Subido por Mariolvis Loyo

Contr

Anuncio
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la educación
Unidad Educativa Nacional ´´EL REAL´´
El Real- Obispos- Barinas.
Los Genes: Control del
Desarrollo de los Seres Vivos.
Profesor: Gerson Páez
Estudiante:
Año/sección: 5^to ´´U´´
* Mariolvis Loyo
Disciplina: Biología
EL REAL, 30 DE ABRIL DEL 2020
Índice
Pág.
-Introducción……………………………………………………………………….
1
-Contenido
_ Control genético del desarrollo ………………………….…………………….
2
_Etapas que Engloban el Desarrollo …………………………………………...
3
_ Diferenciación Celular en el Desarrollo Embrionario………………………...
5
_ Organismos modelo…………………………………………………………....
8
_ Teoría de Jacob y Monod.…………………………………………………….
9
_Conclusión…………………………………………………..……………………….
11
-Anexos.……………………………………………………………………………….. 12
_Bibliografías.……………………………………………………………………….... 13
Introducción
El desarrollo de un individuo multicelular ocurre a partir de un cigoto que prolifera
mediante mitosis y mediante el proceso de determinación celular. En un principio todas y
cada una de las células que constituyen el embrión pueden convertirse en cualquier tipo
celular, son células pluripotentes, pero en la mayoría de los individuos tras algunas
divisiones del embrión cada célula determina a qué tipo celular corresponderá y ya no
podrá volver a formar otro tipo de célula. La genética del desarrollo estudia cómo a partir
de una célula aparece un organismo completo a nivel intracelular, a nivel de los genes y de
su expresión o no expresión.
Las Etapas que Engloba el Desarrollo son: Fecundación, Segmentación, Gastrulación,
Organogénesis, Histogénesis Los genes y la información genética que tienen las células
orientan el desarrollo de organismos. En alguna etapa del desarrollo debe haber
diferenciación; la información que tienen las células en la que se divide el cigoto es la
misma para todas.
Durante las primeras etapas del desarrollo todas las células son toti potentes; cada
una tiene la capacidad de desarrollar un embrión completo. El núcleo conserva todas sus
potencialidades y puede diferenciarse en distintos tipos de células. La diferenciación
celular durante el desarrollo embrionario.
Por diferenciación se entiende el proceso mediante el cual una célula cambia sus
características de un modo permanente (aunque no forzosamente irreversible), de forma
que sus descendientes mantendrán esas características o las cambiarán de nuevo si ocurre
una nueva diferenciación en otro sentido. Este proceso es la manifestación externa
(morfológica o bioquímica) de algo imperceptible ocurrido antes, y se
denomina determinación, que es el conjunto de cambios en el estado interno de una célula
debidos a alteraciones en la expresión de los genes que provocan un compromiso en el
destino celular, es decir, una decisión de diferenciarse. Estos cambios no suelen ser
apreciables morfológicamente.
Los genes: Control del Desarrollo de los Seres Vivos.
Control genético del desarrollo
Es cuando se manipula el ADN del embrión, básicamente se realiza para detectar
posibles problemas hereditarios en los bebes antes de su formación en la barriga y se
manipula su ADN para evitar que estas enfermedades se den, tal como exceso de
cromosomas en uno de los pares o déficit de los mismos. Esto se realiza cuando las parejas
tienen dificultades para procrear y desean hacerlo a través de la fertilización in vitro y el
examen de control genético les asegura que él bebe podrá sobrevivir.
El desarrollo de un individuo multicelular ocurre a partir de un cigoto que prolifera
mediante mitosis y mediante el proceso de determinación celular. En un principio todas y
cada una de las células que constituyen el embrión pueden convertirse en cualquier tipo
celular, son células pluripotentes, pero en la mayoría de los individuos tras algunas
divisiones del embrión cada célula determina a qué tipo celular corresponderá y ya no
podrá volver a formar otro tipo de célula. La genética del desarrollo estudia cómo a partir
de una célula aparece un organismo completo a nivel intracelular, a nivel de los genes y de
su expresión o no expresión.
Las Etapas que Engloba el Desarrollo
1- Fecundación:
Por fusión de dos gametos surge el cigoto que acabará constituyendo el organismo. En
mamíferos el gameto no es un óvulo propiamente dicho, sino que es un ovocito ya que está
detenido en metafase de segundo orden, y pasa a óvulo una vez fecundado. Dentro de la
fecundación se distinguen varias fases: aproximación, activación del ovocito, penetración
yanfimixis (en mamíferos). La fecundación es el proceso por el cual dos gametos
(masculino y femenino) se fusionan durante la reproducción sexual para crear un nuevo
individuo con un genoma derivado de ambos progenitores. Los dos fines principales de la
fecundación son la combinación de genes derivados de ambos progenitores y la generación
de un nuevo individuo.
Los detalles de la fecundación son tan diversos como las especies; sin embargo, existen
cuatro eventos que son constantes en todas ellas:
2
1. El primer contacto y reconocimiento entre el óvulo y el espermatozoide, que en la
mayor parte de los casos es de gran importancia para asegurar que los gametos
sean de la misma especie.
2. La regulación de la interacción entre el espermatozoide y el gameto femenino.
Solamente un gameto masculino debe fecundar un gameto femenino. Esto puede
Lograrse permitiendo que sólo un espermatozoide entre en el óvulo, lo que impedirá el
ingreso de otros.
3. La fusión del material genético proveniente de ambos gametos.
4. La formación del cigoto y el inicio de su desarrollo.
En el caso de las plantas con semilla, se debe diferenciar el fenómeno de la fecundación
propiamente dicho (unión íntima de dos células sexuales hasta confundirse sus núcleos
respectivos y, en mayor o menor grado, sus citoplasmas),del proceso biológico de la vaca
que lo antecede: la polinización, en el que los granos de polen, desarrollados en las tecas
que contiene cada antera de un estambre (hoja reproductora masculina), son
transportados por el viento o los insectos a los estigmas, donde germinan emitiendo un
tubo polínico que crece hacia el ovario. En este caso no se trata de gametos, sino de
esporas, pues cada grano de polen contiene dos gametos o células reproductoras
masculinas, que son transportadas a una hoja reproductora femenina (carpelo) de otra flor
(polinización cruzada) o de la misma flor (autopolinización).
2-
Segmentación:
Se denomina segmentación o clivaje al proceso embriológico temprano que consiste en
una serie de divisiones celulares (mitosis) del óvulo fecundado (cigoto) que se producen
antes de la gastrulación y que se relacionan con la morfología del huevo y en particular
con la cantidad de vitelo que contiene. Las células resultantes de la división del cigoto se
denominan blastómeros y forman una masa compacta llamada mórula; a partir de ésta se
forma la blástula y posteriormente la gástrula. El clivaje resulta de dos procesos:
cariocinesis (división del núcleo cuyo agente mecánico es el huso mitótico) y citocinesis
(división celular cuyo agente mecánico es el anillo contráctil).
2
Mediante divisiones por mitosis se forman primero blastómeros que a medida que se
dividen van bajando por la trompa de Falopio hacia el útero. Divisiones sucesivas
originan la mórula y finalmente la blástula. Después de la segmentación ocurre la
compactación que consiste en los procesos que comunican los blastómeros entre sí e
impedirían su separación si no hubiera zona plácida. Ya las células internas forman el
embrioblasto que formará más adelante el embrión, y las células externas forman el
trofoblasto que dará lugar a la placenta.
Este proceso comienza después de 24 horas de producida la fecundación cuando el
cigoto experimenta su primera división mitótica, dando origen a dos células genéticamente
iguales llamadas blastómeras. Estas células totipotenciales cuando se separan
accidentalmente dan origen a gemelos monocigóticos. Las blastómeras presentan mitosis
sucesivas, asincrónicas y desiguales, aumentando su número pero con escaso crecimiento
celular. De esta manera se va corrigiendo la relación citoplasma/núcleo, tan aumentada en
el cigoto.
3- Gastrulación:
Menos divisiones mitóticas, comienzan los movimientos morfogenéticos al desplazarse
conjuntos de células. Se forman las tres hojas embrionarias: ectodermo, mesodermo y
endodermo. La gastrulación es el proceso mediante el cual se forma, a partir de la
migración de poblaciones celulares ubicadas en el epiblasto, un embrión trilaminar.[1]
Forma parte del desarrollo embrionario y ocurre después de la formación de la blástula,
esto es, que sigue a la de segmentación o clivaje, y tiene como consecuencia la formación
de las capas fundamentales del embrión (capas germinales):

Ectodermo: es la capa externa, Por ello, formará parte de las paredes que
constituyen el espacio que rodea al embrión: el saco amniótico. En efecto, de los
límites periféricos del ectodermo se diferencian un grupo de células, los amniocitos,
que continuándose desde el ectodermo se disponen cerrando la cavidad, en cuyo
interior queda coleccionado el líquido amniótico.
3
Podemos distinguir dos partes de la capa: el ectodermo neural, denominado así por
contener las células que darán lugar a la formación del sistema nervioso, y el resto de la
superficie ectodérmica, el ectodermo no-neural, que dará lugar fundamentalmente a la
capa de células cutáneas más superficiales, la epidermis.

Mesodermo: es la capa intermedia, es decir, las células que forman la parte
superior de la capa que creció hacia el interior en la blástula. Y formará parte del
sistema reproductor, el sistema excretor, el osteoartromuscular y el circulatorio. El
principal componente mesodérmico está situado en el eje longitudinal del embrión:
la notocorda, que tendrá un papel fundamental en los procesos de inducción
neural, sobre la capa ectodérmica suprayacente.

Endodermo: es la capa de células más interna que se limita a seguir el proceso de
incurvación embrionaria, dando lugar a la constitución del tubo endodérmico, que
recorre el embrión longitudinalmente desde la boca primitiva (estomodeo) hasta el
ano (membrana cloacal). Las células del endodermo constituirán
fundamentalmente las estructuras del tubo digestivo, en referencia
fundamentalmente a la mucosa digestiva
4- Organogénesis:
El embrión experimenta la organización estructural, se delimitan los órganos. En esta
fase del desarrollo embrionario, se forman los sistemas de órganos después de la
segmentación y gastrulación.
5- Histogénesis:
Diferenciación de tejidos: epitelial, conjuntivo, muscular y nervioso. Formación o
desarrollo de los tejidos orgánicos a partir de las células indiferenciadas de las capas
germinales del embrión.
Sustancias Organizadoras
Los genes y la información genética que tienen las células orientan el desarrollo de
organismos. En alguna etapa del desarrollo debe haber diferenciación; la información
que tienen las células en la que se divide el cigoto es la misma para todas.
4
Durante las primeras etapas del desarrollo todas las células son toti potentes; cada
una tiene la capacidad de desarrollar un embrión completo. El núcleo conserva todas sus
potencialidades y puede diferenciarse en distintos tipos de células. La diferenciación
celular durante el desarrollo embrionario.
Los genes y la información genética que tienen algunas células orientan el desarrollo
de los organismos. La información que tienen las células en la que se divide el cigoto es la
misma para todas. Por esto en alguna etapa del desarrollo debe haber diferenciación se
ha observado que durante las primeras etapas del desarrollo hasta la formación de la
mórula" todas las células son totipotentes. Esto quiere decir que cada célula tiene la
capacidad de desarrollar un embrión completo
Diferenciación Celular en el Desarrollo Embrionario
La diferenciación celular es el proceso por el cual las células de un linaje celular
concreto (el linaje celular se determina en el momento de la formación del embrión)
sufren modificaciones en su expresión génica, para adquirir la morfología y las funciones
de un tipo celular específico y diferente al resto de tipos celulares del organismo.
Cualquier célula que presente potencia (capacidad de diferenciación) es lo que se
denomina célula madre. Estas pueden clasificarse según su capacidad de diferenciación en
totipotentes, pluripotentes, multipotentes y unipotentes. En los mamíferos, solo el cigoto y
las células embrionarias jóvenes son totipotentes, mientras que en las plantas y hongos,
muchas células son totipotentes.Y tienen tejidos animales y vegetales diferente composición
bioquímica.
Por diferenciación se entiende el proceso mediante el cual una célula cambia sus
características de un modo permanente (aunque no forzosamente irreversible), de forma
que sus descendientes mantendrán esas características o las cambiarán de nuevo si ocurre
una nueva diferenciación en otro sentido. Este proceso es la manifestación externa
(morfológica o bioquímica) de algo imperceptible ocurrido antes, y se
denomina determinación, que es el conjunto de cambios en el estado interno de una célula
debidos a alteraciones en la expresión de los genes que provocan un compromiso en el
destino celular, es decir, una decisión de diferenciarse. Estos cambios no suelen ser
apreciables morfológicamente.
5
Las células tienen una “memoria” celular que les dice en qué sentido, cuándo y dónde
deben diferenciarse, y después mantienen ese estado. La decisión de diferenciarse ocurre
antes de la misma diferenciación. Así, de los somitas emigran células a las extremidades y
allí se diferencian en células musculares; mientras las células que ya estaban allí se
diferencian en otro sentido, por ejemplo, tejido conjuntivo. La célula que toma esa
decisión está determinada. La determinación supone un cambio que reúne las siguientes
características:
1. Una vía concreta de desarrollo.
2. Interna. No depende del ambiente en que se halla por su posición en el embrión.
3. Autoperpetuable. La célula ya determinada no pierde la memoria ni su carácter
definido en una vía concreta al variar las circunstancias que la produjeron. Esto
equivale a decir que el cambio es casi irreversible.
4. Heredable. Se transmite a sus células hijas (memoria celular)
Hipótesis sobre el Mecanismo de Diferenciación Celular
Hasta la década de 1950, se planteaban dos posibles hipótesis que podrían explicar la
diferenciación celular en los organismos pluricelulares. Una de ellas, es que a partir del
embrión, los distintos tipos celulares perdían genes, regiones de su genoma, de forma que
en el individuo adulto los distintos tipos celulares presentaran distinto genoma. La otra,
defendía que manteniendo todos los tipos celulares el mismo genoma, existía una expresión
diferencial de los distintos genes según el tipo celular.
A finales de los años 1950, Frederick Stewart cultivó células individuales de zanahoria
en un medio con nutrientes y varias hormonas de crecimiento. El resultado es que algunas
de ellas dieron lugar a zanahorias adultas completas. De esta forma se descartaba la
hipótesis de la pérdida de material genético según el tipo celular.
6
Mecanismos Generales de Control de la Diferenciación Celular
Como cualquier proceso celular, la diferenciación celular se debe a reacciones
bioquímicas que tienen lugar en el interior de la célula, y está promovida por complejas
cascadas de señalización.
La diferenciación celular, al igual que otros tantos procesos celulares, están
controlados por mecanismos de regulación génica como control genómico, control
transcripcional, control posttranscripcional, control traduccional y control
posttraduccional.
Cabe destacar la importancia de las sustancias denominadas morfógenos. Estos son
sustancias, normalmente proteínas que aparecen en un gradiente de concentración en la
célula o en el medio que la rodea, de forma que controla el destino durante la
diferenciación. Estos morfógenos serán clave en la señalización que lleve a la expresión de
unos u otros genes
Los mecanismos de diferenciación celular en mamíferos se conocen menos, debido a los
problemas que plantea la bioética en este campo. Sin embargo poco a poco nuestro
conocimiento acerca de estos mecanismos es mayor. Un ejemplo puede ser el de los
mioblastos C2C12 de ratones.
El mioblasto es el tipo celular precursor de los miocitos (células musculares), que dará
lugar a éstas por diferenciación celular. Se ha observado en mioblastos C2C12 de ratón
que la PLC-gamma 1 (phospholipase C-gamma) está relacionada con el proceso de
diferenciación celular de estas células inducido con insulina. GC. Gaboardi et all (2010)
para identificar las dianas corriente abajo de PLC-gamma 1 analizaron la expresión de
isoformas de PKC (Phosphokinase C) dependientes de DAG (diacilglicerol) durante la
diferenciación muscular. Se observó que durante la formación de miotubos, aumenta la
expresión de PKC epsilon y PKC eta, y que PKC epsilon es capaz de formar un complejo
con PLC-gamma 1. El aumento de la cantidad de PKC epsilon está asociado a un aumento
de su actividad.
7
Analizaron la relación existente entre la cantidad de PKC epsilon y la expresión de
miogenina. La conclusión fue, por tanto, que PKC epsilon desarrolla un papel muy
importante en la diferenciación del músculo esquelético.
Diferenciación celular en plantas superiores
La diferenciación en plantas superiores se produce a partir de las células
meristemáticas que son reclutadas para dar lugar a las células maduras que forman parte
de los órganos de la planta. Los cambios que se producen en la célula afectan desde al
contenido celular o estructura de la pared, hasta a las relaciones entre células vecinas
(espacios entre células o crecimiento diferencial de unas respecto a otras).
Está demostrado que los genes de la familia WOX están relacionados con la
organización de grupos de células durante el desarrollo de la planta. Según estudios
realizados en el desarrollo de Arabidopsis thaliana y Solanum lycopersicum en los que se
observó la transcripción y función de los genes WOX4, se constató que estos genes están
involucrados en el desarrollo de los haces vasculares de la raíz y en el brote de los
órganos laterales en ambas especies. Una reducción de la expresión de WOX4 mediante
RNA de interferencia en Arabidopsis tuvo como consecuencia plantas de pequeño tamaño,
cuyo floema y xilema no se había diferenciado o lo habían hecho dando lugar a conductos
más pequeños de lo normal. Los datos obtenidos, sugieren que los genes WOX4 promueven
la diferenciación o la no diferenciación del procambium vascular.
Organismos modelo
Para el estudio de procesos biológicos, como es el control genético del desarrollo, se
utiliza tan sólo un pequeño número de organismos, llamados organismos modelo. Estos
reúnen una serie de características favorables para el trabajo de laboratorio, como son:
pequeño tamaño (por lo que se les puede observar cómodamente), ciclos de vida y tiempo
de regeneración cortos, capacidad para ser mantenidos a bajo coste, descendencia
manejable en cuanto al número y adaptabilidad al ambiente del laboratorio.
Hay seis organismos modelos muy utilizados por genetistas:
•
Escherichia coli: bacteria del intestino de algunos mamíferos, incluidos humanos.
8
•
Saccharomyces cerevisiae: levadura de cerveza.
•
Caenorhabditis elegans: nematodo.
•
Drosophila melanogaster: mosca de la fruta. Véase embriogénesis de Drosophila.
•
Arabidopsis thaliana: planta de la familia de la mostaza. Véase desarrollo floral.
•
Mus musculus: ratón doméstico.
Desarrollo de Drosophila
Drosophila melanogaster es el modelo de control genético del desarrollo más utilizado
entre los genetistas. El cuerpo de Drosophila tiene tres partes: cabeza, tórax y abdomen. El
tórax se divide en tres segmentos, uno por cada par de patas. El segundo incluye las alas, y
el tercero, los ronzales. El desarrollo de este plan corporal sigue una serie de pasos
estereotipados. Así, una vez producida la fecundación, el embrión temprano se desarrolla
en tres fases:
1. Se desarrollan el eje antero posterior y el dorsoventral.
2. Se determinan la orientación y el número de segmentos que compondrán el cuerpo
3. Se establece la identidad de cada uno de los segmentos
Cada una de estas fases o etapas distintas están controladas por un grupo de genes
diferente. El estudio de estos genes se lleva a cabo mediante el análisis de mutantes de
Drosophila en diferentes estadios de desarrollo.
Teoría de Jacob y Monod
La Teoría de Jacob y de Monod, se basa en los diversos mecanismos probables para la
Proteinosíntesis, además de elaborar proteínas estructurales, en la célula se fabrican otros
tipos de proteínas (enzimas), adaptadas para catalizar las reacciones bioquímicas. Las
enzimas son las máquinas de la gran factoría de la célula, poseen mecanismos de
regulación, siendo controladas por el grado de síntesis o producción, sino también por el
grado de actividad de las mismas
9
La célula realiza una serie de procesos químicos muy complejos en los que intervienen
muchas enzimas. Se hicieron estudios sobre la bacteria cherichia coli y se encontró que
puede sintetizar triptofano mediante la enzima triptofanosintetasa. si se segrega este
aminoácido a medio nutritivo, la bacteria deja de sintetizarlo, pero al quedar agotado el
triptofano la bacteria lo sintetiza nuevamente. si se continua agregando triptofano durante
varias generaciones la bacteria no lo sintetiza; si de repente se deja de añadir, se produce
un largo periodo de retraso, durante el cual la célula se multiplican muy poco. Durante
este periodo se sintetiza poco triptofano, lo cual se debe a que la bacteria carece o paseé
escasa cantidad de triptofanosintetasa. Posteriormente reaparece la enzima y se alcanza el
nivel normal en el proceso de síntesis.
La síntesis de enzimas está regulada y dirigida por los genes. Pero ¿cómo se efectúa
esta regulación? El modelo genético propuesto por F. Jacob y J. Monod explica este
mecanismo. Estos autores distinguen varios tipos de genes:

Los genes estructurales: ocupan una porción del ADN, y tienen la función de
especificar la secuencia de aminoacidos en la molécula de proteína.

El operón: está formado por varios genes estructurales y el gen operador que esta
ubicado en el extremo inicial. Este gen actúa como interruptor de corriente.

El gen regulador: produce una determinada sustancia que al combinarse con el
producto final( en nuestro ejemplo triptófano), actúa como represor del opeón. Esta
sustancia produce un bloqueo de la acción del operón, ya que sea combinara con el
operador, el cual anteriormente funciona como un interruptor de corriente y no se
sintetiza ninguna sustancia
10
Conclusión
La diferenciación celular es el proceso por el cual las células de un linaje celular
concreto (el linaje celular se determina en el momento de la formación del embrión)
sufren modificaciones en su expresión génica, para adquirir la morfología y las funciones
de un tipo celular específico y diferente al resto de tipos celulares del organismo.
Para el estudio de procesos biológicos, como es el control genético del desarrollo, se
utiliza tan sólo un pequeño número de organismos, llamados organismos modelo. Estos
reúnen una serie de características favorables para el trabajo de laboratorio, como son:
pequeño tamaño (por lo que se les puede observar cómodamente), ciclos de vida y tiempo
de regeneración cortos, capacidad para ser mantenidos a bajo coste, descendencia
manejable en cuanto al número y adaptabilidad al ambiente del laboratorio.
La Teoría de Jacob y de Monod, se basa en los diversos mecanismos probables para la
Proteinosíntesis, además de elaborar proteínas estructurales, en la célula se fabrican otros
tipos de proteínas (enzimas), adaptadas para catalizar las reacciones bioquímicas. Las
enzimas son las máquinas de la gran factoría de la célula, poseen mecanismos de
regulación, siendo controladas por el grado de síntesis o producción, sino también por el
grado de actividad de las mismas
Cabe destacar la importancia de las sustancias denominadas morfógenos. Estos son
sustancias, normalmente proteínas que aparecen en un gradiente de concentración en la
célula o en el medio que la rodea, de forma que controla el destino durante la
diferenciación. Estos morfógenos serán clave en la señalización que lleve a la expresión de
unos u otros genes.
11
Anexos
12
Bibliografías
-
www.wikipedia.com
-
www.monogrfia.com
-
www.controlgeneticodeldesarrollo.com
-
www.determinacion.com
-
www.buenastareas.com
-
www.sacribd.com
-
www.monografias.com
-
www.es.sliderhare.net
13
Descargar