I. MUNICIPALIDAD DE PROVIDENCIA CORPORACIÓN DE DESARROLLO SOCIAL DE PROVIDENCIA LICEO POLIVALENTE ARTURO ALESSANDRI PALMA DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA PROFESORA: KARINA CARCASSON BARRIOS NIVEL: NM4 MÓDULO DE BIOLOGÍA TIEMPO: 4 HORAS GUÍA Nº1 DE APRENDIZAJE NOMBRE: ________________________________________CURSO: 4º D Fecha: ___/___/2011 TEMARIO: Diferenciación de células troncales. Para realizar ésta guía debes leerla, destacar los aspectos más importantes y realizar un glosario con un mínimo de 15 términos o conceptos. Para cada actividad se da un ejemplo de respuesta Al término de la guía encontrarás una actividad de evaluación y tus respuestas las debes enviar al correo: deptobiologia.a12@gmail.com en un plazo máximo de 2 semanas a contar de la publicación del material y durante este periodo puedes realizar preguntas a modo de aclarar tus dudas Administra tu tiempo de realización de la guía con intervalos de descanso, para que tu trabajo sea efectivo. Objetivo: Conocer y comprender la importancia de las células troncales y su utilización en ciencias. INTRODUCCIÓN: El descubrimiento de la células madres o troncales ha permitido avanzar en el campo de la medicina, ya que por medio de la utilización de éstas se puede contribuir a la curación de múltiples enfermedades humanas devastadoras como la diabetes, la enfermedad de Parkinson, el infarto de miocardio entre otras. CÉLULA TRONCAL 1. ¿Qué es una célula madre? Una célula madre o troncal es aquella que es capaz de dividirse indefinidamente y diferenciarse a distintos tipos de células especializadas, no sólo morfológicamente sino también de forma funcional. Presentan dos características principales: 1) Autorrenovación: capacidad de experimentar numerosos ciclos de división manteniendo su carácter indiferenciado. 2) Potencialidad ilimitada: capacidad de diferenciarse en otros tipos celulares. CÉLULA DIFERENCIADA Actividad Nº 1 En la imagen identifique las dos características principales que posee una célula madre, escribiendo sobre ella los números respectivos. NM4 MÓDULO BIOLOGÍA – DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TRONCALES 1 2. CLASIFICACIÓN DE LAS CÉLULAS MADRES SEGÚN SU POTENCIAL DE DIFERENCIACIÓN 2.1 ¿Qué sucede durante el desarrollo embrionario? El cigoto formado tras la fecundación de un óvulo por un espermatozoide, es una célula capaz de generar un nuevo individuo completo. Se trata, pues, de una célula totipotente: capaz de producir un espécimen completo con todos sus tejidos. Entre los días primero al cuarto del desarrollo embrionario, la célula original va dividiéndose en varias células más. Cada una de estas células, si es separada del resto, es capaz de producir un individuo completo, por lo cual también son A partir del cuarto día del desarrollo embrionario humano células totipotentes. se forma el blastocisto, el que está formado por dos tipos de células y una gran cavidad interior: Capa externa: forma la placenta y las envolturas embrionarias. Es el trofoblasto. Masa celular interna: formará todos los tejidos del cuerpo humano. Se denomina embrioblasto. Las células de un blastocisto ya no son totipotentes, puesto que una sola de estas células ya no es capaz de generar un individuo completo. Las células de la masa celular interna del blastocisto son células pluripotentes. Estas células del interior del blastocisto son las células madre embrionarias, y tienen capacidad de originar cualquier tipo de tejido. Por último, las células madre multipotenciales, son capaces de diferenciarse a distintos tipos celulares procedentes de la misma capa embrionaria. NM4 MÓDULO BIOLOGÍA – DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TRONCALES 2 Actividad Nº 2 Términos pareados. Complete con la información que falta. Columna A Columna B 1.- Embrioblasto __3__ Célula madre capaz de producir un individuo completo. 2.- Mórula _____ Células madres capaces de diferenciarse a distintos tipos celulares procedentes de la misma capa embrionaria. _____ Estructura embrionaria presente en las etapas tempranas del desarrollo cuyas células internas pueden originar cualquier tipo celular. _____ Masa celular interna que formará todos los tejidos del cuerpo humano. _____ Hoja embrionaria que formará la epidermis y órganos de los sentidos. _____ Estructura embrionaria que se origina a partir del cigoto producto de sucesivas divisiones mitóticas. _____ Hoja germinativa que originará tejidos y órganos asociados con los sistemas respiratorios y digestivo. 3.- ¿? 4.- ¿? 5.- Multipotentes 6.- Ectodermo 7.- Endodermo 8.- Blastocisto 9.- Mesodermo _____ Hoja embrionaria que presenta células madres capaces de formar estructuras asociadas con las funciones de movimiento y soporte como por ejemplo músculos. ___4__ Capa celular que a partir de ella se formarán los anexos embrionarios. Actividad Nº3 En un laboratorio se tienen 5 colonias celulares, a cada una se le adicionan diversos factores de diferenciación y luego de un tiempo se obtuvieron los siguientes resultados: Colonia Resultados Tipo de célula madre Colonia A Células epidérmicas Multipotentes Colonia B Células musculares, células germinales y células pancreáticas. Células sanguíneas. (glóbulos rojos) Blastocito. Colonia C Colonia D Colonia E Estructura embrionaria de la cual se extrajo Gástrula (ectodermo) Células musculares lisas. A partir de estos resultados, complete la tabla, indicando a qué tipo de células madre corresponde cada una de las colonias y de qué estructura embrionaria se habría extraído cada muestra. 2.2 ¿Cuántos tipos de células troncales existen y cómo se clasifican dependiendo de su localización? Las células troncales corresponden a tres clases de células: derivadas de blastocistos, células troncales adultas y células troncales del cordón umbilical. En los embriones, durante su desarrollo, las células troncales dan origen a todos los tipos celulares; en el adulto, estas células participan en la mantención de tejidos en renovación, por ejemplo, la epidermis de la piel o el epitelio que recubre el tubo digestivo, y en la reparación de tejidos. NM4 MÓDULO BIOLOGÍA – DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TRONCALES 3 Actividad Nº 4 Apoyándose en las imágenes describa cómo se produce el proceso de renovación celular en el tubo digestivo. ******Antes de comenzar con la descripción del proceso ubique en la imagen las células que tienen la característica de autorrenovación y potencialidad ilimitada. CÉLULAS DIFERENCIADAS NO PROLIFERATIVAS LUMEN INTESTINAL VELLOSIDAD INTESTINAL CÉLULAS EPITELIALES CRIPTA CÉLULAS TRONCALES PROLIFERATIVAS ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 2.3 Utilización de células troncales. • • • • Las células madre se utilizan en terapias celulares, medicina regenerativa o ingeniería tisular. Muchas enfermedades son consecuencia del malfuncionamiento celular o destrucción de tejidos. Uno de los remedios, en casos muy graves, es el transplante. Las células madre pluripotentes estimuladas a desarrollarse como células especializadas ofrecen frecuentemente la posibilidad de reemplazar células y tejidos dañados. Así se podrán emplear para casos de Parkinson y Alzheimer, lesiones medulares, quemaduras, lesiones de corazón o cerebrales, diabetes, osteoporosis y artritis reumatoide. 2.4 ¿Cómo una célula troncal puede diferenciarse en una célula especializada? • • NM4 Éstas pueden cultivarse en condiciones de laboratorio. Su diferenciación puede ser estimulada in vitro, adicionando moléculas que actúan como señales de diferenciación. MÓDULO BIOLOGÍA – DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TRONCALES 4 2.5 Utilización de células troncales embrionarias. 2.6 Utilización de células troncales adultas. La producción de células sanguíneas -hematopoyesis- es un proceso complejo a través del cual las células troncales hematopoyéticas proliferan y se diferencian, dando lugar a los distintos tipos de células maduras circulantes (eritrocitos, granulocitos, linfocitos, monocitos y plaquetas). La hematopoyesis tiene lugar en la médula ósea, en donde una intrincada red de células estromales y sus productos, regulan cada una de las etapas que conducen a la generación de células primitivas, intermedias y maduras. Alteraciones en la hematopoyesis pueden conducir a situaciones de sobreproducción de células hematopoyéticas (como las leucemias), o a una producción deficiente de las mismas (como en la anemia aplástica). El estudio de la hematopoyesis tiene implicaciones, no solo de tipo biológico, sino en el campo de la hematología clínica y la medicina regenerativa. 2.7 Células troncales del cordón umbilical. Las células madre de cordón umbilical, que son obtenidas del cordón y la placenta, normalmente descartadas después del parto. Su origen, por lo tanto está libre de controversias éticas (la investigación en estas células y en las adultas ha sido decididamente apoyada por El Vaticano). Su obtención es segura para la madre y el bebé, a la vez que indolora y rápida. La preservación de estas células a – 196º C puede mantenerlas viables y útiles durante muchísimos años. Su utilización no tiene problemas de rechazo cuando son empleadas en el niño, puesto que son sus propias células, y tienen una alta chance de ser compatibles con sus familiares directos. NM4 MÓDULO BIOLOGÍA – DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TRONCALES 5 Actividad Nº 5 Realice un mapa conceptual con los siguientes términos. Recuerde utilizar conectores y si lo estima necesario puede agregar otros conceptos. Factores de diferenciación – células madres adultas – células madres hematopoyéticas – embrioblasto – trofoblasto – cordón umbilical – células totipotentes – células multipotentes – ingeniería tisular – células cardíacas – endodermo – células troncales multipotentes – autorrenovación – potencialidad ilimitada – blastocisto – gástrula – cigoto – glóbulos rojos. PAUTA DE CORRECCIÓN Actividad Nº 1: En la imagen identifique las dos características principales que posee una célula madre, indicando con los respectivos números. Actividad Nº3: En un laboratorio se tienen 5 colonias celulares, a cada una se le adicionan diversos factores de diferenciación y luego de un tiempo se obtuvieron los siguientes resultados: CÉLULA TRONCAL Colonia Tipo de célula madre Colonia A Multipotentes Colonia B Pluripotentes Colonia C Multipotentes Colonia D Colonia E Totipotente Multipotetentes 1 2 CÉLULA DIFERENCIADA Actividad Nº 2: Términos pareados Columna A 1.- Embrioblasto 2.- Mórula 3.- Totipotente 4.- Trofoblasto 5.- Multipotentes 6.- Ectodermo 7.- Endodermo 8.- Blastocisto 9.- Mesodermo NM4 Columna B 3 5 8 1 6 2 7 9 4 Estructura embrionaria de la cual se extrajo Gástrula (ectodermo) Blastocisto (Embrioblasto) Gástrula (mesodermo) Cigoto o mórula Gástrula (mesodermo) Actividad Nº 4: Apoyándose en las imágenes describa cómo se produce el proceso de renovación celular en el tubo digestivo. Células troncales en el intestino: En muchos tejidos adultos, donde hay continuamente un recambio de células, las nuevas células diferenciadas de reemplazo se generan continuamente a partir de células troncales aparentemente no-diferenciadas. En el intestino, las células troncales no diferenciadas se encuentran en el fondo de las criptas. Cuando estas células se diferencian, empiezan a migrar hacia las criptas, reemplazando a las células que mueren al terminar su ciclo de vida en la punta de las criptas. Las células muertas son eliminadas al lumen intestinal. MÓDULO BIOLOGÍA – DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TRONCALES 6 ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN Luego de responder tu evaluación debes enviarla al correo: deptobiologia.a12@gmail.com Fecha de entrega 1 de septiembre de 2011, 12:00 hrs (a.m.) Envío de consultas hasta el día 30 de agosto, 12:00 hrs (a.m.) Instrucciones: Basándose en la información presentada en la guía diseñe un experimento cuyo resultado debe dar origen a células que produzcan insulina. Criterios de evaluación: 1. Debe explicar el por qué de la elección del tipo de célula madre que va a utilizar. 2. Cómo evidenciaría que su experimento fue exitoso. 3. Anexar el glosario con los 15 conceptos mencionados por usted. OBSERVACIONES: 1. Los trabajos que ingresen al correo de historia después de la hora indicada NO SERÁN REVISADOS. DEBES ENVIAR, SÓLO LA ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN 2. No olvides enviar tus trabajos siguiendo las siguientes instrucciones: a. Crea un correo con tu nombre real, por ejemplo jperez@gmail.com, j.perezgutiérrez@gmail.com para que tu profesor pueda identificar a cada alumno b. Al enviar tu trabajo o tus consultas, debes escribir en ASUNTO el sector de aprendizaje, el curso y tu nombre, por ejemplo: Biología-1ºA-JuanPérezGutiérrez. NM4 MÓDULO BIOLOGÍA – DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TRONCALES 7