Las células madre son: ‘’Son aquellas células dotadas simultáneamente de la capacidad de autorrenovación (es decir, producir más células madre) y de originar células hijas comprometidas en determinadas rutas de desarrollo, que se convertirán finalmente por diferenciación en tipos celulares especializados’’. De una forma más sencilla, son aquellas células cuyo ‘’destino’’ aun no ha sido definido, se hará posteriormente a través de un proceso denominado ESPECIALIZACIÓN. Para entender el proceso de especialización celular hay que tener en cuenta que cada célula de nuestro cuerpo tiene en su núcleo todo el material genético necesario (ADN) para convertirse en cualquier otra célula de nuestro cuerpo. La especialización tiene lugar en el desarrollo embrionario. Una vez fecundado el óvulo, la célula o zigoto comienza a dividirse rápidamente dando lugar a nuevas células. A medida que el cuerpo del embrión se va desarrollando las células deciden en qué tipo celular se van a convertir, es decir, se estaría produciendo la especialización celular el cuál es un proceso irreversible. El proceso de especialización da lugar a que podamos clasificar las células madre según su potencial de diferenciación en:
Célula madre totipotente: Puede crecer y formar un organismo completo, tanto los componentes embrionarios (las tres capas embrionarias) como los extraembrionarios (placenta). Es decir cualquier célula totipotente colocada en el útero de una mujer tiene la capacidad de originar un feto y por consiguiente un nuevo individuo.
Célula madre pluripotente: Capaces de producir la mayor parte de los tejidos de un organismo. Aunque pueden producir cualquier tipo de célula del organismo, no pueden generar un embrión.
Células madre multipotentes: Son aquellas que sólo pueden generar células de su propia capa embrionaria. Estas también llamadas células madre órgano-específicas son capaces de originar las células de un órgano concreto en el embrión y también en el adulto. Un ejemplo de este tipo de células son las contenidas en la médula ósea, las cuales son capaces de generar todos los tipos celulares de la sangre y del sistema inmune. Éstas células madre existen en muchos más órganos del cuerpo humano como la piel, grasa subcutánea, músculo cardíaco y esquelético, cerebro, retina y páncreas.
Células madre unipotentes: Pueden formar únicamente 2 tipos de células madres: Laqilosis que es una célula madre muy rugosa que contienen ribosomas. Y por otro lado, enbofilosis que es una célula lisa que contiene un líquido especial llamado vasiofelina, que ayuda a que el cuerpo no endurezca en la reproducción de las células madre.
Por otro lado, las células madre también se pueden clasificar según su origen:
Células madre adultas: Son aquellas células madre no diferenciadas que tienen la capacidad de "clonarse" y crear copias de sí mismas para regenerar órganos y tejidos. Las células madre adultas más conocidas y empleadas en la medicina desde hace tiempo son las células madre hematopoyéticas , que se encuentran tanto en la médula ósea como en el cordón umbilical del bebé.
Células madre embrionarias:Las células madre embrionarias sólo existen en las primeras fases del desarrollo embrionario y son capaces de producir cualquier tipo de célula en el cuerpo. Bajo las condiciones adecuadas, estas células conservan la capacidad de dividir y hacer copias de sí mismas indefinidamente. Los científicos están empezando a comprender cómo hacer que estas células se conviertan en cualquiera de los más de 200 distintos tipos de células del cuerpo humano aunque por el momento no tienen una aplicación médica directa.
PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE CELULAS ADULTAS Y EMBRIONARIAS
ADULTAS
EMBRIONARIAS
Pluripotenciales
Multipotenciales
Versátiles
Poco versátiles
Numerosas
Poco numerosas y repartidas por todo el cuerpo
Fáciles de obtener
Difíciles de obtener
Favorecen el crecimiento celular descontrolado y la aparición del cáncer
Creciemiento celular normal y sin riesgo tumoral
Se obtienen destruyendo embriones
Se obtienen de tejidos adultos o del cordón umbilical sin necesidad de destruir embriones
Después de este cuadro observamos que las células madre embrionarias presentan ventajas frente a las adultas sin embargo tienen dos grandes inconvenientes: por un lado favorecen al crecimiento descontrolado celular y provocan cáncer y por otro lado, es necesario la destrucción de embriones para su obtención planteando así un problema ético.
Finalmente, dentro de esta clasificación podemos encontrar las recientemente descubiertas células IPS de origen artificial.
Son células adultas reprogramadas a comportarse como células madre embrionarias aunque no se sabe si estas células podrían ser utilizadas en los pacientes porque el uso de virus para reprogramar las células adultas predispone las células a cáncer en la mayoría de los casos aunque de todos modos la investigación sigue abierta y como resultado, estas células no podrían de momento reemplazar el uso de células madre embrionarias.
La genética molecular es la rama que estudia la estructura y la función de los genes a nivel molecular.
Un gen es la unidad física y funcional de la herencia, que se pasa de padres a hijos. Los genes están compuestos por ADN y la mayoría de ellos contiene la información para elaborar una proteína específica. Cada gen tiene una localización específica en un determinado cromosoma, y el conjunto de todos los genes, contenidos en todos los cromosomas, constituye el genoma.
Los cromosomas están constituidos por ADN (ácido desoxirribonucleico), que codifica la información hereditaria, y por proteínas histónicas y no histónicas. Cada cromosoma está formado por una única molécula de ADN, en la que cada gen ocupa un segmento.
El ADN está constituido por la asociación de moléculas llamadas nucleótidos, formadas por la unión de una molécula de fosfato, una del azúcar desoxirribosa y una base nitrogenada. Ya que cuatro bases distintas, adenina, guanina, timina y citosina participan en la formación de los nucleótidos, hay cuatro tipos distintos de estos. Para formar ADN, los nucleótidos se vinculan por sus grupos fosfato y conforman una larga hebra, cuyas bases nitrogenadas se unen por uniones débiles pero muy específicas con las de otra hebra. Se forman así pares de bases, que determinan que ambas hebras, apareadas, se enrollen para dar lugar a la estructura de doble hélice. Las uniones entre las bases solo ocurren, por una parte, entre la adenina y la timina y, por otra, entre la guanina y la citosina, las que por eso se llaman bases complementarias. La especificidad de las uniones entre bases determina la conservación y la transmisión de la información hereditaria.
El mensaje de la herencia o código genético está contenido en el orden o secuencia con que las bases aparecen en la larga hebra del ADN.
El mensaje genético solo consiste en información que determina el número, el tipo y la secuencia de aminoácidos de cada uno de los distintos tipos de proteínas de un organismo, La secuencia de bases del ADN determina la secuencia en que los aminoácidos se enlazan entre sí para dar lugar a una proteína.
Estructura del ADN
Dogma Central de la Genética Molecular
El dogma central de la genética molecular fue propuesto por Crick en 1970. Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula, es decir, que el ADN es transcrito a ARN mensajero y que éste es traducido a proteína, elemento que finalmente realiza la acción celular. El dogma también postula que sólo el ADN puede replicarse y, por tanto, reproducirse y transmitir la información genética a la descendencia. Los virus Retroviridae y Caulimoviridae, tienen la potestad de sintetizar ADN mediante una polimerasa, la transcriptasa inversa, que tiene como molde ARN. Esto supone una modificación del dogma. Otra situación que rompe con la secuencia definida por el dogma es la posibilidad de obtener proteína in vitro, en un sistema libre de células y en ausencia de ARN, por lectura directa del ADN mediante ribosomas, en un entorno en presencia del quimioterápico neomicina.
Dogma Central de la Genética Molecular
Replicación del ADN
Es el proceso según el cual la molécula de ADN de doble hélice origina a otras dos moléculas de ADN con la misma secuencia de bases.
Esta duplicación del material genético es semiconservativa debido a que las dos cadenas complementarias del ADN parental, al separarse, sirven de molde a su vez para la síntesis de una nueva cadena, complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN parental.
La replicación se produce durante la interfase, en el período S o de síntesis de ADN.
El siguiente video muestra el proceso.
Transcripción y Traducción
La transcripción es la síntesis de una cadena de ARN complementaria a un fragmento de una de las cadenas del ADN.
Como el ADN, el ARN está formado por una cadena de nucleótidos. Cada uno está formado por una molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles bases nitrogenadas: adenina, guanina, uracilo y citosina. Se diferencia químicamente del ADN por contiener la base uracilo en lugar de timina.
Una parte de la hebra paralela del ADN actúa como molde para formar una nueva cadena que se llama ARN mensajero o ARNm . El ARNm sale del núcleo celular (en el caso de los organismos eucariotas) y se acopla a los ribosomas, estructuras celulares especializadas que actúan como centro de síntesis de proteínas.
Transcripción
La traducción es el proceso por el cual la información genética contenida en el ADN y transcrita en una ARN mensajero va a ser utilizada para sintetizar una proteína de acuerdo a las reglas del código genético. En este proceso intervienen los ARN ribosómico (ARNr) y de transferencia (ARNt), y consta de las fases de:
- activación: cada aminoácido (AA) se une al ARNt específico,
- iniciación: la subunidad pequeña del ribosoma se enlaza con el extremo 5′ del ARNm con la ayuda de factores de iniciación y de otras proteínas,
- elongación: ocurre cuando el siguiente aminoacil-ARNt (el ARNt cargado) de la secuencia se enlaza con el ribosoma,
- terminación: sucede cuando se encuentra con un codón de terminación (sin sentido), que son el UAA, UAG o UGA.
El código genético es el conjunto de reglas usadas para traducir la secuencia de nucleótidos del ARNm a una secuencia de proteína en el proceso de traducción.
Características del código genético:
• La correspondencia entre nucleótidos y aminoácidos se hace mediante codones. Un codón es un triplete de nucleótidos que codifica un aminoácido concreto.
• El código genético es degenerado: un mismo aminoácido es codificado por varios codones, salvo Triptófano y Metioninaque están codificados por un único codón. Existen 64 codones diferentes para codificar 20 aminoácidos. Los codones quecodifican un mismo aminoácido en muchos casos comparten los dos primeros nucleótidos.
• El codón AUG que codifica la metionina es el codón de inicio y hay tres codones que establecen la señal de terminación de la traducción (UAA, UAG, UGA).
• Es casi universal. Es el mismo para la mayoría de los organismos, con algunas excepciones en protozoarios, micoplasmas y las mitocondrias.
Transcripción en Eucariotas
Las secuencias de genes eucarióticos que codifican para proteínas habitualmente no son continuas, sino que están interrumpidas por secuencias no codificadoras.
Las secuencias no codificadoras que producen interrupciones dentro de un gen se conocen como intrones, y las secuencias codificadoras, aquellas que se expresan, son llamadas exones.
Aunque los intrones se transcriben a ARN en el núcleo, no están presentes en el ARNm en el citoplasma y no se traducen a proteínas. Los exones son los segmentos que están presentes en el ARNm citoplásmico y que se traducen a proteína.
Una vez transcrito el ARN, sufre un proceso de maduración que tras cortes y empalmes sucesivos elimina los intrones para producir el ARNm final. Este proceso se denomina maduración del ARN o splicing.
Splicing
Splicing alternativo
Durante este proceso de maduración o splicing se puede dar lugar a diferentes moléculas de ARN. De esta forma un mismo gen o secuencia de ADN, puede dar lugar a diferentes moléculas de ARNm y por tanto, producir diferentes proteínas.
Concepto actual de Gen
El splicing alternativo invalida la definición clásica de gen que postula que es una región de ADN que codifica para una proteína (teoría “un gen una proteína”). Así, este proceso que permite obtener varias proteínas a partir de una única secuencia de ADN, redefine el concepto de gen a “unidad de transcripción”. Los genes son unidades funcionales del ADN.
Regulación de la expresión Génica
La expresión génica es el proceso por medio del cual todos los organismos procariotas y eucariotas transforman la información codificada en los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento. En todos los organismos, inclusive los eucariotas el contenido del ADN de todas sus células es idéntico. Esto quiere decir que contienen toda la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas. Pero no todos los genes se expresan al mismo tiempo ni en todas las células. Los genes se expresan o no en los diferentes tipos de células, dependiendo de la función de la célula en un tejido particular. Por ejemplo, genes que codifican proteínas responsables del transporte axonal se expresan en neuronas pero no en linfocitos en donde se expresan genes responsables de la respuesta inmune. También existe especificidad temporal, esto quiere decir que los diferentes genes en una célula se encienden o se apagan en diferentes momentos de la vida de un organismo. Además, la regulación de los genes varía según las funciones de éstos.
En los procariotas, los genes con una función relacionada suelen estar agrupados en operones, el cual es un grupo de genes que se transcriben en un mismo ARNm y que, por tanto, están sujetos a una regulación transcripcional común.
En los eucariotas el proceso es mucho más complejo y se realiza en varios niveles.
Mutaciones Génicas
Una mutación es una alteración de la secuencia de nucleótidos del ADN. Las mutaciones pueden ser espontáneas o inducidas. Las primeras son aquellas que surgen normalmente como consecuencia de errores durante el proceso de replicación del ADN. Las inducidas surgen como consecuencia de la exposición a mutágenos químicos o biológicos o a radiaciones.
Si ocurren en las células germinales (óvulo o espermatozoide), las mutaciones estarán presentes en todas las células del organismo formadas a partir de la unión de esas gametas. La mutación es, entonces, hereditaria y se transmite de generación en generación.
Las mutaciones pueden ser básicamente de 3 tipos:
sustituciones: en este caso una base es reemplazada por otra.
deleciones: una base es omitida de la secuencia.
inserciones: las inserciones resultan del agregado de una base extra.
Mutaciones Génicas
Un caso de mutación espontánea en ratones.
Genomas
En el curso de la década de los noventa, se han iniciado y desarrollado varios proyectos de secuenciación completa del genoma de diversas especies, el más publicitado de los cuales ha sido el programa de Genoma Humano.
Estos proyectos se proponen determinar la secuencia completa del genoma de distintas especies, localizando con exactitud la ubicación de los genes y el resto del material hereditario.
La metodología del ADN recombinante y sus técnicas asociadas (vectores de clonación, enzimas de restricción, transformación artificial de células procariotas y eucariotas, bibliotecas de genes, sondas moleculares, secuenciación, genética inversa, PCR, etc.) han alcanzado un desarrollo suficiente como para que se planteara la pertinencia y viabilidad de un proyecto de caracterización detallada (hasta nivel de secuencia de nucleótidos) de genomas de una serie de organismos modelo.
Actualmente se han completado las secuencias de varios virus y bacterias patógenas, así como las de algunos organismos superiores.
El ADN es como un acido que se puede llamar nucleico que funciona con los organismos vivos y algunos de esos tiene virus. El ADN tiene muchas comparaciones aun que no lo sepan cómo puede ser una receta, plano y también es como un polímero que ese polímero está compuesto por unidades simples como si fuera un tren y cada vagón del tren contiene nucleootido. También el ADN se puede usar en muchas cosas por ejemplo son: virus, transmisiones y los organismos vivo
Comó está formado el ADN
El ADN está formado por 2 clases y esas clases tiene sus características como la primera es:
1-Que se pueden separar mediante una técnica llamada electroforéticas por su carga principal.
2-Que cada molécula del ADN está formada por 2 cadenas o se pueden llamar de otra manera como bandas, estas cadenas o bandas llevan un numero de compuestos químicos que se les llamas nucleotios.
El ADN está formado por varias partes como son: Adenina, Timina, Guanina, Citonina y columna vertebral del ADN.
Quien descubrió el ADN
Fue descubierto por 3 hombres que fueron:
James Watson
Francis crick
Maurice wilkins
Estos tres hombres cada uno hizo algo en unas fechas por ejemplo: En 1953 Watson y crick descubrieron algo muy importante que fue la estructura de la molécula del ADN y ya después con el tiempo se integro alguien mas que fue este Maurice el gano el premio Nobel medicina en su trabajo.
Comosomas y genes
Los cromosomas son un núcleo que tiene una célula que esta el parte de tu cuerpo, de estos cromosomas se dividen y salen los genes.
Los genes tienen una información importante lo cual se distingue por varias cosa que son:
Color de tus ojos.
Color de tu pelo.
Forma de tu nariz.
Forma de tu cara.
Forma de tu mano.
Además los genes son algo importante porque son responsables de tus hijos heredados por ti mismo o por tus padres.
El ADN tiene más o menos 30,000 genes cada uno
Ventajas
Es la innovación de la tecnogía que ahora puedes sacar el ADN por internet.
Otra es con un algodón con el interior de la mejilla y un poco de saliva.
Es muy rápido y eficiente.
Es un tipo para ser justicia con alguien.
Mayor dinero.
Desventajas
Interviene para agarrar a alguien de un crimen o violación.
Todos los microbios o bacterias llegan al mundo.
Contaminación.
Creación de almacenamiento
Características
1-Es una molécula la cual está formada por timina, citocina.
2-Tiene como un azúcar que se le llama desoxiribosa.
3-Está relacionada con la herencia.
4-las propiedades no son iguales.
5-Los caracteres genéticos pasan en generación en generación.
6-El ADN tiene una doble estructura.
Tipos
1-Autosoma: Son cromosomas que pueden estar unidos con una pareja y cada cromosomas se puede definir la sexualidad
2-Prueba de cromosomas Y: El cromosoma Y es el puede definir el sexo de cada persona si es hombre o mujer.los hombres tiene un cromosomas que se le llama X y la mujer tiene 2
3-Prueba de cromosoma X: Este cromosoma nadamas se puede heredar por la materna, que en generación la traen las abuelas, madres etc.
4-Prueba mitocondrial del ADN: son células que se puede producir energía, es decir que no la pueden transmitir los hombres
El ADN y sus partes
Es una sustancia química que se almacenan las instrucciones como que se refieren de un huevo hasta un adulto que pertenece a su heredacion.se puede decir que es una molécula gigante que de esa molécula tiene 3 tipos de de sustancias que son:
Azucares.
El acido fosfórico y base.
Desoxirribosas.
Los àcidos y azucares estos dos tipos se unen como una línea formando 2 largas cadenas que enredan a hélice. Las bases de nitrógeno se pueden encontrar en el interior en el hélice y esta se forma una estructura que le dan como una escalera.
El ADN en el humano
Entre lo más antiguo del ser humano como los más inteligentes que eran como unos 2, 000,000 en la antigüedad, después este Watson y crick descubrieron sobres la estructura del ser humano como puede ser cuantas hebras tiene el ADN y ellos dijeron que tenían 4.
ADN animal
Esta estructura bioquimica es de vegetal y animal y una que otra no tiene diferencia entre ellos.
Estos tienen 2 cadenas que se puede referir a nucleótidos que se giran hacia la derecha.
La diferencia entre estos 2 tipos:
1. Vegetal: puede llevar toda la información del cormo vegetativo como tipos son :
1. Maiz.
2. Tallos.
3. Hojas.
4. Flores.
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2. Animal son aquellas de que hablan de animal son tipos:
También el ADN se puede usar en muchas cosas por ejemplo son: virus, transmisiones y los organismos vivo
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