V e como se arma un organismo complejo. Como esto podría ser un curso completo hoy día vamos a ver sólo los primeros estadíos. La idea es que esto está
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| Clase 36 BIOLOGÍA DEL DESARROLLO V   e como se arma un organismo complejo. Como esto podría ser un curso completo hoy día vamos a ver sólo los primeros estadíos. La idea es que esto está comandado por la expresión de genes. Y la pregunta principal que se plantea la biología del desarrollo es la de ese cuadro del pintor q se llama _________ que está ahí, es su autorretrato. Y el cómo a partir de un huevo, la célula se logra desarrollar un organismo completo. Y esta única célula va a dar origen a múltiples tipos celulares que van a dar tejidos complejos. Entonces aparte del organismo total, este animal va a tener distintos tejidos (plumas, corazón, músculo, etc.) y todo a partir de una célula. La pregunta que se plantea la biología del desarrollo es cómo a partir de una célula se desarrolla un organismo completo. Entonces para poder contestar esta pregunta hay diferentes modelos animales.
La pregunta es cómo esto se convierte en un organismo complejo. Todo este proceso… Este es un embrión de pez cebra. Y la idea es entender todo este proceso. Cómo puedo llegar a organismos complejos que sus estructuras tienen subestructuras y así sucesivamente. Las cepas de ratones que se utilizan son cepas que están caracterizadas. No se puede ocupar cualquier pez, tiene q se de esa cepa. Por qué se utiliza la mosca y el pez para hacer genética por la cantidad de genes (18 mil / ¿24? Mil) Se pueden observar fácilmente las mutaciones. Se puede observar un cambio de bases en el DNA. Y estos animales, se puede trabajar con grandes cantidades. Desventaja de trabajar con estos animales se mueren muchos de los individuos, porque se usan muchas mutaciones letales, entonces yo tengo que poder además de la mutación ver cuál es la región mutada. Entonces en todos estos estudios yo puedo tener grandes cantidades para estudiar. Y uno de los organismos que ha servido muchísimo para poder entender nuestro desarrollo en los invertebrados es este anfibio que se llama _________ es una rata. Y otro organismo que ha servido para esto es la mosca. E  tapas del desarrolloPrimero está la fertilización, después una etapa de proliferación celular muy rápida cleavage, donde cada una de las células se lama blastómeros, donde se forman unas estructuras que se llaman blastocitos. Que tiene una cavidad anterior. Y se forman también las células germinales. Después de cleavage viene una etapa que se llama gastrulación que es una de las más importantes en el desarrollo porque es el proceso en el que se forman las células germinales. Y la gastrulación que es donde se produce el movimiento celular, que vamos a ver dentro de esta estructura, y el embrión pasa de ser una estructura redonda a ser una estructura alargada. Y la gastrulación culmina con la formación de las tres capas generales que son:
Luego de gastrulado el animal… midblástula sería al final de cleavage y al principio de gastrulación. Y en este proceso de movimiento morfogenético que ocurre por unas moléculas que se llaman morfógenos, las células van a converger hacia la línea media, y esta convergencia va a formar una estructura que va a ser… movimiento hacia el medio de la célula. Estos movimientos se llaman convergencia y extensión. O extensión convergente. Porque hace que el embrión se extienda, se alargue. Luego de esto ocurre la formación de órganos, y no sólo un tipo de células germinales puede dar origen a un órgano sino que un órgano puede tener distintos tipos de células germinales, formado por distintas capas. La piel está formada por fuera por el ectodermo, pero la dermis está formada por el mesodermo. Una de las características de las células germinales en la etapa de cleavage es que se van a formar dos tipos de células:
Entonces en la organogénesis las células germinales se van a ir hacia la cola, no como las células somáticas que van a ir a lo demás. D  espués de la organogénesis viene un estado larval que nosotros no tenermos, y nuevamente se pueden formar los gametos (bla prox viernes bla).Todo estos procesos están controlados por morfógenos, y la característica de estos morfógenos es que son moléculas que se secretan y pueden difundir. Hacen que una célula se diferencie a un tipo celular específico y esta diferenciación se va a deber a la concentración de morfógeno. E   sta es una blástula, todos los huevos tienen un polo que se llama polo animal y un polo que se llama vegetal que va a dar origen a los extracelular en el caso de los peces. Uno toma esa blástula y toma la parte que se va a convertir en ectodermo y lo pone a distintas concentraciones. Y se pone a distintas concentraciones de este morfógeno que se llama activina y lo voy a diferenciar en epidermis, si agrego 0.1 ng de activina se va a formar epitelio. Si agrego 10 ng/ml se van a formar células de la notocorda que van a dar origen a la columna vertebral. Y si agrego 100 ng/ml voy a formar células cardíacas. Entonces la misma molécula pero a distintas concentraciones va a formar distintos tipos celulares. Esta molécula que tiene estas características se llama morfógeno. Estas diferenciaciones se deben por expresiones de genes (no se los voy a pasar ahora) por efecto riba abajo acción de receptores. Entonces los receotores van a evitar que hayan equivocaciones, van a hacer que el morfógeno señalice de una manera específica. Activación de la transcripción activación del gen que define el morfógeno. Pregunta x No necesariamente, puede ser por splicing alternativo, pero pueden ser genes distintos silenciadores, activadores, etc. Mecanismos que se van a expresar para ir moderando estas concentraciones. Este experimento no se hace con cualquier célula, tienen que ser con células… no recuerdo el nombre en este momento (no totipotenciales). Si hago el experimento con el embrión más arriba no funciona. Hay un momento en que estas células son más receptivas. La activina es una proteína soluble que es secretada. El polo animal va a corresponder a las partes del embrión, y el vegetal a lo que no es embrión, el exterior. Entonces esto funciona con una concentración de activina que yo tengo especificado, una pelotita que se ve aquí. Esto va a generar una gradiente de concentración diferentes concentraciones de morfógeno en el embrión. S  i yo estoy más cerca del punto donde se secreta activita voy a tener una concentración de morfógeno mayor se genera una gradiente de concentración en el embrión a medida que me alejo del punto de secreción de activina va a ir decreciendo la concentración de morfógeno. Y esto va a hacer que las células de la misma caja se vayan diferenciando.Todo esto explica cómo desde una célula se generan distintos tejidos. Pgta: ¿Una célula puede tener más de un morfógeno? Rpta: Creo que no… estas moléculas que en un inicio responden a activita después ya no responden a esta sino a otro morfógeno que se llama BMP, se saca el receptor y se pone a otro pero al mismo tiempo. Pgta: ¿Entonces depende sólo de la concentración de morfógeno? Rpta: y del receptor de membrana que haya. P  gta: ¿Cómo se diferencia después de esto las células madres?Rpta: las células madres vienen antes de la expresión de morfógeno. A la célula hay que agregar factores, no funciona sólo con morfógenos. Hay un plan que se llama por defecto que convierte a las células en una cosa. Y para convertirla en otra cosa hay que agregar otros factores.  Y en el embrión aparte de morfógenos hay territorios morfogéneticos, es decir lugares donde se secretan morfógenos y que pueden hacer que un tejido se diferencie completamente. Y por ejemplo, este es un embrión de rana de xenopus levis donde se describió y estudió un territorio morgenético, uno de los primeros que se describió, y si yo ahora transplanto ese territorio, se lo saco a un tejido y se lo pongo a otra ranita. Resultado estas son las exremidades normales de la rana y yo le transplanté un territorio morfogenético, produciendo todos los morfógenos necesarios para producir una extremidad completa. Así que no es solamente que los morfógenos van a diferenciar en un momento determinado, sino también a partir del núcleo donde se secreta este morfógeno. P  ero también hay territorios morfogenéticos que yo lospuedo transplantar en embriones competentes en un estadio indicado pero no se va formar esto. Y durante la formación de los embriones hay afinidades de tejidos; los tejidos se reconocen entre sí en el embrión. Y este es un ejemplo de afinidad en que yo toma un trozo (en xenopus) del embrión que va a dar origen a la epidermis y lo junto con otro trozo que va a dar origen a la placa neural, los juntos y los dejo desarrollarse in vitro. Estas células se van a reconocer generando un grupo de células… diferenciando el grupo de células… se forma un tejido exterior (epidermis) y el tubo neural. Las células se reconocen y van a poder juntarse las que se encuentran iguales. ¿Por qué creen que ocurre este tipo de reconocimiento? Debido a las moléculas de adhesión. Y si hago este experimento con endodermo, mesodermo, etc todas estas estructuras se reconocen y se separan, y lo que hace que se reconozcan estas células son las moléculas de adhesión, como las cadherinas por ejemplo. Y   acá hay una estructura que va a dar origen al tubo neural y esto se forma con la epidermis y se invagina. Acá se ve la formación de la epidermis; esto es el tubo neural que se va a formar, y entre la dermis y el tubo neural hay unas células que se llaman de la cresta neural. Todas estas expresan por moléculas de adhesión, y cuando ocurre el cierre del tubo neural, las células que dan al tubo neural expresan N-cadherinas, y las que van a la epidermis expresanE-cadherinas. Y por eso se pueden reconocer, porque se van a reconocer. Y las células que migran como la cresta neural no van a secretar cadherinas, se van a desprender y van a ir a (no entender).Entonces lo que va a ocurrir es que cuando las células se diferenien van a expresar moléculas de adhesión y estas van a permitir que se unan. Esas células que se unen deben ser de la misma especie. A  cá está el ejemplo, estas son células de la epidermis, que cuando yo las unovan a formar estructuras separadas.Y  … otra pregunta que trató de contestarse la biología del desarrollo es donde está la información y la información está en el núcleo esto va a depender entonces de los genes que se expresen en el núcleo de cada célula lo que va a hacer que esta célula se diferencie. Entonces la pregunta fue: si esto ocurre en un sistema de encendido y apagado de genes, yo todavía tengo en la estructura somática la posibilidad de generar una estructura completa. La respuesta a esto fue la siguiente:Desde el núcleo de la célula somática, la célula tiene toda la información para poder generar un embrión y se puede hacer un experimento de clones que se hizo en el año (1950’ Biggs), y el lo que hizo es que sacó un núcleo no fecundado, y sacó núcleos de un renacuajo, de una célula somática, y el inyectó este núcleo en la célula que le faltaba. Y observó varias cosas:
Y cómo se hizo este experimento: en la naturaleza existen ranas que son albinas, tienen una mutación y se mueren primero, pero es una mutación natural. Cruzó - esta es la madre y estos son los huevos, y se transplantó el núcleo, y al transplantar estos núcleos a  la célula de esta madre, se obtuvieron ranitas albinas. Este experimeto fue súper importante en ese tiempo, porque decía que la información viene completa de el núcleo, y no de la célula donde yo pongo el material genético. Y  la cúspide de la clonación fue esta ovejita, que es el clon de esta ovejota y esta es dolly. Y también ahora se hace con ratones… pero dolly fue el primer mamífero clonado.Pregunta: ¿Hay alguna especie que no muera prematuramente, porque dolly murió como rápido? Rpta: Sí, las vacas, no tienen este fenómeno de reducción de telómeros y los ratones tampoco. Pgta: Y en humanos que se esperaría? Rpta: no se puede en humanos por la cantidad de óvulos que se obtienen al mes (1 0 2), entonces tendría que esperar mil meses para obtener los óvulos. (Comentario de la anita y la maca sobre que quieren vender sus óvulos y no dejan escuchar las preguntas la Aivlys es egoísta porque quiere todos sus óvulos para ella)  Bueno, y si uno mira embriones de distintos vertebrados ocurre algo muy curioso y es que los embriones son muy parecidos en estadíos muy tempranos. Algo que al parecer se da en todos los animales. Hay un perrito, un chanchito, un pollito, una tortuga, un lagarto, esto no sé, también hay mono, caballo, vaca. Lo que llama la atención es que la morfología del embrión es relativamente conservada. Y esto después se estudió y así surgió la biología del desarrollo; y se vió que había similitud entre los embriones, y había una idea que las moléculas que estaban involucradas en el desarrollo debían estar conservadas, y esta fue una de las primeras bases para buscar o utilizar animales o estudiar otros animales y aplicar los conocimientos a especies más complejas. V  amos a hacer un cambio ahora, vamos a ver las etapas del desarrollo.Estas son las etapas del desarrollo: La organogénesis la van a ver en embriología. Fecundación Las moléculas pueden actuar en etapas distintas del desarrollo… ehhh… bueno la fecundación va a ocurrir cuando el óvulo se une al espermio. A partir de dos células que tienen infomación genética incompleta voy a formar una célula con información genética completa. Cleavage D   espués de eso viene una etapa de división celular que es continuo. Y todo este primer proceso de cleavage se lleva a cabo expresando genes o RNAm que fueron depositados por la madre en el óvulo. No hay ninguna expresión de los genes del experimento. Entonces lo que primero se expresa son los genes materno. Cuando una mujer hace un óvulo, ella deposita en el óvulo distintas células que ayudan… las células de la madre depositan RNAm aquí. No es que floten, sino que van a estar localizados en ciertos lugares, y en los lugares que estén localizados van a ser en el sector posterior del organismo: está el posterior, anteroposterior, lateral, etc. Y todo va a estar determinados los ejes por los RNA m que van a estar localizados localmente, y van a secretar una molécula y esta proteína va a formar una gradiente dentro del mismo huevo. Y esto crea gradientes dentro. Y la célula cuando se ubica aquí va a tener más de esto… los RNAM se reparten dentro de la celula. No es homogéneo. Eje anteroposteriorFigura Midblástula Comienzo de la expresión de los genes del cigoto. Recién se empiezan a expresar los genes del núcleo de la célula. Antes es sólo expresión de RNAm de la madre. Y después cuando se empiezan a expresar los genes del embrión comienza a producirse el movimiento más importante del desarrollo que es la gastrulación.  Pero antes, la gente no sabía todo esto y pensaba que toda la información estaba en el espermio, y que el ovulo era sólo un receptor del homúnculo, y que al ser esto depositado en una hembra daba un ser humano. Y el organismo está formado por dos células… no sé cuál será más importante… el óvulo es más grande y aporta más citoplasma. Y el inicio ocurre en un proceso que se llama ____________.  Y la fecundación, entra sólo un espermatozoide. Entra un solo núcleo que va a formar un embrión. ¿Microscopia de qué es esto? De fluorescencia. Los Microtúbulos están teñidos en verde y los RNA en azul. Entonces entran los espermatozoides, bla bla, acá está el pronúcleo femenino. Y esto se junta para formar la primera placa y la primera división celular. Y lo que está señalizado con la flechita es la cola del espermatozoide que todavía se puede ver, antes de la primera división. Pgta: puede ocurrir que el óvulo se divida antes de ser fecundado? Rpta: hay óvulos no fecundados que pueden dar origen a organismos dividiéndose (em abejas obreras). E  ste es un esquema de oocito de xenopus, los oocitos de xenopus son grandes, no se necesita lupa para verlos. Y el oocito de xenopus es más pigmentado, la parte superior es negrita que es esto que se ve aquí, en el polo animal, y es más claro en el polo vegetal. Y cuando entra el espermatozoide entra siempre por la cara más negra, y ocurre un desplazamiento de citoplasma del huevo respecto a su contenido, se mueve. Acá se ve una zona gris en el huevo que se mueve y se ve una creciente gris. Entonces esto es un huevo fecundado, porque para que entrara el espermatozoide hizo que girara el citoplasma. Y qué hace el citoplasma: hay moléculas en las distintas regiones que al girar el citoplasma van a cambiar las concentraciones, entonces yo voy a cambiar las concentraciones que hay en este lugar con respecto al opuesto. Antes de girar el citoplasma existe una simetría radial que es que hay las mismas concentraciones de moléculas en los lados opuestos, pero cuando se gira el citoplasma, este punto cambia la concentración desde el punto de vista de moléculas. Y esto va a ser muy importante en el desarrollo posterior. Se forma una creciente gris. Y el oocito de xenopus se divide completamente, división homoplástica, se forma el huevo, y se divide más rápido en el polo animal que en el polo vegetal, de manera que siempre se va a ver completa primero la parte de arriba y después la de abajo.Y  acá está en la etapa de cleavage, en el xenopus son 12 divisiones seguidas. Y como ven ustedes son tan rápidas las divisiones, lo que ocurre es que no hay un cambio en el tamaño del huevo pero las células que se van dividiendo van quedando cada vez más pequeñitas. Una célula se va a convertir en 2 y después voy a tener muchas células. Se van dividiendo continuamente. En un momento voy a tener más células en el polo animal que en el vegetal, porque se divide más rápido. Y se va a formar una estructura al final del cleavege que se llama blástula.Y la blástula es una estructura que tiene esta cavidad que se llama blastocele, y aquí se van a expresar los genes del embrión. Acá hay una foto, qué microscopia es esto? De barrido. Figura Y el resultado de clevage son los blastómeros. Cuando hablo de blastómero estoy hablando de cleavage. Después del cleavage viene la gastrulación. E  l huevo de xenopus, antes de la blastocele, yo sé que parte va a dar a cada región de la blástula, esto a la epidermis, esto a la placa neural, esto al ectodermo etc. Y por dentro también. (enumeración del dibujo). Y esto se puede hacer por mapas de destino o faith maps, en que yo puedo marcar una célula aquí y la puedo ver depués en el embrión desarrollado para ver donde quedó finalmente en el embrión. A  cá hay una hendidura, que es una estructura que se llama blastoporo. Y este blastoporo se forma justo en la región de la creciente gris, va a formar parte del labio superior del blastoporo. Esto se llama labio dorsal, que tiene estructuras importantes y se forma en lugar que da origen al lado anterior. Qué va a pasar durante la gastrulación tengo la blástula, y las células van a empezar a migrar hacia el lado de la epidermis hacia el labio dorsal del blastoporo, para empezar a migrar hacia delante, y se va a empezar a introducir la epidermis hacia el interior del huevo y con esto se va a dormar un sándwich que va a ser el endodermo, ectodermo (lo amarillo) y mesodermo, y esto van a ser capas germinales. Entonces con las blástulas voy a terminar con las 3 capas formadas. Y esto ocurre porque por debajo del labio dorsal del blastoporo hay un centro que se llama organizador de HEMANS, que es capaz de organizar al embrión para que forme un eje. Y  en el experimento de hemans con xenopus yo le saque un organizado y lo puse en otro embrión en el mismo estadío, y lo que ocurrió es que se formaron estos labios dorsales del blastoporo, y esto hace que se formen dos ejes en un embrión, entonces se traduce en dos embrioncitos que están unidos. De esta manera este es como un territorio súper importante porque sirve para formar el eje anterioposterior.E  ntonces yo voy a terminar mi blástula con 3 capas germinales, que van a dar tejidos diferentes. El corazón tiene la característica que está formado por dos tipos de tejidos diferentes, los dientes también… En el caso de los humanos se forman dos ejes, pero porque no se alcanzan a separar los cigotos. Y luego de la blástula, hay otra etapa que da origen al sistema nervioso que es la neurulación. Y en el caso de sistema nervioso todo el sistema nervioso está derivado del ectodermo, y va a dar origen a células que se llaman de la cresta neural, que va a dar origen a varias estructuras… y al tubo neural y sistema nervioso central… cerebro…ehhh. Una vez que se forman estas estructuras es que antes de la formación del sistema nervioso se forma el sistema sensorial, que es el más sensible. Cómo ocurre la neurulación en dos etapas:
O  curre en el ectodermo del embrión, por debajo, cuando el embrión gastrula se mueve desde anterior hacia posterior y se forman estructuras en este embrión que se llama notocordo, que es la estructura en rojo, y esta notocorda comienza a secretar señales que difunden hacia el ectodermo y hace que las células se muevan en este movimiento de convergencia y que además se diferencien en una estructura que se llama placa neural, y la placa neural es la que va a dar origen al sistema nervioso y la epidermis es la que va a dar origen a la piel entre otras cosas. Y al medio de esta placa neural y epidermis van a haber unas células que no van a ser ni placa neural ni epidermis y van a ser células que se llaman de la cresta neural.  Como se diferencia este tejido van a dar distintas estructuras o distintos territorios, entonces la notocorda secreta morfógenos porque lo que va a estar cerca de la notocorda se va a convertir en placa neural, lo que está después en cresta neural y lo más lejos en epidermis. Las concentraciones de morfógenos van a producir que esto se invagine, vaya hacia el interior y se cierre en un tubo, una vez que se cierra el tubo, este tubo se llama tubo neural, la epidermis va a quedar continua y entre medio del tubo y la epidermis van a quedar las células de la cresta neural, que no secretan cadherinas por eso no se unen, y estas células van a poder migrar a los distintos lugares que tengan que migrar las células de la cresta neural. Figura: esto es un embrión de pollo, acá está lo que va a ser la placa neural, por debajo está la notocorda y van a invaginar acá donde están las células de la cresta neural, se va a invaginar la placa neural. Por qué se llaman crestas? Porque parecen crestas. Y finalmente se va a cerrar el tubo neural. Las células de la cresta no quedan ahí para siempre, van a migrar. Esto ocurre a todo lo largo del embrión… anteroposterior… y ehh, aquí están las notocordas, y va a señalar en todo el eje anteroposterior del embrión, y el ectodermo se va a transformar para formar…. Y aquí se van a formar las distintas partes del cerebro se llaman vesículas en este estadio no quiero que se las aprendan pero es para que las vean. Este es un tubo, un tubo largo que va en toda la parte anteroposterior del embrión. Y la pare de adelante se va a vesicular, para formar las cavidades del cerebro, y estas cavidades van a foprmar finalmente los ventrículos cerebrales. L  os_________ de estos ventrículos son células que van a proliferar abundantemente y van a formar las distintas capas de la corteza cerebral, se van a dividir ahí y van a migrar para formar las distintas capas.Y esto es lo que ocurre en la parte anterior del tubo neural. En la pare posterior el tubo neural va a formar la médula espinal, y la notocorda que señalizó para que se formara va a dar origen a los huesos, a toda la espina dorsal. Y en el caso de las células de la cresta neural que se formaron en esta región en la interfase del tubo neural y la epidermis va a migrar a los distintos tejidos para formar estructuras diferentes. Según las estructuras que van a formar se pueden dividir en cresta neural cefálica (da origen a la cara de la gente) y cresta neural troncal. Los huesos de la cara, la mandíbula = cresta neural cefálica. figura El último proceso que vamos a ver… no hay un tiempo determinada,,, es la somitogénesis. Se forman estructuras a partir del ectodermo que van a dar origen a la parte paraaxial, porque está al lado del eje. Y desde el paraaxial se va a dar origen a una estructura que se llaman somitos figura. Los somitos van a dar origen a la musculatura. Y este es la neurula, la epidermis, acá se produce la neurulación, acá está el tubo neural, y esta estructura son los somitos, y este es el eje paraaxial. Estas son estructuras que están diferenciadas. Y esto uno lo ve en un embrión. Y esta es la estructura, este es el cuerpo epitelial. Más descripción de la imagen. Estas estructuras que aparecen aquí serían... la estructuración del somito es de posterior a anterior. Pgta: los somitos formarían las vértebras? Rpta: No, los somitos formarían la musculatura. Las vértebras la forman la notocorda. Labio dorsal en el mismo lugar que en el blastoporo en el mismo lugar que el creciente gris importancia del movimiento del citoplasma. |
anio senio pez cebra. Es un modelo q se descubrió hace poco tiempo. Tiene la gran ventaja q se puede hacer genética igual q con la mosca, es decir yo muedo marcar mutaciones en los genes y observar fenotipos. 
