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1. DIVISIONES CELULARESEn los procariontes el proceso de divisin es sencillo y recibe el nombre de fisin binaria o simplebiparticin. En cambio, en los eucariontes el proceso divisional es mucho ms complejo, debido aque en los eucariontes el ADN est organizado en forma de cromatina, la que se compacta antesde llevarse a efecto la divisin del material gentico propiamente tal, formando unidadesdenominadas cromosomas. A pesar de las diferencias observadas entre procariontes yeucariontes, existen numerosos puntos en comn entre la divisin celular de ambos tipos de

clulas. Todas las clulas deben pasar por cuatro etapas.1. Crecimiento2. Duplicacin del ADN.3. Separacin del ADN.4. Formacin de clulas "hijas" con lo que finaliza la divisin celular.

Divisin en procariontesLos procariotas se reproducen tpicamente por fisin binaria o simple biparticin. Una clula "madre"duplica su material gentico y celular, que se reparte equitativamente dando lugar a dos clulas "hijas"genticamente idnticas a la original. Se trata de una reproduccin asexual. Luego de numerosasmultiplicaciones a partir de una clula, se obtiene un clon o colonia de clulas iguales. En este caso, losgenes se transfieren verticalmente, de generacin en generacin, de la clula madre a las clulas hijas.

Divisin en eucariontesLa divisin celular en eucariontes es un proceso complejo, regulado por numerosos genes. Engeneral, cuando una clula eucarionte es estimulada para dividirse, sta debe iniciar una serie deprocesos secuenciales, que en definitiva culminan con la divisin celular. Dado que esta secuenciade procesos siempre debe darse, se habla de un ciclo celular (Figura 2). As, toda vez que unaclula es estimulada para dividirse repite paso a paso lo experimentado por las clulas que a suvez la originaron. Es importante recordar, que las clulas originadas en estas divisiones songenticamente idnticas entre s e idnticas con las clulas precursoras (progenitoras). Por esto,puede afirmarse que las clulas formadas constituyen clones de las clulas anteriores.

Reproduccinasexual

Las bacterias se multiplican por biparticin o divisin binaria, tras lareplicacin del ADN, que est dirigida por la ADN polimerasa de losmesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversalque separa las dos nuevas bacterias (Simple divisin).

Figura 1 . El material gentico se reparteequitativamente entre las clulas hijas de lasclulas procariontes, gracias a una estructuramembranosa denominada mesosoma que formaparte de la membrana.

cromosoma

Replicacin

mesosoma

divisin

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Ciclo celular.

Figura 2 . Ciclo Celular.

La duracin del ciclo celular es variable, dependiendo del tipo de clula, de los nutrientes y de latemperatura. Por ejemplo, en condiciones ptimas de cultivo, una ameba tiene un ciclo celular deunas 10 horas, un ciliado de 2-3 horas y clulas de mamfero, en promedio, unas 24 horas.

El ciclo vital de una clula se divide en dos fases muy definidas:

Interfase

Divisin o fase M.

Interfase

La interfase es de gran importancia para el adecuado desarrollo del ciclo celular. No es unmomento de reposo, pues en ella tiene lugar una gran actividad metablica , caracterizada porla sntesis de importantes tipos de macromolculas e incluso la duplicacin de organelos celulares.La interfase se puede subdividir para su estudio en tres periodos: G1, S y G 2.

Figura 3 . Interfase.

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G1: este periodo sigue a la mitosis anterior y corresponde a la fase de crecimiento celular. Nose aprecian los cromosomas, ya que el material gentico se encuentra disperso en el interiordel ncleo celular en forma de cromatina (ADN asociado a mltiples tipos de protenas de lasque sobresalen las Histonas). Los genes se transcriben de acuerdo con los requerimientosmetablicos que presenta la clula en cada momento. En el citoplasma se suceden losdiferentes procesos metablicos y los organelos celulares se multiplican, mientras la clula

crece.

Es en G 1, una vez que la clula ha crecido, donde deber decidir si inicia un nuevo caminoque la lleve a volver a dividirse o bien, se encamine hacia un estado no proliferativo (llamadoestado G 0). Este ltimo estado se caracteriza por la adquisicin de funciones especficas decada tipo de tejido en el individuo pluricelular (diferenciacin celular). Si la clula es estimuladapara iniciar un nuevo proceso divisional, la clula inicia las sntesis de sustancias que serequerirn en la siguiente fase.

No hay sntesis de ADN, s puede haber reparacin del DNA daado.

S: Es el perodo de sntesis de ADN. En l, la doble hlice se abre en diversos puntos(horquillas de replicacin) donde se inicia la sntesis del ADN (replicacin del ADN).

G2: periodo que antecede a la mitosis. En este periodo el ADN ya est duplicado, es decir, laclula contiene el doble de ADN que una clula en estado G 1. Adems, al final de este perodose inicia un lento pero sostenido empaquetamiento que conducir, durante la mitosis, a laformacin de los diferentes cromosomas.

Tambin existe reparacin del DNA daado y comienza la sntesis de protenas necesarias parala conformacin de la cromatina que inicia lentamente su enrollamiento y compactacin.

FASE M

Es la ltima etapa de ciclo celular y culmina produciendo a la vez dos sucesos; mitosis ycitocinesis , en la que los cromosomas y el contenido citoplasmtico (organelos) se distribuyenequitativamente entre las clulas hijas. En esta fase no se aprecia actividad metablica, laclula est comprometida con la divisin.

La Mitosis corresponde a la divisin del ncleo , por ello es importante recalcar que una clulano se divide por mitosis, sino que en la divisin celular el material gentico primero se reparteequitativamente y ese proceso recibe el nombre de mitosis. Recuerda que puede haber mitosis yno citodiresis, en cuyo caso no ha existido divisin celular.

Aunque la mitosis es un proceso continuo se acostumbra a dividirlo para su estudio y

reconocimiento en cuatro fases distintas llamadas: profase, metafase, anafase y telofase (Figura 4).Se puede destacar que aunque el estudio lo haremos en una clula animal, este proceso seproduce de una manera similar en las clulas de otros tipos de eucariontes, incluidos vegetales.

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5Figura 5. Profase.

centrmero concinetocoros unidos

envoltura nuclear se desorganizaenvoltura nuclear intacta

Figura 4 . Fases de la mitosis.

a) ProfaseEs la fase ms larga y en ella suceden una serie de fenmenos tanto en el ncleo como en elcitoplasma. La envoltura nuclear empieza a fragmentarse y los nuclolos van desapareciendoprogresivamente (Figura 5).

zona o placaecuatorial

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centrosoma(polo del huso) cinetocoro

microtbulos astrales microtbulos cinetocricos microtbulos apolares

Durante la mayor parte de la vida de una clula eucarionte, el ADN se encuentra confinado en elncleo asociado a protenas y ARN, constituyendo cromatina. Sin embargo, cuando las clulasestn en divisin, la cromatina se compacta formando estructuras discretas visibles almicroscopio, los cromosomas. La compactacin de la cromatina es tal que el cromosoma esaproximadamente 10.000 veces ms corto que la macromolcula de ADN que contiene.

Puesto que el ADN se duplic en el periodo S de la interfase, cada cromosoma est formado pordos cromtidas, las que se mantienen unidas por el centrmero. Cada cromtida est constituidapor una fibra de cromatina idntica a la de la otra cromtida. Cada fibra de cromatina porta unamacromolcula de ADN bicatenario.

En las clulas animales un par de centrolos (ubicados en el centrosoma ) se han duplicado eninterfase (fase S y G 2) y han dado lugar a dos pares de centrolos que constituirn los focos de lossteres (distribucin radial de microtbulos). Los dos steres que al principio estn juntos seseparan a polos opuestos de la clula y los haces de microtbulos se alargan y forman un husomittico o huso acromtico bipolar .

Las clulas vegetales no tienen centrolos y el huso acromtico se forma a partir del centrosomaacentriolado . Estos husos sin centrolo se llaman husos anastrales y estn menos centrados enlos polos. En este punto, es importante hacer notar que en las clulas animales, en las que se handestruido los centrolos, la mitosis se lleva a efecto normalmente.

b) Metafase

El huso mittico ya est perfectamente desarrollado. Los cinetocoros de los cromosomasinteraccionan por medio de unos microtbulos con los filamentos del huso y los cromosomas sonalineados en la placa ecuatorial de la clula o placa metafsica . En esta fase los cromosomasse encuentran todos en la zona ecuatorial, orientados perpendicularmente a los microtbulos queforman el huso acromtico constituyendo la denominada placa ecuatorial (Figura 6).

Figura 6. Placa ecuatorial.

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Figura 9 . Citocinesis de clula vegetal.

los microtbulos cinetocricosse acortan a medida que lacromtida (cromosoma) esarrastrada hacia los polos

microtbulo polaralargndose

microtbulocinetocricoacortndose

microtbulo astral

Se organiza laenvolutra nuclear

Duplicacincromosmica

(Fase S)

Centrmero

Separacin decromtidashermanas

Cromtidashermanas

0,5 m

c) Anafase

Los cinetocoros se separan y cada cromtida es arrastrada hacia un polo de la clula. Elmovimiento se produce por un desensamblaje de los microtbulos, fundamentalmente a nivel delos cinetocoros. Al desplazarse cada cromtida, sus brazos se retrasan formando estructuras en Vcon los vrtices dirigidos hacia los polos (Figura 7).

d) TelofaseLos cromosomas son revestidos por fragmentos del retculo endoplasmtico que terminarn

soldndose para constituir la envoltura nuclear. Poco a poco los cromosomas vandesenrollndose y se desfiguran adquiriendo el ncleo un aspecto cada vez ms interfsico, losnuclolos comienzan a reaparecer. Los microtbulos del huso se agrupan en haces por la aparicinen la regin media de cilindros de una sustancia densa y pierden sus conexiones con los polos.Finalmente los cilindros se fusionan en un solo haz y la clula se divide en dos.

CitocinesisLa divisin del citoplasma se inicia ya al final de anafase y contina alo largo de la telofase. Se produce de manera distinta en las clulasanimales y en las vegetales. En las clulas animales tiene lugar porsimple estrangulacin de la clula a nivel del ecuador del huso. Laestrangulacin se lleva a cabo gracias a protenas ligadas a la membranaque formarn un anillo contrctil (Figura 8).

Figura 7. Anafase.

Figura 8 . Citocinesis de clula animal.

par de centrolos queidentifican la localizacindel centrosoma

anillo contrctil que generael surco de segmentacin

envoltura nuclear completaque rodea los cromosomasen descondensacin

reparacin del nucleolo

cuerpo medio: regin de

soplamiento de microtbulos

restos comprimidos de losmicrotbulos polares del huso

nueva formacin delconjunto de microtbulosinterfsicos nucleadospor el centrosoma

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En las clulas vegetales aparece un sistema de fibras formado por microtbulos en forma debarril: el fragmoplasto . En su plano ecuatorial se depositan pequeas vesculas que provienen delos dictiosomas del aparato de Golgi. Estas vesculas contienen sustancias pcticas que formarnla lmina media . Todo ello crece de dentro a fuera. La divisin no es completa entre ambasclulas hijas, mantenindose algunos poros de comunicacin: los plasmodemos . Posteriormentese depositan el resto de las capas que forman la pared celular. Es ms, cada clula hija depositar

a su alrededor una nueva pared celular. Las paredes celulares de las clulas vegetales se estiran yse rompen permitiendo a las clulas hijas crecer (Figura 9).

2. CROMOSOMAS Y ADN DURANTE EL CICLO CELULAR

Cuando una clula se encuentra en mitosis, el ncleo se desorganiza y se visualizan loscromosomas, en cambio, durante la interfase o en estado de reposo proliferativo (fuera del ciclocelular: G0), las clulas presentan un ncleo bien definido y es imposible observar cromosomas.Sin embargo, esta situacin puede modificarse en el laboratorio, obligando a una clula eninterfase a condensar su ADN y formar cromosomas (Figura 10).

Figura 10 . Cromosomas inducidos en distintas etapas de la interfase.

Como se aprecia en el esquema anterior, si una clula en fase G 1 es obligada experimentalmente a formar cromosomas (cromosomas inducidos), stos se aprecian alargados yformados por una sola cromtida. Recuerda que los cromosomas formados en profase estnconstituidos por dos cromtidas (cromosomas dobles). Podramos decir que la cantidad de

cromosomas formados en G 1 coincide con la cantidad de macromolculas de ADN (uncromosoma una macromolcula de ADN) . Esta situacin cambia en G 2, en la cual loscromosomas inducidos se parecen a los formados naturalmente en mitosis (poseen doscromtidas) Figura 11. As, en G 2 cada cromosoma inducido est constituido por dosmacromolculas de ADN (un cromosoma dos macromolculas de ADN) .

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El nmero de cromosomas por clula es igual al nmero de centrmeros y el nmero demolculas de ADN equivale al nmero de cromtidas (Figura 12).

Figura 12. Comparacin del nmero de cromosomas y de molculas de ADN durante el curso del ciclocelular

Figura 11. Estructura de un cromosoma eucarionte.

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3. PLOIDA

Si se preguntara, cuntos cromosomas podemos observar en una clula humana de mujer enmetafase?, la respuesta sera 46, lo cual no sera sorpresa. Pero, si la pregunta fuera, en trminoscoloquiales, cuntos cromosomas diferentes podemos encontrar en aquella clula?, la respuestasera otra, en este caso diramos 23. Porqu dos respuestas distintas? Para entender esto,

tendremos que tener en cuenta que una clula humana lleva duplicada su informacin gentica,diramos que sus cromosomas estn literalmente repetidos. Portamos para cada tipo decromosomas dos unidades, una materna y otra paterna ( cromosomas homlogos ). En generallos dos cromosomas de un par homlogo se parecen en su estructura y tamao y cada unocontiene informacin gentica para el mismo conjunto de caractersticas hereditarias. Por ejemplosi un gen de un cromosoma particular codifica una caracterstica como el color del cabello otro gendenominado alelo en la misma posicin (locus), en su cromosoma homlogo tambin codifica elcolor del cabello, sin embargo no es necesario que los alelos sean idnticos: uno puededeterminar el cabello negro y el otro alelo el cabello rubio (Figura 13). Como se observa si unaclula posee doble informacin gentica es diploide (2n) pero no todas las clulas eucariontesson diploides: las clulas reproductoras como los vulos y los espermatozoides poseen un sloconjunto de cromosomas clulas denominadas haploides (n). Las clulas haploides poseen unasola copia de cada gen.

Por qu el proyecto Genoma Humano en su estudio consider, de los 46cromosomas, slo 22 cromosomas autosmicos y el par de cromosomassexuales (X e Y)?

Figura 13. Un organismo diploide posee dosalelos ubicados en un par de cromosomashomlogos.

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4. VARIACIN DE LA CANTIDAD DE ADN (c) DURANTE UN CICLOCELULAR .

Anteriormente se hizo hincapi que una misma clula puede mantener la cantidad de cromosomas(mantener la ploida) y sin embargo, ver modificado su contenido de ADN (Figura 14).

Figura 14. Cantidad de ADN durante el ciclo celular.

CariotiposPara estudiar la constitucin cromosmica de un individuo, y, por extensin, la dela especie a la cual pertenece, los cromosomas son fotografiados a partir de clulasdetenidas en metafase, la fase ms adecuada para la observacin de loscromosomas. Para ello se rompe la clula, por ejemplo: mediante choque osmtico,los cromosomas se tien, se aplastan para que se extiendan y a continuacin sefotografan, se ordenan de mayor a menor tamao en parejas de homlogos. Luegose usa un segundo criterio que corresponde a la ubicacin del centrmero yfinalmente los pares homlogos se enumeran, en este ejemplo, del 1 al 22 lospares de cromosomas autosmicos y sin numerar el par sexual. Este ordenamientose denomina cariotipo.

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En rigor, la cantidad de ADN de una clula se expresa en masa (picogramos, pg).

Las clulas que se encuentran en G 1 o que se encuentran en reposo proliferativo (G 0), formaran,si fuesen inducidos, cromosomas simples. En consecuencia, por cada cromosoma habra unamacromolcula de ADN. En la especie humana, por ejemplo, 46 cromosomas y 46macromolculas de ADN. Diramos que por cada n habra un nmero idntico de ADN, quellamaremos c . Luego como la clula humana es diploide es 2n y tendra, 2c en cantidad deADN. Sin embargo, esto puede cambiar, dado que durante la fase S se duplica la cantidad de ADN

y no se altera la cantidad de cromosomas. As, en G 2 se induciran cromosomas de aspecto similara los formados en Profase, cromosomas dobles; es decir, en G 2 por cada n habr 2c, porconsiguiente diramos que estamos en presencia de una clula 2n y 4c.

5. CONTROL DE LA DIVISIN CELULAR

Durante el proceso de divisin celular la clula pasa por al menos tres puntos de control(checkpoints). Estos puntos son responsables de verificar la integridad del material gentico,reparando daos producidos durante la sntesis de ADN o durante la mitosis (figura 14), ellos son:

Punto de control G1 , en este punto el sistema de control de la clula pondr en marcha elproceso que inicia la fase S. El sistema evaluar la integridad del ADN (que no este daado), lapresencia de nutrientes en el entorno y el tamao celular. Aqu es donde generalmente actan lasseales que detienen el ciclo (arresto celular).

Punto de control G2 , en l se pone en marcha el proceso que inicia la fase M. En este punto, elsistema de control verificar que la duplicacin del ADN se halla completado (que no estedaado), si es favorable el entorno y si la clula es lo suficientemente grande para dividirse.

Punto de control de la Metafase o del Huso , verifica si los cromosomas estn alineadosapropiadamente en el plano metafsico antes de entrar en anafase. Este punto protege contraprdidas o ganancias de cromosomas.

Figura 15 . Puntos de Control e Ingreso de la informacin reguladora al Sistema de Control del Ciclo Celular.

Entrada en MSalida de M

Punto de control G 2

est todo el ADN replicado?maquinaria de la replicacin del ADNes favorable el entorno?entornoEs la clula bastante grande?crecimiento celular

Punto de control de la Metafase

Estn todos los cromosomasalineados en el huso?maquinaria de la mitosis

Punto de control G 1

es la clula bastante grande?crecimiento celulares favorable el entorno?entornoInicio

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6. CNCER

El cncer no es una enfermedad, sino ms bien muchas enfermedades, de hecho, hay 100 tiposdiferentes de cncer. Estos diferentes tipos de cncer se desarrollan a partir de clulas normales,proceso que se denomina transformacin . El primer paso de ste es la iniciacin en donde uncambio en el material gentico de la clula la prepara para ser transformada en cancerosa. Estecambio es causado por un agente carcingeno el que puede ser un producto qumico, un virus,radiacin o luz solar, etc., pero no todas las clulas son igualmente sensibles a los agentescarcingenos. Una alteracin provocada por un agente a nivel gentico en la clula, conocidocomo promotor, pueden aumentar la posibilidad de que las clulas se conviertan en cancerosas. Elsiguiente paso es la promocin , donde una clula que ha iniciado su cambio se transforma encancerosa. La promocin no tiene efecto sobre las clulas que no han sido sometidas al procesode iniciacin. Por lo tanto, son necesarios varios factores, a veces la combinacin de una clulasensible y un agente cancergeno para causar el cncer.

Las clulas tumorales presentan un set especfico de caractersticas que las distinguen de lasclulas normales. Estas caractersticas le permiten a cada clula individual formar una masa detumor y eventualmente invadir a otras partes del cuerpo.

Las clulas tumorales experimentan cambios morfolgicos y estructurales .Generalmente son ms redondeadas que las normales, porque se han alterado las molculasde adhesin celular que posibilitan las uniones intercelulares. La reducida adhesividadintercelular y las alteraciones en el citoesqueleto contribuyen a sus cambios morfolgicos.

Las clulas cancerosas tienen un ndice mittico elevado , es decir se dividen con mayorrapidez que las normales. Estas se multiplican en ausencia de factores estimulantes delcrecimiento, requeridos por las clulas normales para su proliferacin. Sin embargo, las clulascancerosas sintetizan sus propios factores de crecimiento que actan en forma autocrina yparacrina, estimulando las clulas tumorales circundantes. Por lo tanto se ha producido enellas una alteracin del ciclo celular, con modificacin de los reguladores naturales de lamitosis. Esto se evidencia en cultivos in vitro de clulas tumorales, las cules han perdido lainhibicin por contacto.

Protena p53, el guardin del genoma

Como hemos mencionado en los prrafos precedentes, tanto en el punto de control G 1 como G 2se verifica la integridad del ADN. Ante la presencia de ADN daado se genera una seal queretrasa la entrada en fase M. El mecanismo depende de una protena llamada p53 , que seacumula en la clula en respuesta a las alteraciones de ADN, deteniendo el sistema de controlen G 1 y por lo tanto impidiendo la posterior entrada en mitosis. El gen p53 es uno de los genessupresores de tumores ms conocidos, que no slo detiene el ciclo (arresto celular), sinotambin participa en la apoptosis (muerte celular programada) forzando a las clulas alsuicidio cuando el dao en el ADN es irreparable.

Las clulas que presentan los dos alelos del gen p53 mutados (recuerda que somosdiploides), tendrn protena p53 no activa y por lo tanto continuarn dividindose a pesar deldao en su genoma, por lo tanto desarrollarn cncer . Las mutaciones del gen p53 presentauna alta incidencia en la mayora de los cnceres humanos (aproximadamente un 50% de loscnceres humanos muestran alteraciones en el gen p53).

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Existe una relacin ncleo citoplasmtica elevada, con nuclolos prominentes y mitosisabundantes.

Las clulas tumorales malignas pueden desprenderse del tumor primario, pasar a la circulaciny formar tumores secundarios en otros rganos, fenmeno denominado metstasis.

Las clulas cancerosas son angiognicas , es decir que generan factores que inducen laformacin de nuevos vasos sanguneos a fin de suministrarle los recursos materiales yenergticos para su desarrollo y metstasis secundarias.

No todos los tumores son cancerosos. Los tumores pueden ser benignos o malignos. Los tumoresbenignos no son cancerosos. Generalmente se pueden extraer (extirpar). En la mayora de loscasos, estos tumores no vuelven a crecer. Las clulas de los tumores benignos no se diseminan oriegan a otros tejidos o partes del cuerpo. En cambio los tumores malignos son cancerosos. Lasclulas en estos tumores pueden invadir el tejido a su alrededor y diseminarse (regarse) a otrosrganos del cuerpo (Metstasis) (Figura 16).

Figura 16. Apoptosis, tumores cancerosos y metstasis.

Eliminacin espontnea declulas anormales (apoptosis)represin del cncer

Clulas normales Tumor local

Clulas que migran aotros rganospudiendo provocartumores secundarios

Clula cancerosa(mitosis aceleradas)

Agentes cancerigenos (virus, rayos X,hidrocarburos, tabaco, etc.

Metstasis

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Bases Genticas del Cncer

El cncer puede aparecer al provocarse daos en el material gentico o mutaciones en un grupode genes que regulan la normal reproduccin celular. Cuando se producen mutaciones en losprotooncogenes , se transforman en oncogenes . Adems estn los genes supresores o

inhibidores de tumores llamados antioncogenes , los que se inactivan. Tambin se altera elfuncionamiento de una serie de genes que regulan la migracin celular y por lo tanto, sepromueven la invasin a los tejidos.

Causas del Cncer

Estn los factores hereditarios y los ambientales . Menos del 20% de los cnceres son de causahereditaria y casi un 80% de esta patologa son de causa ambiental (virus, radiaciones,alimentaria, etc.). A continuacin se presenta una tabla que resume los factores causantes delcncer.

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Factores Caractersticas

Hereditarios

En algunos, la fragilidad intrnseca cromosmica conlleva un riesgoelevado de cncer. Algunas formas de cncer son de mayor frecuenciafamiliar; como por ejemplo el cncer de mama. El cncer de colon esms frecuente en las familias con tendencia a presentar plipos decolon.

Virales : Los virus oncognicos pueden insertar sus genes en diferenteslugares del genoma animal. Un oncogen viral se inserta en conexincon un oncogen celular , influye en su expresin e induce cncer .Los oncogenes tienen una localizacin dentro del cromosoma prximos alos puntos frgiles o puntos de ruptura.En el ser humano: el virus de Epstein-Barr se asocia con el linfomade Burkitt y los linfoepiteliomas ; el virus de la hepatitis con elhepatocarcinoma ; y el virus herpes tipo II, virus del herpesgenital y virus papiloma humano con el carcinoma de crvix . Todosestos virus asociados a tumores humanos son del tipo DNA .

Radiaciones : Las radiaciones ionizantes produce cambios en el DNA ,como roturas o trasposiciones cromosmicas Acta como iniciadorde la carcinognesis, induciendo alteraciones que progresan hastaconvertirse en cncer despus de un periodo de latencia de varios aos.

Productos Qumicos : Algunos actan como iniciadores . Losiniciadores producen cambios irreversibles en el DNA.

Otros son p romotores , no producen alteraciones en el DNA, pero s unincremento de su sntesis y una estimulacin de la expresin delos genes . Su accin slo tiene efecto cuando ha actuado previamenteun iniciador, y cuando actan de forma repetida. El humo del tabaco, porejemplo, contiene muchos productos qumicos iniciadores y promotores.El alcohol es tambin un importante promotor. Los carcingenosqumicos producen tambin roturas y translocacionescromosmicas .El humo de tabaco, inhalado de forma activa o pasiva; es responsable decerca del 30% de las muertes por cncer.

Inmunes : Algunas enfermedades o procesos que conducen a unasituacin de dficit del sistema inmunolgico son la causa del desarrollode algunos cnceres. Esto sucede en el SIDA, enfermedades deficitariasdel sistema inmunolgico congnitas, o debido a la administracin defrmacos inmunodepresores.

Ambientales

Alimentarios : Dieta con un alto contenido en grasas saturadas y pobreen fibra, es decir, en frutas y verduras puede ser responsable del 40%de los casos de cncer.

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Qu son las clulas madre?

Podra decirse que las clulas madre son clulas que no tienen un papel asignado en elorganismo. De la misma forma que un actor espera la llamada de un casting que le asigneun papel, las clulas madre esperan una seal que les diga en qu se tienen que convertir,ya que son capaces de originar muchos tipos de clulas diferentes. Este proceso es lo quese conoce como diferenciacin celular o transformacin. Mientras esa seal llega, lasclulas madre aguardan pacientemente y se dividen en forma lenta, constante eindefinidamente para originar nuevas clulas madre.

Las clulas madre se han clasificado en clulas madre embrionarias o totipotencialesy clulas madre rgano-especficas o pluripotenciales .

Clula madretotipotenciales

Clula madrepluripotentes

otras clulasmadre especializadas

Clulas madre sanguneas

Glbulosrojos Plaquetas

Glbulosblancos

Clulasespecializadas

Las clulas madre embrionarias o totipotenciales derivan de la masa celular internadel embrin de hasta 16 clulas y son capaces de generar TODOS los diferentes tiposcelulares del cuerpo.

Clulas madreEmbrionarias

en cultivo

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En cambio las clulas madre rgano-especficas o pluripotenciales derivan, tras muchasdivisiones celulares, de las clulas madre embrionarias y son capaces de originar las clulas de unrgano concreto en el embrin, y tambin, en el adulto. El ejemplo ms claro de clulas madrergano-especficas, es el de las clulas madre hematopoyticas, que son capaces de generartodos los tipos celulares de la sangre y del sistema inmune. Pero estas clulas madre existen enmuchos ms rganos del cuerpo humano como la piel, tejido graso subcutneo, msculo cardaco

y esqueltico, cerebro, retina, pncreas, etc. Al da de hoy, se han conseguido cultivar(multiplicar) estas clulas tanto in-vitro (en el laboratorio), como in-vivo (en un modelo animal)utilizndolas para la reparacin de tejidos daados.

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7. CLONACIN

La clonacin puede definirse como el proceso por el que se consiguen copias idnticas de unorganismo ya desarrollado , de forma asexual . Estas dos caractersticas son importantes:

Se parte de un animal ya desarrollado, porque la clonacin responde a un inters porobtener copias de un determinado animal que nos importa, y slo cuando es adultoconocemos sus caractersticas.

Por otro lado, se trata de hacerlo de forma asexual . La reproduccin sexual, comoestudiars ms adelante, no nos permite obtener copias idnticas, ya que este tipo dereproduccin por su misma naturaleza genera diversidad.

Por qu es posible la clonacin?

La posibilidad de clonar se plante con el descubrimiento del ADN y el conocimiento de cmo setransmite y expresa la informacin gentica en los seres vivos.

Para entender mejor esto hace falta recordar brevemente cmo est hecho un ser vivo. Un

determinado animal est compuesto por millones de clulas, que vienen a ser como los ladrillosque forman el edificio que es el ser vivo. Esas clulas tienen aspectos y funciones muy diferentes.Sin embargo todas ellas tienen algo en comn: en sus ncleos presentan unas largas cadenas quecontienen la informacin precisa de cmo es y cmo se organiza el organismo: el ADN. Cadaclula contiene toda la informacin sobre cmo es y cmo se desarrolla todo elorganismo del que forma parte .Esto es as por una razn muy sencilla: todas las clulas de unindividuo derivan de una clula inicial, el cigoto. Todas las clulas de un individuo se han generadopor divisin (mitosis y citocinesis) de una nica clula. Entonces, podemos decir que unorganismo pluricelular es un clon del cigoto (Figura 17).

Figura 17. Todas las clulas de un adulto proceden de una clula inicial por divisin y diferenciacin.

clula muscular

clula glndulamamaria clula nerviosa

Clulas embrionarias(poco diferenciadas)

Clulas reproductoras(vulos y espermatozoides)

zigoto

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Cultivo de clulas de ubrede oveja de raza Finn Dorset

Cluladonadora en G0

vuloenucleado

vulode oveja de raza carinegra

Descargaelctrica

FusinCitoplasma

ovular con elncleo de la

clula donadora

Embrin

Transferencia ala madrehusped

Oveja Finn Dorset(Dolly)

Dolly con su madrehusped carinegra

Cmo se clon a Dolly?

Dolly ha sido el primer animal superior clonado, es decir, generado a partir de una cluladiferenciada o somtica, sin que hubiese fecundacin. Esa clula proceda de un cultivo de clulasobtenidas a partir de la ubre de la oveja que se quera clonar. Como hemos dicho antes, lasclulas de un determinado tejido cuando se mantienen vivas fuera del cuerpo -en cultivo-, no danespontneamente embriones, sino ms clulas diferenciadas como ellas: no recuerdan cmo se

lleva a cabo el programa embrionario.

Para lograr que una de esas clulas recuperase la memoria y diera lugar a un nuevo ser, serecurri a una tcnica denominada transferencia nuclear : se tom el ncleo de esa clula, quees la parte que contiene el ADN y por tanto la informacin, y se fusion con el citoplasma de unvulo procedente de otra oveja, al que previamente se haba eliminado el ncleo. Se utiliz unvulo porque es una clula equipada para el desarrollo embrionario, y su citoplasma (el contenidoque rodea al ncleo) vendra a ser de algn modo el entorno adecuado para que el ncleo de laclula adulta se reprogramara. Y, en efecto, as fue: esa clula se transform en un embrin ycomenz el complejo programa embrionario, de manera idntica al que se obtiene por la fusinde un vulo y un espermatozoide. Tras unos das de crecimiento in vitro el embrin se implanten una madre de alquiler y 148 das despus naci Dolly, una oveja genticamente idntica deaquella desde la cual se obtuvo las clulas de la ubre (Figura 18).

Figura 18 . El proceso de obtencin de Dolly fue muy costoso, y en la actualidad no se ha mejorado mucho.Dolly fue el nico resultado positivo de 277 intentos, a partir de los cuales se consiguieron 29 embriones,muchos de estos no llegaron a desarrollarse y otros murieron a poco tiempo de nacer.

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Blastocisto

Masa interna de clulas

de 6 das

La clonacin humana confines teraputicos.

En el ao 1998 dos grupos deinvestigadores en Estados Unidospublicaron la obtencin de clulas madreembrionarias a partir de embrioneshumanos que procedan de fecundacin invitro . Esos embriones estaban en la fasellamada de blastocisto. Los blastocistosson embriones de 5-6 das y que tienenun aspecto esfrico con una cavidadinterna. Se diferencian en ellos lo que espropiamente el embrin (un grupo declulas llamado masa celular interna ),de las clulas que darn lugar a laplacenta (llamadas trofoblasto). Loslogros de estos grupos fueron de tipotcnico: tomaron masas celularesinternas de varios blastocistos(destruyndolos en el proceso) y laspusieron en cultivo. Consiguieron por unlado que esas clulas, llamadas clulasmadre embrionarias , viviesen y sedividieran activamente en cultivo; y porotro, lograron una especializacin dirigidade esas clulas: tratndolas condiferentes factores de crecimientoconsiguieron que dieran lugar a clulas de

piel (ectodermo), pancreticas(endodermo) o musculares cardacas(mesodermo) Figura 19.

Figura 19. Clulas madres embrionarias humanas.

Colonias de clulasmadre embrionarias

1

Colonia de clulasdel pncreas

Colonia de clulasde piel

Colonia de clulasmusculares cardacas

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clula somtica vulo1 . Generar por clonacin

un embrin idnt ico ala persona enferma

Cigoto

2 . Dest r u ir el em b ri n enfase de blastocisto yobtener las clulasmadre

transferencianuclear

blastocisto(6 das)

Cultivo de clulas

madre embrionarias

3. Diferenciar las clu las madre a ltipo celular que interese (Porejemplo, neuronas)

ectodermo4 . I n t r o du ci r las cl ul as

diferenciadas en el paciente

Entonces en qu consiste la clonacin humana con fines teraputicos? consistira encombinar la tcnica de clonacin con la de obtencin de clulas madre embrionarias, para curar aindividuos que tuviesen una enfermedad que se pudiera resolver mediante trasplante celular. Estose hara de la siguiente manera:

1. Mediante la tcnica empleada en Dolly se generara un embrin a partir de clulas diferenciadasde la persona que se quiere curar.

2. El embrin obtenido por clonacin se destruira a los 6 das para obtener a partir de l clulasmadre embrionarias.

3. Esas clulas se especializaran hacia el tipo celular necesario para curar a la persona encuestin.

4. Se implantaran esas clulas para curar a la persona.

Al proceder de un embrin idntico a la persona de partida, las clulas no provocaran rechazo alser implantadas y adems la posibilidad de mantener congelados los cultivos celulares

proporcionara una fuente casi ilimitada de tejidos. Hay que indicar que desde el punto de vistatcnico este proceso es an una mera posibilidad y hara falta mucha investigacin para ponerloen marcha: no se han conseguido todava tipos celulares bien definidos a partir de clulas madreembrionarias y hay pocas evidencias de que de hecho puedan curar enfermedades (Figura 20).

Figura 20 . Propuesta de clonacin humana con fines teraputicos.

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Existen otras alternativas a la clonacin humana con fines teraputicos que no presentanobjeciones ticas tan serias, como la anterior. La ms interesante es la posibilidad de conseguirclulas madre de origen no embrionario (Figura 21). En el cuerpo humano existen clulasmadre de adulto que son precursoras de otros tipos celulares: clulas menos especializadas quepodran dar lugar a varios tipos de clulas. En los ltimos aos se ha descubierto que estas clulasson mucho ms verstiles de lo que se pensaba. Si se ponen en cultivo y se tratan con diversos

factores puede hacerse que se diferencien hacia tipos celulares muy diferentes de aquellos a losque habitualmente dan lugar en el cuerpo. Por ejemplo, a partir de clulas de mdula sea se hanconseguido clulas de msculo, hueso, clulas nerviosas, hepatocitos, etc. Las clulas madre seencuentran en el adulto en la mdula sea, el sistema nervioso y rganos diversos. Tambinpueden obtenerse clulas madre pluripotenciales del cordn umbilical y de la placenta delrecin nacido .Otras posibilidades seran la modificacin gentica de clulas madre procedentes de otraspersonas para que no provocaran rechazo, o la existencia de bancos de clulas a los que sepudiera acudir para buscar clulas compatibles con la persona que las va a recibir.En definitiva:hay muchas vas teraputicas que van hacindose posibles por el desarrollo de la ciencia y que novulneran el respeto debido a la vida humana en todas las fases de su desarrollo. Es deber detodos defender la vida humana y fomentar que se canalicen los esfuerzos de la investigacin hacialo que son verdaderos avances.

Figura 21 . Alternativa: obtencin de clulas madres de adulto.

1 . Ob t en er c l ul as m ad redel enfermo

Cultivo de clulasmadre adulto

ectodermo

3 . I n t r o du ci r las cl ul asdiferenciadas en el enferm o

2 . Dif e renci ar l as c lu l asmadre al t ipo celularque int erese (porejemplo, neuronas)

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Preguntas de seleccin mltiple

1. Para que cualquier clula eucarionte pueda iniciar su divisin celular, es condicinfundamental que previamente se de

A) reemplazo de ADN por ARN.B) rompimiento de la membrana nuclear.C) duplicacin del material gentico.D) reduccin del nmero cromosmico.E) migracin de los centrolos.

2. La mitosis queda mejor definida como

A) divisin citoplasmtica de la clula.B) duplicacin del material gentico.C) compactacin de la cromatina.D) divisin del material gentico.E) desorganizacin de la membrana nuclear.

3. La microfotografa muestra a una clula vegetal que se encontrara en

A) interfase.B) G 1.C) M.D) G 2.E) S.

4. Un tumor maligno (canceroso) se caracteriza por

I) mostrar clulas indiferenciadas o de fenotipos alterados.II) poseer clulas inmortales desde el punto de vista divisional.III) ser capaz de invadir otros tejidos u rganos, mediante metstasis.

A) Slo I.B) Slo II.C) Slo III.D) Slo I y III.E) I, II y III.

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5. El huso mittico participa directamente en el

I) alejamiento de los polos celulares entre si.II) separacin de cromosomas durante la anafase

III) movimiento de cromosomas hacia el plano ecuatorial de la clula.

A) Slo I.B) Slo I y II.C) Slo I y III.D) Slo II y III.E) I, II y III.

6. La especie humana tiene un nmero cromosmico de 2n=46, de acuerdo a esto. Cuntoscromosomas tendr una clula somtica humana que nunca se ha dividido y otra que acabade generarse por mitosis?

A) 46 y 23B) 46 y 46

C) 23 y 46D) 23 y 23E) 92 y 46

7. En una clula vegetal en metafase mittica no es posible observar

I) carioteca.II) centrolos.

III) huso mittico.

A) Slo I.B) Slo II.C) Slo III.D) Slo I y II.E) Slo II y III.

8. Si una clula durante la fase G 1 contiene una cantidad de ADN de 1,5 pg (picogramos),cunto ADN podra tener si se mide la cantidad de ADN al trmino de la fase S?

A) 0.7 pgB) 1,5 pgC) 2,0 pgD) 3,0 pg

E) 4,5 pg

9. Estar impedida de realizar mitosis, una clula

A) haploide.B) eucarionte.C) diploideD) procarionteE) triploide

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10. Los grficos siguientes muestran las variaciones en las cantidades de ADN de dos clulasidnticas genticamente, sometidas a diferentes condiciones experimentales. En el grfico 1se aprecia el resultado obtenido con las clulas sin tratamiento experimental. El grfico 2muestra el resultado obtenido con clulas incubadas con una droga experimental. Las clulasobtenidas en el experimento con la droga son mostradas con la imagen adjunta.

De los resultados obtenidos, se puede concluir que en las clulas del grupo experimental ladroga

A) inhibe la replicacin del ADN.B) bloquea la mitosis y no se dividen.C) provoca que se dividan lentamente.D) inhibe la formacin del huso mitticoE) sera ineficaz, dado que no bloquea la sntesis de ADN.

11. La imagen podra corresponder a

A) una divisin nuclear por fisin.B) la condensacin de la cromatina.C) la citocinesis de una clula animal.D) la formacin de la placa ecuatorial.E) la separacin de cromtidas hermanas.

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12. Para la obtencin de clones, mediante la tcnica de transferencia de ncleos celulares acitoplasmas de ovocitos enucleados, el (los) tipo(s) celular(es) usado(s) como dador(es) dencleo(s) podra(n) ser clulas

I) somticas diferenciadas.II) madres totipotenciales.

III) madres pluripotenciales.A) Slo I.B) Slo II.C) Slo III.D) Slo II y III.E) I, II y III.

13. Se presenta un experimento de clonacin en vegetales utilizando clulas somticasdiferenciadas.

Al respecto es correcto

I) afirmar que el embrin y la planta joven tienen en sus clulas igual nmero decromosomas.

II) asegurar que las clulas del corte de la zanahoria tienen la misma informacingentica que la zanahoria resultante.

III) inferir que la clula aislada diferenciada conserva la capacidad dedesdiferenciarse.

A) Slo I.B) Slo II.C) Slo I y II.D) Slo II y III.E) I, II y III.

14. En una clula animal con dotacin cromosmica 2n=20, en metafase, mittica se puedenobservar

A) 40 cromtidas.B) 40 centrmeros.C) 10 cromosomas.D) 20 molculas de ADN.E) 20 cromosomas simples.

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15. Del siguiente cariotipo humano del sexo femenino es correcto afirmar que

I) se obtuvo de una clula diploide en anafase mitticaII) se observan 22 pares de cromosomas autosmicos y un par sexual.III) los cromosomas se presentan ordenados por tamao y posicin del centrmero.

A) Slo I.B) Slo II.C) Slo III.D) Slo II y III.E) I, II y III.

DMON-BM10

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