Presentación Tema 12: Especialización Celular PDF

TEMA 12. ESPECIALIZACIÓN CELULAR. CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS TEJIDOS ANIMALES Y VEGETALES.  Introducción Durante el desarrollo, un óvulo fertilizado se divide repetidamente para producir muchas células diferentes en un patrón final de gran complejidad y precisión. En última instanci...

TEMA 12. ESPECIALIZACIÓN CELULAR. CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS TEJIDOS ANIMALES Y VEGETALES.  Introducción Durante el desarrollo, un óvulo fertilizado se divide repetidamente para producir muchas células diferentes en un patrón final de gran complejidad y precisión. En última instancia, el genoma determina este patrón, el objetivo de la biología del desarrollo es comprender cómo lo hace. Una nueva vista del desarrollo embrionario, que muestra más de 50.000 células organizadas por parentesco a lo largo del tiempo. El centro azul es el comienzo de la vida. Radiando hacia afuera, emergen tipos de células especializadas. Imagen: Wagner et al. Introducción El genoma es normalmente idéntico en todas las células; las células difieren no porque contengan información genética diferente, sino porque expresan diferentes conjuntos de genes. Esta expresión genética selectiva controla los cuatro procesos esenciales mediante los cuales se construye el embrión: (1) proliferación celular, produciendo muchas células a partir de una sola. (2) especialización celular, creando células con diferentes características en diferentes posiciones. (3) interacciones celulares, coordinando el comportamiento de una célula con la de sus vecinas. (4) movimiento celular, reorganizando las células para formar tejidos y órganos estructurados. Introducción Durante la embriogénesis, las células pluripotentes se especializan gradualmente y adquieren distintas funciones y morfologías. Debido a que gran parte del proceso de especificación se controla a través de cambios en la expresión genética, la identificación de las trayectorias transcripcionales que subyacen a la adquisición del destino celular es fundamental para comprender y manipular el desarrollo. Mecanismos moleculares que generan especialización celular La especialización celular depende de cambios en los patrones de expresión génica. Estos mecanismos son estables una vez establecidos. Implica combinaciones de proteínas reguladoras de la expresión génica. Igualmente, los estados de heredados de condensación de la cromatina (heterocromátina / eucromatina) regulan la expresión de genes. Mecanismos moleculares que generan especialización celular El control combinatorio de la expresión génica crea muchos tipos de células diferentes en eucariotas. Un requisito del control combinatorio es que muchas proteínas reguladoras de genes deben poder trabajar juntas para influir en la tasa final de transcripción. Su combinación es fundamental para la especialización, la misma proteína combinada con otras da un tipo celular u otro. Mecanismos moleculares que generan especialización celular Los patrones de expresión genética pueden transmitirse a las células hijas. Una vez que una célula de un organismo se ha diferenciado en un tipo de célula en particular, generalmente permanece especializada de esa manera. Una forma de mantener el tipo celular en los eucariotas es mediante la propagación fiel de las estructuras de la cromatina desde las células madre a las hijas. → CONTROL EPIGENÉTICO metilación, fosforilación, acetilación de histonas, etc. Mecanismos moleculares que generan especialización celular Los patrones de expresión genética pueden transmitirse a las células hijas. Los estados de heredados de condensación de la cromatina (heterocromátina / eucromatina) regulan la expresión de genes. Ej: Inactivación del cromosoma X.  Mecanismos moleculares que generan especialización celular Metilación del ADN Secuencias CG Normalmente en citosinas, en replicación las hebras hijas no van a estar metilada, pero la una enzima, la metilasa que produce la metilación, la cromatina se condensa por acción de proteínas y no se produce transcripción. Metilación del ADN Metilación del ADN Mayor tasa de metilación: durante la generación del blastocisto y la especialización celular. Mecanismos moleculares que generan especialización celular Los patrones de expresión genética pueden transmitirse a las células hijas. También pueden heredarse copias de proteínas reguladoras unidas a la cromatina original. Genes homeóticos Codifican para factores de transcripción que regulan la especialización del eje anteroposterior de animales Genes homeóticos Genes homeóticos Genes homeóticos Tejidos animales Los tejidos animales presentan un grado variable de especialización celular, lo cual está directamente relacionado con la función que realizan en el organismo. Un tejido puede estar constituido por células de una sola clase, o por varios tipos de células dispuestas ordenadamente. La histología es el estudio de la estructura microscópica del material biológico y de la forma en la que se realcionan estructural y funcionalmente los distintos componentes individuales. Necesaria par comprender e identificar la existencia de procesos fisiológicos anormales que producen enfermedades. Tejidos animales Tejidos animales Estudios transcripcionales Tejidos animales Tejidos de revestimiento y protección Epitelial y glandular Recubren todas las superficies de contacto con el medio. Células secretoras. Se conocen genéricamente como epitelios. La función principal de la mayoría de los epitelios de revestimiento es la actuar como barrea para protección o filtración/incorporación selectiva de moléculas. Tejidos animales Tejidos de revestimiento y protección Tejido epitelial Está formado por células estrechamente unidas de modo que tienen poca o ninguna sustancia intercelular, lo que le confiere su cohesión característica. Se encuentra cubriendo superficies externas o revistiendo superficies internas, mostrando polaridad en relación con su posición. Tejidos animales Tejidos de revestimiento y protección Tejido epitelial Estas células provienen de tres capas germinales: Del ectodermo proviene la mayor parte de la piel y revestimiento de las cavidades naturales (ano, boca, fosas nasales, poros de la piel). Del endodermo el epitelio de casi todo el tubo digestivo y el árbol respiratorio, también el hígado y páncreas. Del mesodermo todo el epitelio restante como el de los riñones y órganos reproductores. Tejidos animales Tejidos de revestimiento y protección Tejido epitelial UNIONES ESTRECHAS O ZÓNULA OCLUDENS Barrera de impermeabilidad impidiendo el libre flujo de sustancias entre células. DESMOSOMAS Unen los citoesqueletos de filamentos intermedios de células adyacentes. Tejidos animales Tejidos de revestimiento y protección Tejido epitelial ZONULA ADHERENS Unen los citoesqueletos de actina de células adyacentes. Tejidos animales Tejidos de revestimiento y protección Tejido epitelial Los epitelios están sujetos a una membrana basal Colágeno 4  Tejidos animales Tejidos de revestimiento y protección Tejido glandular Células especializadas en la función secretora. Derivan del epitelio durante el desarrollo embrionario. Las glándulas exocrinas liberan sus secreciones a una cavidad interna o al exterior del organismo. Las glándulas endocrinas no tienen conductos y secretan sus productos, como hormonas y proteínas, al espacio extracelular, desde donde pasan al torrente sanguíneo.  Tejidos animales Tejidos conectivos Se originan a partir del mesénquima. Son los tejidos más abundantes del cuerpo humano. Sostén formando el esqueleto y rellenar los huecos que dejan entre sí otros tejidos o los diversos órganos. Tejido conjuntivo Dos variantes: Conjuntivo laxo: El principal. Recorrido por capilares sanguíneos y linfáticos. Colágeno y fibras elásticas, acido hialurónico, proteoglucanos, etc. Presencia de fibroblastos. Polisacáridos efecto sostén que retienen el agua, se hinchan: Conjuntivo fibroso: Predomina el colágeno. Tendones y otras estructuras fibrilares. Tejidos animales Tejidos conectivos Hidroxilación de prolinas Tejidos animales Tejidos conectivos Colágeno tipo II Tejido cartilaginoso Diferenciación del tejido conjuntivo en el que las células mesenquimáticas han originado un tipo celular especial denominado “condrocito”. Sintetiza agrecanos y colágeno: cartílago Tejidos animales Tejidos conectivos Tejido óseo El tejido óseo es un tejido de sostén cuya sustancia fundamental ha sufrido una mineralización con fosfato cálcico. Las células óseas son los osteocitos, que derivan de células conjuntivas o cartilaginosas transformadas en óseas por impregnación de sales cálcicas. Además, están los “osteoclastos”, células encargadas de la destrucción del hueso. al liberar proteasas y colagenasas, lo que está relacionado con los niveles de calcio en sangre. La sustancia intercelular, ocupa la mayor parte del tejido. Comprende una porción orgánica (osteína) y una porción inorgánica impregnada de sales cálcicas que proporciona dureza y fragilidad al hueso.  Tejidos animales Tejidos conectivos Tejido óseo Dos variedades: Compacto, que se localiza en la periferia de los huesos cortos y en la diáfisis (parte central) de los huesos largos. Óseo esponjoso, formado por una trama esponjosa cuyos huecos están rellenos de médula roja, con una importante función hematopoyética, que se localiza en la epífisis de los huesos largos y en el interior de los cortos y anchos. Tejidos animales Tejidos conectivos Tejido adiposo Está integrado por fibras de colágeno y elastina y gran cantidad de células adiposas. Tejidos animales Tejidos conectivos Tejido sanguíneo Presenta como característica fundamental el tener tanta sustancia intercelular líquida coloidal, que es un tejido fluido. Tejidos animales Tejidos musculares Muestran una especialización citoplasmática fibrilar muy acusada, que es la que les permite la contracción, la cual se manifiesta en forma de movimiento de los órganos. Miocitos. Tejidos animales Tejidos musculares Tejido muscular estriado: Fibras musculares con forma alargada y fina. Contracción voluntaria. Tejido muscular liso: Miofilamentos forman haces. Contracción involuntaria y lenta. Tejido muscular estriado cardiaco: Características intermedias entre liso y estriado. Tejidos animales Tejidos nerviosos Tejidos vegetales Tejidos vegetales Se denomina cotiledón a la primera hoja que surge en el embrión de una planta fanerógama (espermatófitas). Tejidos vegetales Los principales tejidos de las plantas vasculares están Casi todas de sus células son pluripotentes, estas células están en continua organizados en grandes unidades conocidas como Sistemas división de Tejidos y están presentes en la raíz, tallo y hojas. Los tejidos pueden dividirse en dos categorías: a) Tejidos meristemáticos cuyas células se dividen y se multiplican constantemente. b) Tejidos permanentes cuyas células no se dividen ni crecen tan activamente. Tejidos vegetales Meristemos- una masa de células indiferenciadas en división activa. Los meristemos permiten el crecimiento continuo o indeterminado de las plantas. Las células meristemáticas son células totipotentes, están continuamente dividiéndose por mitosis y posteriormente se diferencian para originar el espectro entero de tipos celulares de una planta adulta. Tejidos vegetales Meristemo primario Ápice de la raíz Acofia Brote apical del tallo Bracteas, yema apical y yemas aéreas Tejidos vegetales Meristemo secundario Deriva del meristemo primario, cuando la planta tiene que crecer, el meristemo secundario crece lentamente hacia fuera El cámbium: se encuentra localizado en el cilindro central. Hay dos tipos: El vascular, entre el floema (corteza interna) y el xilema (médula o madera), y se encarga de producir tejidos conductores secundarios (floema hacia el exterior y xilema hacia el interior). El intervascular, que produce parénquima. El felógeno: se inicia en la corteza externa y origina corcho hacia el exterior, que es el tejido protector de tallos y raíces de plantas leñosas, reemplazando a la epidermis, y parénquima cortical hacia dentro. Suberificación Tejidos vegetales Organización de los tejidos en sistemas Tejidos vegetales Organización de los tejidos en sistemas Sistema de tejido fundamental (crecimiento) Almacenamiento Protección Sostén Fotosíntesis Sistema dérmico o de protección Forma la cubierta del cuerpo de la planta Sistema vascular Tejido conductor Las hojas, flores, frutos, raíces y tallos se consideran órganos, y en todos aparecen estos tres tipos de sistemas. Tejidos vegetales Tejidos parenquimáticos Pared, empalizada Los parénquimas están formados por células poco diferenciadas, pero con un desarrollo mayor del aparato vacuolar que en las meristemáticas. El nombre alude a su situación entre los restantes tejidos, sirviendo de unión entre ellos. Atendiendo a su función se distinguen el parénquima clorofílico y los parénquimas de reserva. Son células totipotentes: capacidad de dividirse y diferenciarse en otros tipos celulares. Tejidos vegetales Parénquima clorofílico Abundantes cloroplastos → fotosíntesis La variedad llamada parénquima en empalizada se sitúa por debajo de la epidermis del haz de la hoja en una o varias capas de células alargadas y adosadas entre sí. Las células que forman el parénquima lagunar se sitúan por debajo de las células en empalizada y dejan entre ellas grandes huecos por los que circula el aire que penetra por los estomas. Tejidos vegetales Parénquima de reserva Almacenan en sus células sustancias de reserva: azúcares, granos de almidón, etc. Se sitúa en las partes profundas del tallo y de la raíz, y constituyen sus partes carnosas. El parénquima acuífero es una modalidad de reserva cuyas células almacenan el agua en grandes vacuolas, El parénquima aerífero presenta grandes lagunas intercelulares que permiten la circulación del aire en sitios donde escasea (suelos encharcados y pantanosos). Tejidos vegetales Tejidos protectores Dos tipos: el tejido primario procedente de meristemos primarios y forman películas externas - la epidermis e hipodermis-, o películas internas, -endodermis-; y el tejido secundario procedente de meristemos secundarios que vuelven a adquirir la capacidad de división y se presentan en forma de envolturas o placas de corcho. Suberificaciones=corcho (acumulación de liglina) Tejidos vegetales Epidermis La epidermis o tejido epidérmico está formada por una capa de células vivas, dispuestas unas junto a otras sin dejar huecos. Salvo la de las raíces→ cutina → cutícula Menos permeable al agua y gases que las membranas Estoma → Células oclusivas celulósicas, e impide una excesiva evaporación. Optimizan la entrada de agua y aire en la planta. Se cierran ante situaciones de estrés Kiwi Pelos o tricomas Tejidos vegetales Epidermis Incremento de potasio: el estoma se cierra Estomas Tejidos vegetales Tejidos secretores y excretores Formados por agrupaciones de células parenquimáticas o epidérmicas Se agrupan formando estructuras que facilitan la liberación de los productos correspondientes Sustancias aromáticas, latex… Canales resiníferos Resina Parte externa de la planta, los compuestos salen al exterior. Los compuestos pueden ser de defensa. Tejidos vegetales Tejidos de sostén Colénquima: agrupadas en hebras o cilindros, actúan de soporte de las partes más jóvenes de la planta: tallo, hojas, flores y partes en crecimiento. Pared primaria reforzada con pectina y carente de lignina. Carecen de pared secundaria. Proporcionan un soporte flexible sin restringir el crecimiento. Tiene generalmente posición periférica, ubicado directamente debajo de la epidermis o separado de ella por una o dos capas de células Tejidos vegetales Tejidos de sostén Esclerénquima: paredes de células muertas que sostienen las partes carentes de crecimiento, constituyen el esqueleto de la planta. Pared primaria y secundaria, reforzada por la presencia de lignina. Hay dos tipos: esclereidas y células fibrosas. Las esclereidas: más cortas que las fibras, con forma irregular, de pared muy gruesa y lignificadas. Ej cubierta de nueces, pistachos, en peras. Las fibras están dispuestas agrupadas, son alargadas y estrechas Tejidos vegetales Tejidos conductores → Sistema vascular Esta inmerso en el sistema fundamental. Transporta las sustancias necesarias por toda la planta a través de dos tejidos complejos: el xilema y el floema. El floema transporta los carbohidratos formados durante la fotosíntesis, y proporciona soporte estructural. El xilema transporta agua y minerales desde las raíces hasta los tallos y hojas, y da sostén estructural.  Tejidos vegetales Tejidos conductores → Sistema vascular El xilema está formado por 4 tipos celulares: Traqueidas Tráqueas o vasos Células parenquimáticas del xilema Fibras de esclerénquima Tráqueas Traqueidas Tejidos vegetales Tejidos conductores → Sistema vascular El floema, compuesto por 4 tipos celulares: Elementos del tubo criboso Criba moléculas, intercambio Células acompañantes Células parenquimáticas del floema Fibras Placas cribosas  Tejidos vegetales Los elementos del tubo criboso son las células transportadoras del floema. Las células del floema son células vivas en su madurez. A pesar de estar vivas las células del elemento criboso carecen de núcleo, ribosomas, vacuola y de elementos del citoesqueleto, sí presentan plástidos y mitocondrias, y el citoplasma recibe el nombre de mictoplasma. Los elementos le quitan La reducción en elementos celulares permite más fluidez fácilmente la circulación de nutrientes. Las células acompañantes se comunican con los elementos del vaso criboso a través de los plasmodesmos. El núcleo y los ribosomas de las células acompañantes son de utilidad para los elementos del vaso criboso. Tejidos vegetales Los elementos del tubo criboso son las células transportadoras del floema.