DIFERENCIACIONYBIOLOGIADELDESARROLLO

CLASEVyVI10/05/10

RicardoFuentes

VicerrectoríadeAsuntosAcadémicosProgramadeBachilleratoUniversidaddeChile

Mecánicadeldesarrolloparalaespecificacióncelular

•  Especificaciónautónomacelular:Desarrolloenmosaico(determinado).

•  Caracterís,codemuchosinvertebrados.

•  Laespecificaciónesporlaadquisicióndiferencialdeciertasmoléculaspresentesenelhuevo.

•  Losdes,nosdelosblastómerossongeneralmenteinvariantes.

•  Laespecificacióncelularprecedecualquiermigracióncelularagranescala.

•  Lascélulasnopuedencambiarsudes,nosiunblastómerosepierde.

•  Especificaciónautónomacelular:Desarrolloenmosaico(determinado).

Otroejemplo

•  Especificacióncondicionada:Desarrolloregulado.

•  Caracterís,codetodoslosvertebradosyalgunosinvertebrados.

•  Laespecificaciónesporinteraccionesentrecélulas.Lasposicionesrela,vassonimportantes.

•  Losdes,nosdelascélulasnosoninvariantes.

•  Losreordenamientoscelularesmasivosymigracionesprecedenoacompañanlaespecificación.

•  Lascélulaspuedenadquirirfuncionesdiferentes.

•  Especificacióncondicionada:Desarrolloregulado.

GemelosmonocigóScos

Célulastroncales•  Soncélulasque,enenlacapacidaddemul,plicarseindefinidamenteygenerarcélulas

especializadas

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

•  Célulaspluripotentes:soncapacesdeproducirlasmayorpartedelostejidosdeunorganismo.Aunquepuedenproducircualquier,podecéluladelorganismo,nopuedengenerarunembrión.Nopuedengenerarlosanexosembrionarios

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

ConSnuemoscon…Gastrulación

‐ ProcesoaltamentecoordinadodemovimientoscelularesydetejidosqueocurreenlablástulaprovocandoundramáScorearreglocelular

‐ Loscicloscelularespasandeserbifásicos(S‐M)atetrafásicos(G1‐S‐G2‐M)

‐ Productodelrearregloóreordenamientocelularseoriginanlascapasgerminales(estableciemientodelplandelembrión)queenelavancedeldesarrolloformarántodoslostejidosdelorganismo:

Endodermo

Mesodermo

Ectodermo

‐Elmesodermoyendodermoquedaránalinteriordelembrión,mientraslascélulasqueformaránlapielyelsistemanerviososelocalizaránsuperficialmente.

Entradadelespermioyformacióndela“crecientegris”,regiónpigmentadaqueapareceluegodelfenómenodeROTACIÓNCORTICAL,enanfibios

sedefineelladodorsaldelembrión

Yavimossuclivaje...

Origendelblastocele

MapadedesSnosenXenopuslaevis

•  Unmapadedes,noscelularesmuestraenquéseconviertecadaparteycadacéluladelembrión.Linajecelular.

•  LosmapeoscelulareshanmostradoquelascélulasdelablástuladeXenopus,enen diferentes des,nos dependiendo de si se localizan en las capassuperficialesoprofundasdelembrión.

Movimientoscelularesdurantelagastrulaciónderana

•  Unóvulofecundadoescapazdegenerarunnuevoindividuocompleto.Setrata,pues,deunacélulatoSpotente:capazdeproducirunindividuocompletocontodossustejidos.

•  Enlosdíasunoalcuartodeldesarrolloembrionario,lacélulavadividiéndose(clivaje).Cadaunadeestascélulas,siesseparadadelresto,escapazdeproducirunindividuocompleto.SontambiéncélulastoSpotentes.

•  Apar,rdelcuartodíadeldesarrolloembrionariohumanoseformaelblastocisto.

•  Elblastocistoestáformadopordoscapas:

Capaexterna:formalaplacentaylostejidosnecesariosparaeldesarrollo

fetal.

Capainterna:formarátodoslostejidosdelcuerpohumano.

•  LascélulasdeunblastocistoyanosontoSpotentes

Desarrollodemamíferos

Clivajeenmamífero:HoloblásScorotacional

Viteloenmamífero:IsolecíSco

Clivajeenratón

St2cell St4cell St8cell

St8cellcompactado Mórula Blastocisto

•  Luegodeltercerclivaje,elembrióndemamíferocaenenunprocesodeCOMPACTACIÓN

•  ImportanciadelacadherinaE:Moléculasdeadhesión

Desarrollodeunembriónhumanodesdelafecundaciónhastalaimplantación

Eltérmino“embriónpreimplantado”fueintroducidoporprimeravezporelcienRficoCliffordGrobsteinenunarRculopublicadoenlarevistaScien,ficAmericanen1979.Eltérminoserefierealembriónendesarrollodesdeelestadodecigotohastaelqueprecedelaimplantaciónenelúteromaterno(enesteestadoselellamablastocisto)

Anexosembrionarios

‐ Amnios:CavidadrevesSdaporunasolacapadecélulasectodérmicas.SufunciónespermiSrunmediolíquidoqueprotegealembrión

‐ Sacovitelino:CavidaddenaturalezavesSgialenmamíferospueselhuevocasinoposeevitelo,porloquedegenera,contribuyendoaestructurarelcordónumbilical.EnavesyrepSlesdelimitaelvitelo.

‐ Alantoides:SeoriginaporevaginacióndelaregiónposteriordelintesSnodelembrión.Suministraalcorionlosvasossanguíneosqueharánposiblelaconduccióndesustanciasentrelamadreyelfeto.Posteriormente,pasaráaformarpartedelosvasossanguíneosdelcordonumbilical.

‐ Placenta:Deorigenmaterno‐embrionarioyatravésdeella,elfetoobSenedelasangrematernaO2ynutrientesalavezqueeliminaCO2yotrosdesechos.Además,secretahormonascomolagonadotrofinacoriónica,progesteronayestrógeno(despuésdelos3meses)paramanteneralendometriouterino.

Ciclomenstrualhumano

Regulaciónhormonalfemeninadurantelagametogénesisylaimplantacióndelblastocisto

Formacióndetejidosenelembriónhumanoentrelosdías7y11

Derivacióndetejidosenmamíferos

Laneurulacióneselprocesoporelcualseformaeltubo

neural

Eltuboneuraldaráorigenalsistemanerviosocentral

Neurulaciónenunembrión

depollo

ControlgenéScodeldesarrollo

Patrónoplancorporaldelamosca

1.  Estemodeloanimalhasidolejoselmásu,lizadoparaestudiarelcontrolgénicodeldesarrolloembrionario.

2.  Sucuerpoconsisteen(a)cabezaconojos,bocayantena;(b)3segmentostorácicosquecon,enenapéndices,T1‐T3;(c)8segmentosabdominales,A1‐A8.

3.  Aligualquenosotrosesunanimalconsimetriabilateral,cuyocuerposeencuentradivididoenunaseriedesegmentosordenadosyconiden,dadpropiay3ejescorporalesprincipales.

Derecha

Anterior

Posterior

Izquierda

Dorsal

Ventral

CiclodevidadeDrosophilamelanogaster

ElembrióndeDrosophilapasaporlasmismasetapasdedesarrolloembrionariotempranoquelosdemasanimales…

Alfinaldelagastrulacióncomienzaelperiodolarvalcaracterís,codelosinsectosholometábolos(metamorfosiscompleta).

Larva(x3)>>Pupa>>Imago

Duranteelperíododepupaocurrelametamorfósis,enesteprocesolostejidoslarvalesmuerenysonreemplazadosporungrupodecélulasindiferenciadas,quedaránlugaralostejidosdeladultooimago.Estascélulassellaman“célulasimaginales”

Desarrollotempranoenlamoscadelvinagre(Drosophilamelanogaster)

•  Clivaje,posuperficialmeroblás,co(huevo,pocentrolecito)

•  Lasdivisionestempranasocurrencentralmentesincitodiéresis,generandounagrancélulamul,nucleada.

•  Enelciclo10losnúcleosmigranalaperiferia.Estocreaelblastodermosincicial

Célulaspolares,daránorigenalascélulas

germinales

Celularizacióndelblastodermo

Origendelossegmentoscorporalesenlamosca

Gastrulación

Blastodermosincicial

Bandaextendida:iniciodelasegmentación

Bandacontraida:SegmentaciónFinalizada

GastrulaciónenDrosophila

Comparaciónentresegmentoslarvalesyenadultos

Estascélulasimaginalessondis,ntasenvariosaspectosalascélulaslarvales.Seencuentranindiferenciadasdentrodelaslarvas,organizadasenestructurasllamadasdiscosimaginalesqueaparecencomoengrosamientosdelaepidermis.Durantelametamorfosisestascélulasproliferan,sediferencianyseelongan...

Elongación

Discoimaginaldepata

Célulasimaginalesenlalarvademosca

EnDrosophilalosejescorporalessonespecificadosantesdelafecundación…

DurantelaovogénesisdeDrosophilalainteaccióndelovocito

consuscélulasfolicularesespecificanlosejesantero‐posteriorydorso‐ventral.

GenesdeCoordinaciónoPolaridad

(Genesdeefectomaterno)

Especificacióndelejeanteroposterior(BicoideyNanos)

Mutantebicoide

Cabezaytoraxhansido

reemplazadosporsegmentosabdominales

Tiposilvestre

¿Quéocurresisonalteradosestosgenesdepolaridad?

Losprimerosgenesexpresadosporelgenomadelcigotosonlosgenesdesegmentación

Losgenesdesegmetnaciónrefinanelpatróngeneradoporlosgenesdepolaridad.Sialgunodeestosgenesesmutadolaslarvastendríanalteradoelnúmerouorganizacióninternadelossegmentoscorporales,perolapolaridaddelembriónnoseveríaafectada.Segúnel

feno,poquegenerasumutaciónsepuedendis,nguirtresgrupos.

Ejemplosdelaexpresióndeciertosgenesdesegmentación

Laaccióndeestosgenesvanrestringiendoyespecificandocadavezterritoriosmáspequeñosdentrodelembrión,definiendoasílaiden,daddecadasegmentodelalarvayeladulto.

ExpresióndegeneshomeóScosenD.melanogaster

Homeo:similar

MutantehomeóSca:Mutanteenlacualunaestructuraesreemplazadaporotra.

MutaciónenelgenultrabithoraxqueproduceunreemplazodelT3porunT2

Tiposilvestre

Mutanteantennapedia

ConservaciónevoluSvaEstosgenesestanpresentesentodoslosanimales,ysunúmerovaríaconla“complejidad”

delorganismo

•  LasmedusaSenen3genes•  LasmoscasSenen9genes•  HumanosSenen38genesy4complejos