del dibujo); ésta genera una copia suya, una hebra de cromatina "clon" a la que quedará unida por un punto denominado centrómero.

D. número haploide y diploide

En las células de las personas hay 23 pares de cromosomas homólogos. Pueden ser: Diploides (2n) donde los cromosomas se pueden agrupar por pares de cromosomas. Haploides (n) Son las células reproductoras que tienen la mitad de cromosomas que la mayoría de las células.

8. ¿Cuáles son los factores que controlan la entrada de las células a la fase M del ciclo celular?

El estado o etapa M representa “la fase M”, e incluye la mitosis o reparto de material genético nuclear (donde se divide la cromatina duplicada de modo tal que cada célula hija obtenga una copia del material genético o sea un cromosoma de cada tipo) y la citocinesis (división del citoplasma).

Si el ciclo completo durara 24 horas, la fase M duraría alrededor de media hora (30 minutos). El final de la mitosis da cabida a un nuevo ciclo en G1 o puede que la célula entre en fase G0 que corresponde a un estado de reposo especial característico de algunas células, en el cual puede permanecer por días, meses y a veces años.

Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan proliferantes y las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes. Aquí es importante

recordar que todas las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad.

Como todo proceso orgánico, el ciclo celular está sujeto a regulación. Ésta es realizada en sitios específicos llamados puntos de control o de chequeo, que pueden frenar o disparar diversos procesos que le permitan a la célula proseguir con su ciclo normal de replicación del material genético, crecimiento y división. La función de la regulación, básicamente es realizada por proteínas específicas conocidas como cinasas (kdc) y ciclinas (ciclinas A ó B).

9. Describa las características estructurales de un retrovirus típico.

Retroviridae es una familia de virus que comprende los retrovirus. Son virus con envoltura que presentan un genoma de ARN monocatenario y se replican de manera inusual a través de una forma intermedia de ADN bicatenario. Este proceso se lleva a cabo mediante una enzima: la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, que dirige la síntesis de ADN a través de ARN y posee una importancia extraordinaria en la manipulación genética. Una vez se ha pasado de ARN monocatenario a ADN se inserta dentro del ADN propio de la célula infectada donde se comporta como un gen más (véase Ciclo reproductivo de los virus). Por tanto, se incluyen en el Grupo VI de la Clasificación de Baltimore.

La característica principal que particulariza a los retrovirus es que su genoma (es decir, su material genético) está constituido por ARN en lugar de ADN, al contrario que en el resto de virus. Para infectar a una célula, los retrovirus deben traducir su ARN en ADN e insertarlo dentro del ADN propio de la célula a infectar. Para conseguirlo usan una enzima específica, la transcriptasa inversa.

Normalmente, en las células, la información genética va del ADN de los cromosomas a las proteínas, vía ARN mensajero. En los retrovirus se produce la transcripción retrógrada, del ARN al ADN, por acción de la transcriptasa inversa. De ahí el origen de su nombre.

10.Cómo se determinó que el genoma humano contiene contrapartes a los oncogenes encontrados en retrovirus?

Los retrovirus endógenos humanos (HERV) comprenden una parte significativa del genoma humano; y por ende una función significativa en la evolución del ser humano. Con aproximadamente 98.000 fragmentos y elementos HERV, estos componen casi el 8% del genoma actual del ser humano; los cuales el ser humano ha adquirido en diferentes periodos temporales de su evolución.

El genoma humano contiene un importante número de retrovirus endógenos (HERVs), es decir, secuencias derivadas de pasadas infecciones retrovirales insertadas de forma permanente; y secuencias similares se pueden observar en prácticamente todos los organismos eucariontes. Muchos de estos HERVs se transcriben y traducen en condiciones fisiológicas normales, llegando a formar

partículas virales completas, y participando en procesos tan complejos como la placentación. Por su capacidad de retrotransposición y recombinación entre ellos son una fuente importante de remodelación genómica y, junto con otros retroelementos, participan en la generación de retrogenes y retropseudogenes, que suponen un sustrato de variabilidad informacional fundamental para la aparición de nuevas estructuras y funciones. Puesto que su actividad responde también a las condiciones ambientales, los cambios genómicos generados por ellos no son graduales, sino que aparecen en oleadas, de modo que se puede producir una variedad fenotípica muy extensa en momentos evolutivos concretos, coincidiendo con situaciones ambientales críticas. La consideración de los HERVs como parte integral y consustancial de nuestro genoma obliga a replantearse la utilización de vectores retrovirales en protocolos de terapia génica, así como la utilización de órganos animales con sus propios retrovirus endógenos- para xenotrasplantes. Discuta los diferentes mecanismos moleculares que activan la expresión de oncogenes humanos.

11.Discuta los diferentes mecanismos moleculares que activan la expresión de oncogenes humanos.

Los protooncogenes pueden convertirse en oncogenes mediante uno de tres mecanismos, por:

Mutaciones puntuales

Los protooncogenes se activan por mutaciones puntuales. Alrededor del 15 % de todos los tumores humanos tienen oncogenes H-ras o K-ras. Un posible mecanismo para explicar estas mutaciones es la exposición a sustancias químicas que producen cáncer.

Reordenamientos cromosómicos

Los reordenamientos cromosómicos parecen activar a los protooncogenes mediante uno de dos mecanismos:

- Colocación de los genes en las proximidades de elementos fuertemente promotores/potenciadores de los loci de receptores de las células T o de inmunoglobulinas en las células linfoides. En el linfoma de Burkitt, la translocación t(8;14) coloca al segmento del cromosoma 8 que contiene a c-myc en estrecha proximidad con el gen de la cadena pesada de inmunoglobulina del cromosoma 14, cuya expresión es muy activa.

- Fusión del gen con las nuevas secuencias genéticas. En la leucemia mieloide crónica, la translocación t(9;22) sitúa al gen c-abl del cromosoma 9 junto al locus bcr del cromosoma 22. El gen híbrido c-abl-bcr codifica una proteína quimérica que posee actividad de tirosina cinasa. El EWS, otro factor de transcnpción situado en 22q12, suele encontrarse translocado en muchos sarcomas, entre ellos el sarcoma de Ewing.

Amplificación de los genes

La reduplicación de los protooncogenes puede inducir un aumento de su expresión o de su actividad. Los ejemplos más representativos son los siguientes:

- La amplificación de N-myc en los neuroblastomas; parece existir una fuerte correlación entre la amplificación de N-myc, el estadio avanzado y el mal pronóstico.

- La amplificación del gen c-erb B2 en el 30 al 40% de los cánceres de mama; existe correlación entre la amplificación de c-erb B2 y el pronóstico.