CURSO 2020/2021
CITOLOGÍA, HERENCIA Y DESARROLLO
HUMANO
PRIMERO DE MEDICINA
Leonor Amador Pérez
ÍNDICE DEL TEMARIO
UNIDAD TEMÁTICA 1: CITOLOGÍA
Tema 1: Concepto de célula. tipos celulares. esquema general de organización: células
eucarióticas
Tema 2: Membrana plasmática
Tema 3: Diferenciaciones de membrana
Tema 4: Inclusiones citoplasmáticas
Tema 5: Citoesqueleto
Tema 6: Centrosoma
Tema 7: Cilios y flagelos
Tema 8: Mitocondria
Tema 9: Peroxisomas
Tema 10: Ribosomas
Tema 11: Retículo endoplasmático
Tema 12: Aparato de Golgi
Tema 13: Lisosomas
Tema 14: Endocitosis y exocitosis
Tema 15: Núcleo interfásico
Tema 16: Cromosomas
Tema 17: Ciclo celular: mitosis
Tema 18: Ciclo celular: meiosis
UNIDAD TEMÁTICA 2: GENÉTICA
Tema 19: Conceptos básicos de genética
Tema 20: Clasificación de los trastornos genéticos. Herencia mendeliana en la especie humana.
Árboles genealógicos
Tema 21: Herencia autosómica
Tema 22: Serie alélica
Tema 23: Herencia ligada al sexo
Tema 24: Factores que influyen en la expresión de los genes
Tema 25: Genética poligénica y multifactorial
Tema 26: Concepto de citogenética
Tema 27: Alteraciones cromosómicas numéricas
Tema 28: Alteraciones cromosómicas estructurales
UNIDAD TEMÁTICA 3: DESARROLLO HUMANO
Tema 29: Conceptos básicos sobre desarrollo humano
Tema 30: Espermatogénesis
Tema 31: Ovogénesis
Tema 32: Gametos y transporte
Tema 33: Fecundación
Tema 34: Segmentación
Tema 35: Implantación
Tema 36: discos embrionarios
Tema 37: Anexos embrionarios
Tema 38: Placenta
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 1
CONCEPTO DE CÉLULA. TIPOS CELULARES. ESQUEMA GENERAL DE ORGANIZACIÓN:
CÉLULAS EUCARÓTICAS
La célula es la unidad estructural, funcional y reproductiva de todos los seres vivos; es la
unidad mas pequeña dotada de vida propia e independiente.
Teoría celular
1. Todos los organismos vivos están compuestos por células o por sus productos de
secreción.
2. La célula es la unidad básica de organización de la vida. (Schleiden y Schwann)
3. Todas las células se forman a partir de otras preexistentes. Omniscellulae cellula (Virchow)
Atendiendo a su organización celular los organismos se clasifican en:
PROCARIOTAS (monera)
EUCARIOTAS
-
-
Bacterias (eubacterias y cianobacterias)
Arqueobacterias
Unicelulares
- Hongos (levaduras y mohos)
- Protozoos
Pluricelulares
- Hongos
- Vegetales
- Animales
Jerarquía taxonómica
La jerarquía se establece de forma que un taxón inferior (especifico) seria englobado por otro
superior (genérico).
Las categorías taxonómicas que se utilizan en la actualidad son las siguientes (de más genérico
a más específico):
Dominio
Reino
Filo/
división
Clasificación de los organismos vivos
REINO
Archaea
Bacteria
Protozoa
Chromista
Fungi
Plantae
Animalia
SUPERREINO
Procariota
Eucariota
ACYTOTA (ACELULAR) O APHANOBIONTA ES UN
DOMINIO QUE AGRUPA PLÁSMIDOS, PRIONES,
TRANSPOSONES, VIRUS Y VIROIDES.
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Evolución de procariótica a eucariótica
•
Endosimbiosis seriada (Lynn Margulis)
La teoría endosimbiótica propone que las células eucariotas se originaron a partir de una
célula primitiva eucariota que en un momento determinado englobaría a otras células u
organismos procarióticos, estableciéndose una relación endosimbionte.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Diferencias entre eucariotas y procariotas
Características
Tamaño
Envoltura nuclear
Material genético
Citoesqueleto
Sistemas de endomembranas
División celular
Mitocondrias
Vacuolas
Cloroplastos
Organización celular
PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
PEQUEÑO
GRANDE
AUSENTE
NÚCLEO VERDADERO
ADN CIRCULAR
ADN LINEAL + PROTEÍNAS EN CROMOSOMAS
AUSENTE
PRESENTE
AUSENTE
PRESENTE
ASEXUAL (FISIÓN BINARIA)
MITOSIS Y MEIOSIS (ASEXUAL Y SEXUAL)
AUSENTE
PRESENTE
AUSENTE
PRESENTE
AUSENTE
PRESENTE
UNICELULAR
PLURICELULAR
Esquema general de una célula eucariota
• Membrana celular
- Membrana plasmática
- Glucocáliz
- Diferenciaciones (microvilli, uniones, interdigitaciones, repliegues de membrana)
• Citoplasma
- Citosol (citoesqueleto e inclusiones)
- Organelas
➢ Membranosas (centrosoma y ribosomas)
➢ No membranosas
Sistemas de endomembranas (retículo endoplasmático, aparato de
Golgi, lisosomas, endosomas)
Mitocondrias y peroxisomas
• Núcleo interfásico (cromatina, nucleolo, envoltura nuclear, matriz nuclear)
Leonor Amador Pérez
Tamaños comparativos de los organismos
CITOLOGÍA I
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 2
MEMBRANA PLASMÁTICA
La membrana plasmática es:
•
•
•
•
•
•
•
Envoltura continua que separa el contenido celular del medio externo
Barrera física selectiva que regula el intercambio de iones y moléculas entre
la célula y el medio extracelular
Se comporta como un sensor frente a señales externas, lo que permite:
Reconocimiento de moléculas
Comunicación intercelular
Respuestas frente a cambios en el medio ambiente
Interacciones celulares
Morfología
Es trilaminar (ultraestructura); formada por una capa densa externa (2 nm), un
espacio intermedio (3,5 nm) y una capa densa interna (2 nm).
En la superficie externa de la membrana plasmática se encuentra el glucocálix
Membrana plasmática observada mediante la técnica de criofractura (consiste
en la congelación de muestras biológicas con nitrógeno líquido, seguido de un
corte y el sombreado de la superficie de la muestra).
Cara E (exterior)
Cara P (interior)
La cara P
presenta más
proteínas
incrustadas
cuando se han
separado las
capas por
criofractura
Componentes químicos
Fundamentalmente lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones que varían
según el tipo de organismo y de célula
Proporción de los componentes químicos de un eritrocito:
LÍPIDOS: 40%
PROTEÍNAS: 52%
GLÚCIDOS: 8%
Leonor Amador Pérez
LÍPIDOS DE MEMBRANA
•
•
•
Fosfolípidos: 55-60%
Glucolípidos: 40%
Colesterol: 5%
Son moléculas anfipáticas
Características moleculares de los fosfolípidos
Presentan dos zonas de polaridad opuesta:
• Cabeza polar (hidrofílica). Formada por
la unión del glicerol, el grupo fosfato y
un componente que le añaden polaridad
(aminoalcohol)
•
Cola apolar (hidrófoba). Formada por las
dos cadenas hidrocarbonadas de los
ácidos grasos. Normalmente uno de ellos
es insaturado.
Hay más de 100 tipos diferentes de
fosfolípidos, según su grupo polar o sus
ácidos grasos (longitud/tipo de enlace)
Las membranas plasmáticas de células de mamíferos contienen cuatro tipos
principales de fosfolípidos, los cuales se distribuyen asimétricamente:
•
FOSFOGLICÉRIDOS: fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina.
•
ESFINGOLÍPIDOS: esfingomielina (muy importante para formar las vainas de
mielina de las neuronas)
Disposición de los fosfolípidos en la
membrana plasmática:
Se disponen formando bicapas en la cual la
parte hidrófoba (colas) quedan enfrentadas en
el interior y las regiones hidrófilas (cabeza)
quedan orientadas hacia el exterior.
CITOLOGÍA I
Leonor Amador Pérez
Características moleculares del colesterol
Estructura:
Presenta tres zonas:
• Cabeza polar
• Estructura formada por los
anillos esteroideos
• Cadena hidrocarbonada
(apolar)
Posición del colesterol en la
membrana plasmática
Se colocan en los fosfolípidos de la
siguiente manera:
• La cabeza contacta con la
cabeza polar del fosfolípido
• Los anillos en la zona de las
cadenas hidrocarbonadas más
próxima a la cabeza
• Las cadenas hidrocarbonadas
contactan con las zonas
polares
Se dispone en ambas capas, casi en igual proporción. Su función principal es
regular la fluidez de la membrana plasmática, impidiendo el movimiento de los
fosfolípidos (más fluida) con el aumento de la temperatura o impidiendo la
formación de puentes de hidrógeno entre las cadenas hidrocarbonadas (más
sólida) con el descenso de la temperatura.
Microdominios lipídicos/ balsas lipídicas
Corresponden a unas regiones de la membrana particularmente ricas en
glucolípidos, esfingolípidos y colesterol. A estas regiones se le asocian proteínas,
a veces de forma transitoria y otras permanentes, las cuales participan en
procesos de señalización celular y endocitosis mediada por receptores.
Están como “flotando” dentro
del mosaico fluido. Pueden
estar presentes en ambas
caras de la membrana.
CITOLOGÍA I
Leonor Amador Pérez
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
•
Según su función
1. Anclaje o unión (se ancla a la matriz extracelular o al citoesqueleto
interno)
2. Receptoras (recepción y transducción de señales que llegan a la célula)
3. Transportadoras (bombas y canales: encargadas de mantener el
gradiente electroquímico)
Una misma proteína puede tener más de una función (puede ser receptor y
enzima)
•
Según su localización
1. Integrales. Proteínas anfipáticas, integradas dentro de la propia
membrana y unidas fuertemente (enlaces covalentes).
- Transmembrana: atraviesan la membrana, una o varias veces.
(Ej. Canales y poros)
- Asociadas con la membrana: solo en la superficie citosólica
(cara P)
- Unidas a lípidos de la membrana: por fuera de la bicapa,
superficies externas e internas.
2. Periféricas. Unión débil a la membrana, están unidas a una proteína de
membrana indirectamente. Se encuentran en la periferia de la membrana.
CITOLOGÍA I
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
GLÚCIDOS DE MEMBRANA
Varían mucho de una célula a otra. Solo se disponen en la zona extracelular (cara
externa de la membrana), son asimétricos.
Constituyen el glucocálix (protege la célula y aumenta la absorción)
Clasificación
•
Oligosacáridos
- Unidos a proteínas:
glicoproteínas
- Unidos a lípidos:
glicolípidos
•
Glucosaminoglucanos
Normalmente asociados a
proteínas:
proteoglucanos
Micrografía del glucocálix en el intestino delgado: en sus digitalizaciones presenta un
glucocálix muy desarrollado, ya que esto favorece la absorción
Funciones del glucocáliz
• Protección de las células ante agresiones mecánicas y químicas
• Participa en procesos de reconocimiento y adhesión celular
• Actividad enzimática: en células especializadas en la absorción
• Facilita la absorción de nutrientes: células especializadas del intestino delgado
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
MODELO DEL MOSAICO FLUIDO Singer y Nicholson
La membrana no es una estructura sólida, sino que se mueve.
Composición de la membrana
• Bicapa lipídica: fosfolípidos y colesterol
• Proteínas (integrales y periféricas)
• Glúcidos (en la superficie externa)
Características de la membrana
1. Asimetría
Los componentes de la membrana no se encuentran en la misma proporción y posición en
las capas interna y externa de la membrana
2. Fluidez
Se pueden dar movimientos moleculares en la matriz de la membrana
Movimientos de los fosfolípidos:
- Cambio de capa/flip flop: son movimientos lentos (1 por mes). Favorecidos por las enzimas
flipasas (translocasas)
- Difusión lateral (rápido)
- Rotación (rápido)
- Flexión de colas
Factores que regulan la fluidez de la membrana
TEMPERATURA. Cuanto más frío más rígida es la membrana y cuanto más calor más fluida
TIPOS DE ÁCIDOS GRASOS
- Longitud de los ácidos grasos: una menor longitud de las cadenas hidrocarbonadas reduce
la tendencia de las colas a interaccionar entre sí.
- Grado de saturación de las cadenas hidrocarbonadas: los dobles enlaces CIS provocan una
desviación en la cadena que dificultan su empaquetamiento y sus interacciones
COLESTEROL. Hace más rígidas a las membranas, por tanto, reduce su permeabilidad. También
impide que las cadenas hidrocarbonadas cristalicen a baja temperatura, manteniendo la
fluidez.
La fluidez de la membrana permite el
movimiento de las proteínas mediante:
Los movimientos están favorecidos por la fluidez
de la membrana lipídica
•
•
Los movimientos están restringidos por:
- Formación de agregados proteicos o lipídicos
- Unión a proteínas de la matriz
- Unión a proteínas del citoesqueleto
(proteínas de anclaje)
- Presencia de uniones intercelulares
Difusión lateral
Rotación
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
DOMINIOS DE MEMBRANA
Son regiones de la membrana plasmática que poseen una especialización funcional concreta.
Surgen de la restricción de los movimientos de los componentes de la misma.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
• Mecánica y protectora
• Permeabilidad
• Difusión pasiva
• Difusión facilitada
• Transporte activo
• Recepción y transmisión de señales
• Reacciones enzimáticas
• Excitabilidad
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 3
DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Son regiones especializadas de la membrana, identificables morfológicamente, adaptadas a
funciones específicas tales como:
•
•
•
•
Favorecer la absorción de nutrientes
Unir células entre sí o con la matriz extracelular
Facilitar la comunicación intercelular
Contribuir a crear barreras fisiológicas
Clasificación de las diferenciaciones
Según su localización en una hipotética célula epitelial en la que se diferencia
Dominio apical (en contacto con la superficie libre)
• Microvellosidades
• Cilios
• Estereocilios/estereovellosidades
Dominio lateral (en contacto con células adyacentes)
• Uniones intercelulares
• Interdigitaciones
Dominio basal (en contacto con una membrana basal)
• Uniones célula-matriz extracelular
• Repliegues de membrana/pliegues basales
MICROVELLOSIDADES
Son proyecciones citoplasmáticas digitiformes, presentes en muchos tipos celulares y
especialmente en el dominio apical de células especializadas en la absorción
FUNCIÓN: aumento de la superficie de membrana disponible
Tipos de microvellosidades
Aisladas y desordenadas
(casi todas las células)
Agrupadas y ordenadas
(enterocitos y nefrocitos) 3000 por
célula
Estructura
-
Glucocálix
Membrana plasmática
Haz de 20-30 de MF de actina no contráctiles (interacciona con la
red terminal)
Proteínas asociadas
Velo/red terminal: filamentos de actina y proteínas asociadas
(miosina ii y espectrina)
Estereocilios
(células del oído interno)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
UNIONES INTERCELULARES
Tipos de uniones intercelulares
ESTRUCTURA MORFOLOGÍA
Ocluyente/estrecha
Adherente
Desmosoma
Comunicante/de
hendidura
Zónula
Zónula
Mácula
Mácula
ELEMENTOS DEL
CITOESQUELETO
Fil. Actina
Fil. Actina
Fil. Intermedios
Sin filamentos
FUNCIÓN
Cierre (barrera)
Anclaje
Anclaje
Acoplamiento
Zona ocluyente
Unión en forma de cinturón. Se localizan en las caras laterales más próxima al dominio apical
Membranas plasmáticas de células vecinas entran en contacto a intervalos regulares mediante
hileras de proteínas transmembrana que forman bandas de cierre o sellado y cierran el
espacio intercelular
Estructura
- Bandas de cierre o sellado: hileras de proteínas
transmembrana (ocluinas y claudinas)
- Proteínas asociadas intracelulares: proteínas de la zona
ocluyente (ZO-1, ZO-2 y ZO-3)
- Filamentos del citoesqueleto: actina
FUNCIONES:
- Cohesión y sellado del espacio intercelular
- Contribuyen a la formación de barreras fisiológicas, impidiendo el paso de sustancias entre
las células epiteliales (transporte paracelular).
- Determinan la polaridad de la membrana plasmática al establecer dominios de membrana
(evitan la libre difusión de lípidos y proteínas entre los dominios)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Uniones adherentes (anclaje)
Estructura general
- Proteínas transmembrana de unión: pertenecen
al grupo de moléculas de adhesión celular
(CAM: dependientes de calcio cadherinas)
- Proteínas de unión intracelulares
- Filamentos del citoesqueleto
*Dominio
extracelular de
cadherinas
interacciona con
cadherinas de la
célula vecina
Tipos de uniones adherentes
1. Zónula adherente
En el espacio intercelular (en células epiteliales se sitúa por debajo de la zónula ocluyente)
Estructura:
- Proteínas transmembrana de unión
(cadherinas)
- Proteínas de unión intracelulares
- Filamentos del citoesqueleto (actina y
miosina II)
FUNCIONES
- Refuerzo mecánico de unión entre las células
-
Estabiliza los tejidos que están sometidos a grandes tensiones mecánicas
-
En el desarrollo embrionario temprano, interviene en la deformación de los
epitelios, fenómeno previo a la formación de estructuras tubulares
2. Mácula adherente/desmosoma
Unión puntiforme (muy abundantes en la epidermis)
FUNCIÓN: mantienen la cohesión celular y confieren resistencia y tensión. Su número
depende del rozamiento y tensión a la que están sometidas las células.
Estructura:
- Proteínas transmembrana de unión
(desmogleína* y desmocolina)
- Proteínas de unión intracelulares: lado
citoplasmático de la membranas formando la
placa de fijación (desmoplaquina y placoglobina)
- Filamentos del citoesqueleto: filamentos
intermedios (queratina en células epiteliales y
desmina en células musculares)
*especifica de los desmosomas
Concepto de complejo de unión: conjunto ordenado de uniones.
Es común en tejido epitelial
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Unión nexo/comunicante/hendidura (GAP)
La apertura y cierre del Canal está regulada por Ca2+
Estructura
- Proteínas transmembrana de unión: conexinas
- Hay 6 monómeros de conexinas en cada membrana:
los conexones
- La conexión de dos conexones forma un canal
FUNCION:
- Acoplamiento metabólico intercelular: permite el paso de moléculas pequeñas
hidrosolubles (AMP, AMPc, ATP, ADP,etc)
- Acoplamiento eléctrico: permite el paso de iones. (En neuronas y células musculares:
cardíacas y lisas)
UNIONES CELULA-MATRIZ EXTRACELULAR
TIPOS
Contactos focales
Hemidesmosomas (dominio basal)
ESTRUCTURA
Como las zónulas adherentes (filamentos de
actina)
Como los desmosomas (filamentos
intermedios)
Hemidesmosomas
FUNCIÓN: unión de la célula a la matriz
extracelular
Estructura
- Placa de fijación asociada a
filamentos de queratina
- Proteína transmembrana (integrinas)
Contactos focales
Repliegues de membrana
Formados a partir de interdigitaciones
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
ALGUNOS EJEMPLOS SOBRE LA IMPORTANCIA CLÍNICA DE LAS DIFERENCIACIONES
Uniones de nexo
Existen numerosos tipos de conexinas
Las mutaciones en genes que codifican conexinas, que se expresan en diferentes células, están
relacionadas con enfermedades de naturaleza diversa
- Mutación conexina26: sordera congénita; mutación conexina50: cataratas y ceguera
congénita
Desmosomas
-
Producción de autoanticuerpos contra desmogleína1: pérdida de adhesión de
queratinocitos en la epidermis.
- Mutaciones en genes de las desmogleínas: trastornos diversos que afectan a la piel
Zónula ocluyente
-
Mutaciones en claudina16 (túbulos renales) impiden la reabsorción de Mg2+(Síndrome de
pérdida renal de magnesio)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 4
INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS
DEFINICIÓN:
• Macromoléculas presentes en el citosol de ciertos tipos celulares
• Transitorias o permanentes
• Observables con el microscopio
TIPOS:
• Pigmentos
• Sustancias de reserva
• Cristaloides
PIGMENTOS
Sustancias que tienen color propio, están presentes en algunos tipos celulares
TIPOS
LOCALIZACIÓN
Exógenos
Proceden del exterior del organismo
Endógenos
Sintetizados en el organismo
Células pigmentadas
Contienen el pigmento, pero no lo sintetizan
Células pigmentarias
Sintetizan el pigmento
Pigmentos exógenos
•
•
-
Carotenos
Son pigmentos vegetales liposolubles
Partículas de polvo
Sustancias químicas contaminantes que están suspendidas en el aire
Ingresan por vía respiratoria con el aire inspirado y se depositan en el tejido pulmonar
Alteraciones originadas por la inhalación de estas partículas: neumoconioisis
TIPOS DE NEUMOCONIOISIS: Carbón: antracosis
Sílice: silicosis
Asbesto: asbestosis
Pigmentos endógenos
•
-
HEMOGLOBINA
Formada por un grupo hemo (porfirina + hierro) y globina
Presente en los eritrocitos, al morir, los eritrocitos son captados por los macrófagos, los
cuales degradan la hemoglobina en:
Globina
Fracción no polipeptídica/ grupo hemo
➢ La fracción no férrica se degrada en bilirrubina*
➢ La fracción férrica se degrada en hemosiderina (Fe)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
*La bilirrubina es el principal pigmento de la bilis
SANGRE
En un principio es una sustancia liposoluble (bilirrubina no
conjugada/indirecta)
HÍGADO
(hepatocito)
la bilirrubina se conjuga con el ácido glucurónico (bilirrubina
conjugada/directa)
Pasa a los canículos biliares
INTESTINO
➢
➢
La bilis es excretada en las heces
Pasa al riñón donde es excretada por la orina
Correlaciones clínicas: ictericia
- Excesiva destrucción de hematíes
- Defecto de la captación de bilirrubina indirecta por los hepatocitos
- Alteración de la conjugación
- Obstrucción de las vías biliares
•
-
MELANINA
Localización:
En células pigmentarias: Melanocitos (epidermis, folículos pilosos y epitelio pigmentario de
la retina) y algunas neuronas
Células pigmentadas: Queratinocitos (epidermis)
Síntesis de melanina (en los melanocitos)
Proceso: TIROSINA -TIROSINASA - DOPA – MELANINA
1. La tirosinasa se sintetiza en el retículo
endoplasmático rugoso, y de ahí pasa al aparato de
Golgi, donde se acumula en vesículas llamadas
premelanosomas (tirosinasa + precursores de
melanina)
2. En el citoplasma se produce la maduración del
premelanosoma a melanosoma maduro, sin
actividad tirosinasa
3. Desaparece la tirosina, constituyendo los gránulos de
melanina, sin actividad tirosinasa
4. Los gránulos de melanina mediante prolongaciones
del melanocito, se transfiere hacia los queratinocitos
•
-
LISOFUSCINA
Es un pigmente de desgaste o de envejecimiento, corresponde a cuerpos residuales
(lisosomas)
Localización:
Hepatocitos
Miocardio
Neuronas
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
SUSTANCIAS DE RESERVA
Glucógeno
Es el polímero de la glucosa, la forma de depósito intracelular de glucosa:
1. Utilizada por la célula
2. Puede pasar a la sangre
A microscopio eléctrico el glucógeno se observa en el citosol en forma de partículas
electrodensas:
- Glucosomas/partículas β. en células musculares
- partículas α. (acúmulos de partículas β en rosetas) hepatocitos y astrocitos
Lípidos
Se depositan principalmente en el citoplasma de células
especializadas (adipocitos*) en forma de
triacilglicérido en:
- Tejido adiposo blanco o amarillo
- Tejido adiposo pardo
- Otras células que también acumulas gotitas
lipídicas: musculares, hepatocitos, glándulas
sebáceas, secretoras h. esteroides
Forma de depósito
- Gotas de triglicéridos
- Sin membrana
- Tamaño y número variable
*tipos de adipocitos
- En tejido adiposo blanco o amarillo: 1 gota de grasa grande
- Tejido adiposo pardo: múltiples gotas pequeñas
Tejido adiposo blanco
Tejido adiposo pardo
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 5
EL CITOESQUELETO
CITOSOL/MATRIZ CITOPLASMÁTICA
Es el medio interno de la célula, presenta un aspecto homogéneo y una densidad y viscosidad
variable.
Contiene:
- Solución acuosa de iones
- Metabolitos: aminoácidos, glúcidos, lípidos
- Proteínas:
• Enzimáticas: biosíntesis de aminoácidos, glucolisis, gluconeogénesis, síntesis de
proteínas, etc.
• Estructurales
- ATP, GTP, ARNm, ARNt, AMPc, GMPc
- Productos de desecho
CITOESQUELETO
Es un armazón proteico presente en las células eucariotas
FUNCIÓN:
- Forma celular
- Transporte intracelular
- División celular
- Movimientos celulares
- Adherencia celular
Componentes del citoesqueleto:
- Microtúbulos
- Microfilamentos
- Filamentos intermedios
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
MICROFILAMENTOS
Son filamentos delgados, flexibles.
Son más numerosos que los microtúbulos y se encuentran presentes en todas las células
eucarióticas
Presentan capacidad de deslizamiento, asociados a proteínas motoras (miosinas)
Están compuestos por actina
Estructura de la actina
-
-
La actina G es globular con una hendidura o pliegue ATPasa
capaz de unir el ATP y Mg2+, el ATP es capaz de hidrolizarse a
ADP + P
La actina F tiene una estructura filamentosa, formando una
hélice dextrógira bicatenaria con polaridad en su estructura. El
extremo por el que se van añadiendo más monómeros
(polimerización) es el (+) y por el que se van perdiendo más
monómeros (despolimerización) es el (-).
La actina libre (G) está unida a ATP y al polimerizarse, se hidroliza,
pierde 1 fosfato y queda unida a ADP y a otra actina (F).
*Filamentos:
Zona de polimerización: Actina G + ATP
Zona de despolimerización: Actina G + ADP
Disposición de los microfilamentos de actina en células no musculares:
Haces
Paralelos, estables y no contráctiles
Contráctiles
Redes
En células epiteliales, relación con
las microvellosidades
Periferia celular
Microvellosidades
Anillo contráctil: interviene en la
división celular
Fibras de tensión/ de estrés: se forman
y se deshacen constantemente, están en
relación con el desplazamiento de la
célula
Red terminal
Corteza celular
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
PROTEÍNAS DE UNIÓN A LA ACTINA
Controlan las propiedades de la actina
FUNCIONES:
• Mantenimiento de la forma celular
• Forman parte de microvellosidades y pseudópodos
• Cambios de viscosidad del citosol
• Transporte de organelas
• Fagocitosis
• Movimiento, división, y adhesión celular
• Contracción muscular
1. Formina
Dímero responsable de la formación y
crecimiento de los filamentos de
actina.
Favorece a la formación de filamentos
rectos, cada dímero de formina se une
a dos monómeros de actina
2. Complejo ARP
Intervienen en la formación de redes de
filamentos (ramificación de los
microfilamentos de actina)
Se unen a filamentos ya existentes y dan lugar
a nuevos filamentos que se organizan
formando redes de filamentos de actina
La formina y los complejos ARP controlan el ensamblaje de actina en el polo de avance de una
célula durante el desplazamiento celular
3. Proteínas motoras
Destacan las de la familia de la miosina: miosina I y miosina II
➢ Miosina I: presente en todas las células.
Son moléculas pequeñas que no forman filamentos.
Presentan dos zonas:
- Cabeza: con actividad ATPasa, interactúa con los
filamentos de actina
- Cola: se une a vesículas o al la membrana plasmática
Su movimiento siempre es en el sentido +
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
➢ Miosina II:
En las células no musculares:
Forman asociaciones contráctiles con la actina en las fibras de estrés, en las zónulas
adherentes y en el anillo contráctil (división celular).
En células musculares:
Forman filamentos gruesos que se asocian con filamentos finos de actina, formando
los sarcómeros (unidades contráctiles de las células musculares).
4. Proteínas estructurales
➢ Formadoras de haces: establecen puentes de unión
entre los filamentos de actina y los estabilizan
Haces no contráctiles
Fimbrina (en estos haces, los puentes entre la actina
son cortos y no dejan espacio para el movimiento)
Haces contráctiles
α-actinina (hay espacio suficiente entre los filamentos
de actina como para que se produzca movimiento)
➢ Formadoras de redes: en formación de
lamelipodios
Estructuran las redes tridimensionales de
actina, sobre las cuales se colocan los
dímeros de filamina y los enlazan, dando
lugar a la formación de lamelipodios
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
5. Proteínas que conectan los filamentos de actina a la membrana plasmática
Interrelacionan ciertos componentes de la membrana plasmática (glucoproteínas,
proteínas...) con los componentes del citoesqueleto.
- Contactos focales (vinculina, talina, α-actinina)
- Glóbulos rojos (espectrina)
- Células musculares (distrofina)
FILAMENTOS INTERMEDIOS
Estructuras constituidas por proteínas fibrosas que forman filamentos de 8 a 10 nm de
diámetro
Están presentes en las células eucariotas animales
Muy numerosos en el citoplasma de células que están sometidas a tensión mecánica
(epiteliales, musculares, neuronas)
También se localizan formando una red en relación con la membrana nuclear interna
Son más resistentes y estables que los microtúbulos y los microfilamentos
FUNCIÓN: Mecánica
Tipos de filamentos intermedios
Citoplasmáticos
Queratinas
Vimentinas y proteínas relacionadas
Nucleares
Neurofilamentos
Laminas nucleares
Epitelios
•
•
•
Vimentina (distribución amplia)
Desmina (células musculares)
Proteína glial fibrilar
ácida/GFAP (células gliales)
Neuronas
Todas las células con núcleo
Estructura proteica de los filamentos intermedios
Son proteínas fibrosas, que presentan:
1. Un dominio central en alfa-hélice que es similar en todos los tipos
2. Región con extremo amino
3. Región con extremo carboxilo
En estas regiones reside la especificidad de cada tipo de filamento intermedio, ya que los
aminoácidos presentes varían, y por tanto su conformación tridimensional y funcionalidad
biológica.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Ensamblaje de los filamentos
intermedios
4. Los filamentos intermedios
se encuentran en forma de
monómeros
5. Los monómeros se asocian
constituyendo un dímero
helicoidal. En sus inicios,
están polarizados.
6. Dos dímeros se asocian
(antiparalelos) formando un
tetrámero, que ya no está
polarizado
7. Ocho tetrámeros en posición
escalonada forman un
filamento intermedio, que
no es una estructura hueca.
Función mecánica de los filamentos intermedios
Las redes de FI limitan el grado de estiramiento celular y posible rotura, si no existiesen las
células se deformarían y tenderían a romperse
Tienen una gran importancia clínica, una enfermedad asociada:
Epidermólisis bullosa simple
Se producen mutaciones en genes de queratinas, que
producen ensamblaje anómalo de filamentos, y da
lugar a ampollas cutáneas (ocurren porque la capa
más exterior de la epidermis no llega a romperse, sino
que se separa de la lámina basal, provocando la
ampolla)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
MICROTÚBULOS
Son estructuras cilíndricas (20-25 nm), huecas y dinámicas (pueden experimentar ciclos de
ensamblaje y desesamblaje)
Se clasifican en:
• Lábiles: forman parte de los microtúbulos citoplasmáticos y del huso mitótico
• Estables: forman parte de centriolos, cilios y flagelos
Ultraestructura
Los microtúbulos son cilindros huecos (con una luz central de
10 nm) y de longitud variable
Son rectos y no ramificables
Su pared está formada por la asociación de 13 hileras/unidades
de protofilamentos.
Se caracterizan ser una estructura polar, debido a la
polarización de los protofilamentos:
• Extremo +: se orienta hacia la periferia celular
• Extremo -: se orienta hacia el centro o núcleo de la célula,
próximo a los Centros Organizadores de Microtúbulos
(COMTs), que se encuentran en el material pericentriolar
Composición química
Tubulina
Una proteína globular constituida por dos polipéptidos
8. Tubulina α (monómero globular) GTP*
9. Tubulina β (monómero globular) GTP*
Se unen para formar un dímero (heterodímero)
*El GTP se puede intercambiar por GDP
Centro organizador de microtúbulos (COM)
Necesario para el ensamblaje de los microtúbulos. Formado por:
10. Tubulina
11. Proteínas asociadas lateralmente a los microtúbulos: las MAP
Proteínas asociadas a los microtúbulos
➢ Ligadoras o no motoras
No forman parte de los microtúbulos, sino que son puentes entre
microtúbulos o otros componentes de la célula.
• MAP-1
• MAP-2
• Tau: Estabilizadora de MT. Se asocia a los MT de los axones
neuronales y evitan el desensamblaje
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
➢ Proteínas motoras
• ATPasas: proteínas de gran tamaño que degradan el ATP con el fin de obtener energía
que les permite desplazarse a lo largo de los microtúbulos. Las + importantes
• Quinesinas: Se desplaza hacia el extremo +
Generalmente transporta materiales sintetizados con el fin de renovar los
componentes celulares
• Dineínas. (citoplasmáticas o ciliares). Se desplaza hacia el extremoPueden transportar pigmentos, proteínas, etc.
FORMACIÓN DE LOS MICROTÚBULOS
Disposición de las tubulinas
12. La tubulina forma dímeros (αβ) que se polimerizan para formar protofilamentos
13. Los protofilamentos (hileras de tubulina) están polarizados (en un extremo hay α y en otro
β)
14. Conjunto de 13 protofilamentos forman la pared del microtúbulo
1. Inicio de la polimerización del MT (nucleación)
Depende de: los centros organizadores (COMT) que forman el anillo inicial de tubulina γ
En función de su localización, darán lugar a diferentes tipos de microtúbulos:
14.2. Cuerpo basal: microtúbulos ciliares
14.3. Cromosomas: microtúbulos cinetocóricos
14.4. Matriz pericentriolar: microtúbulos citoplasmáticos
2. Crecimiento del microtúbulo (elongación)
• Los heterodímeros αβ se polimerizan, a partir del anillo de tubulina γ, formando los
protofilamentos. Éstos quedan unidos con una pequeña desviación que confiere un
aspecto helicoidal
• Conforme crece, la tubulina-β va transformando el GTP que ha fijado en GDP
Se necesita dímeros de tubulina unido a GTP
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Inestabilidad dinámica:
En la célula, los microtúbulos pueden alternar entre ciclos de crecimiento y acortamiento
regulado por la concentración de tubulina libre unida a GTP
15. En un microtúbulo estable, hay una alta concentración de tubulina libre unida a GTP. En el
extremo + se forma el capuchón GTP, que atrae a más tubulinas
16. En un microtúbulo inestable, hay baja concentración de tubulina libre unida a GTP. Carece
de casquete, por tanto, la tubulina no tiene afinidad por el extremo + y se produce
despolimerización
Fármacos antimitóticos y su importancia clínica
Los fármacos antimitóticos son aquellos que detienen la división celular
Taxol: tratamiento de diversos tipos de cáncer
El taxol estabiliza los microtúbulos fijándose a ellos, lo cual impide la despolimerización y
detiene la mitosis de las células cancerígenas
Colchicina: diagnóstico citogenético de enfermedades.
La colchicina (también la vinblastina y vincristina) impiden la polimerización del microtúbulo al
fijarse a las subunidades de tubulina libres, obstaculizando que los dímeros se añadan al
microtúbulo.
FUNCIONES:
1. Adquisición y mantenimiento de la forma celular
2. Intervienen durante la división celular en:
- Formación del huso mitótico
- Desplazamiento de los cromosomas hacia los polos
3. Definen la disposición y distribución de las organelas
4. Forman parte de cilios y flagelos
5. Transporte intracelular
➢ Transporte axónico
➢ Transporte de gránulos de melanina
➢ Transporte de gránulos de secreción
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Transporte axónico
Tiene lugar en neuronas, donde se transportan vesículas sinápticas, vesículas de secreción,
mitocondrias, etc.
Puede ser:
- Anterógrado (mediado por los microtúbulos con quinesina): del soma al axón
- Retrógrado (mediado por microtúbulos con dineína): del axón al soma
Transporte de gránulos de melanina
Ocurre en melanóforos (células que sintetizan melanina)
Los microtúbulos contribuyen a la dispersión y agregación del pigmento
Interviene en el mimetismo de determinadas especies animales.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 6
EL CENTROSOMA
Matriz antes se creía amorfa, pero está organizada y localizada en el citoplasma, de límites
difusos y próximo al núcleo.
Es el principal centro organizador de MT de las células animales
FUNCIONES:
- Desempeña un papel clave en la organización intracelular de los MT citoplasmáticos
- Durante la división celular interviene en la formación del huso acromático
Componentes
• En interfase
Diplosoma: compuesto por una pareja de centriolos
dispuestos perpendicularmente y unidos por una red de
proteínas
Matriz del centrosoma/material pericentriolar (PCM):
alrededor de los centriolos
•
En división celular
Los centriolos se separan y se duplican en cada polo de la
célula.
Alrededor de estos centriolos duplicados aparecen
microtúbulos que crecen radialmente formando el áster.
Estructura del centriolo
Pared:
Compuesta por nueve tripletes de microtúbulos (A, B, C)
- Microtúbulo A está compuesto por trece protofilamentos
- Microtúbulo B está compuesto por 10 protofilamentos
(comparte 3 con A)
- Microtúbulo C está compuesto por 10 protofilamentos
(comparte 3 con B)
Los tripletes están unidos entre ellos mediante puentes de
nexina por el extremo distal
Extremo proximal (más cerca del núcleo)
Estructura en rueda de carro: formado por radios proteicos
que se unen a un eje central
Material pericentriolar
- Tubulina γ: de donde salen los microtúbulos que crean el
centrosoma
- Pericentrina
- Otras proteínas
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Biogénesis
Es el proceso de duplicación del centriolo en la división celular (ocurre en la fase S del ciclo
celular)
Es fundamental para la división celular, puesto que permite la formación de los polos celulares,
que regulan la equitativa división del material citoplasmático entre las dos células hijas.
Los centriolos se encuentran antes de la división dispuestos perpendicularmente y unidos por
una matriz proteica
1. Separación de los dos centriolos
2. Formación del procentriolo a partir del material pericentriolar (COMT) del centriolo madre
y polimerización de los microtúbulos del centriolo hijo:
➢ Formación en primer lugar del cilindro con los microtúbulos A y más tarde los
microtúbulos B y C.
➢ Formación de los puentes de nexina.
➢ El centriolo definitivo mostrará la diferencia entre el extremo distal y el proximal, y se
rodeará del áster
A los dos centriolos iniciales que se separan los llamamos en centriolos madre ya que a partir
de ellos se formará el centriolo hijo de forma perpendicular
Los dos centriolos del centrosoma están unidos por una red de fibras proteicas. En la interfase
entre la fase G2 y M estas fibras se deshacen y los centriolos, con sus respectivos
procentriolos, pueden viajar a distintas partes de la célula arrastrando con ellos la mitad del
material pericentriolar
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 7
CILIOS Y FLAGELOS
Son derivados de los COMT:
CILIOS MÓVILES
- Apéndices móviles, filamentosos
- Cortos (5-15 µm)
- Localizados en la superficie celular
- Numero variable según el tipo celular y su
función
- Movimiento lateral
FLAGELOS
- Largos (200 µm)
- Hay 1 o 2 por célula
- Movimiento circular
Formación de los microtúbulos
1. Inicio de la polimerización de los microtúbulos: nucleación
Depende de los centros organizadores de microtúbulos/COMT (formación de un casquete
con un anillo de tubulina-γ):
- En el cuerpo basal se forman los microtúbulos que forman los cilios
- En los cinetocoros se forman los microtúbulos que parten de los cromosomas
- En la matriz pericentriolar salen los microtúbulos citoplasmáticos
2. Crecimiento de los microtúbulos: elongación
Localización y función en el organismo humano
•
Epitelio respiratorio: tienen
función defensiva. Se
encuentran en tejidos con
células caliciformes que
segregan mucus, este atrapa
partículas microscópica que
pueden ser nocivas (polvo,
carbón). Los cilios mediante
su movimiento de batido las
arrastran el mucus hasta el
exterior del organismo
•
•
Trompa uterina: epitelio con cilios que facilitan el desplazamiento del ovocito
Espermatozoide: el flagelo le permite el desplazamiento por las vías genitales
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Ultraestructura ciliar
1. Porción extracelular/tallo ciliar
- Membrana ciliar: corresponde a la membrana plasmática de la célula
- Matriz ciliar: corresponde con el citosol de la célula
- Axonema: conjunto de proteínas asociadas y microtúbulos
2. Zona de transición
Formada por la placa basal
3. Porción intracelular
Formada por el cuerpo basal/pedículo basal
- Raíces ciliares
➢ Estructura del tallo ciliar 9x2 + 2
Formado por nueve pares de microtúbulos (A y B) y
un par de microtúbulos centrales independientes
unidos a la estructura interna
• El microtúbulo A de cada doblete y el B del
adyacente se unen mediante puentes de nexina
• Firmemente unidos al microtúbulo A se
encuentran los brazos de dineína (presenta
actividad ATPasa). Establecen uniones temporales
con el microtúbulo B del doblete adyacente,
permitiendo el movimiento ciliar.
• Las estructuras radiales/radios unen los
microtúbulos A a la vaina proteica que rodea a los
dos microtúbulos centrales
Proteínas asociadas a microtúbulos del axonema: fibras radiales, nexina, pared de
microtúbulos A y B (tectina), dineína ciliar (brazos)
➢ Estructura de zona de transición 9x2 + 0
Presenta nueve tripletes unidos por nexina
➢ Estructura de la porción intracelular
Ahí se localiza el cuerpo basal que actúa como COMT. Su estructura es como la del
centriolo, una estructura en rueda de carro: 9x3 + 0
Ahí se localizan las raíces ciliares que se unen al citoesqueleto
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Movimiento ciliar
• Movimiento individual del cilio
Independientemente de la trayectoria que describa,
provoca dos golpes:
- Golpe efectivo: movimiento del cilio hacia delante
- Golpe de recuperación: vuelta a la posición inicial
•
Mecanismo de movimiento ciliar
Es un movimiento de deslizamiento, que tiene lugar gracias a los brazos de dineína, que se
encuentran firmemente unidos al microtúbulo A, y débilmente al B: la dineína está unido
al microtúbulo A y se desliza por el B
La nexina permite que este movimiento de la dineína se convierta en deslizamiento, al
mantener la unión entre los dos microtúbulos.
Patologías relacionadas con el movimiento ciliar
Síndrome de Kartagener (inmovilidad ciliar):
Debido a alteraciones genéticas en los brazos de dineína: ausentes o morfología alterada (sin
actividad ATPasa)
Consecuencias:
- Cilios defectuosos en el epitelio respiratorio: provoca infecciones respiratorias
- Espermatozoides inmóviles
Otros síndromes del cilio inmóvil: alteración en la nexina o en las conexiones radiales
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
TEMA 8
MITOCONDRIA
Son organelas citoplasmáticas, características de las células eucariotas (1-2 µm)
Se encuentran en número variable dependiendo del tipo celular y de la actividad metabólica
FUNCIONES:
- Participan en el metabolismo oxidativo y sintetizan la mayor parte del ATP necesario para
las actividades celulares
- Sintetizan algunas de sus proteínas
- Intervienen en la síntesis de hormonas esteroides, en la muerte celular programada
(apoptosis) y en la termogénesis
Las mitocondrias proceden de células procariotas aerobias que fueron englobadas por una
célula eucariota primitiva estableciéndose una relación endosimbionte
ESTRUCTURA
Membrana mitocondrial externa: procede
de la membrana plasmática de la célula
eucarionte primitiva en la cual se introdujo la
procariota aerobia
Membrana mitocondrial interna: procede
de la membrana de la célula fagocitada
• Crestas mitocondriales (invaginaciones)
• Partículas elementales (por la parte
interna): enzima ATPsintasa
Cámara externa/espacio intermembrana
(parecido al citosol de la célula) entre las dos
membranas
Cámara interna
Matriz mitocondrial
Semejanza entre bacterias y mitocondrias
-
Tienen sus propios ribosomas, muy similares
Tienen sus propias partículas elementales
Tienen su propio ADN circular
División por bipartición
La membrana interna tiene proteínas productoras de
energía
Tienen su propio sistema de regulación interna y sus
propias proteínas genéticas
*Las mitocondrias tienen también membrana externa, que es
impermeable
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Ultraestructura
Crestas mitocondriales
Las crestas de la mayoría de las mitocondrias son aplanadas. Hay diferentes tipos:
1. Perpendiculares al eje mayor de la mitocondria
2. Paralelas al eje mayor de la mitocondria
3. En forma tubular (en las glándulas suprarrenales, especializadas en sintetizar esteroides)
En la mayoría de las mitocondrias los tabiques son incompletos, hay algunas en la que los
tabiques son completos (adipocitos) porque están especializados en la producción de calor y
no de energía
El número de crestas es muy variable: muchas cresas y poca matriz (célula muscular), pocas
crestas y mucha matriz (hepatocitos).
Tienen más crestas las que necesitan producir más energía
Membrana mitocondrial externa
Muy permeable a moléculas pequeñas
Composición química:
- Lípidos (40%): fosfolípidos y colesterol
- Proteínas (60%):
➢ Enzimas: destaca la MAO (mono-amino-oxidasa)
➢ Proteínas canales (porinas): transporte pasivo de moléculas citosólicas de peso
molecular igual o menor a 10.000 Da
➢ Complejo TOM (Translocasa de la Membrana Mitocondrial Externa): transfieren
proteínas del citosol a través de la MME
➢ Complejos de importación del colesterol: necesario para sintetizar esteroides
➢ Proteínas antiapoptóticas: impiden la apoptosis (muerte celular programada). Ej. Bcl-2
Espacio intermembrana
Composición muy similar al citosol
Rico en protones procedentes de la cadena respiratoria
Contiene componentes que están implicados en la apoptosis
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Matriz mitocondrial
-
Ribosomas mitocondriales: mitorribosomas
Varias copias de ADN mitocondrial: doble hélice circular (37 genes: 13 proteínas, 2 ARNr y
22 ARNt)
- Enzimas solubles: participan en el ciclo de Krebs*, β-oxidación de ácidos grasos,
replicación, transcripción y traducción
*todas las del C. Krebs excepto el complejo de la succinato Dhasa que está ligado a la MMI
- Iones, metabolitos a oxidar, gránulos electrodensos que almacenas Ca2+ y otros cationes
Membrana mitocondrial interna
Esta membrana es muy impermeable a la mayoría de los iones y moléculas pequeñas (la
mayoría de los componentes están en el espacio intermembrana)
- Lípidos (20%): el más representativo es la cardiolipina (difosfatidil glicerol)
- Proteínas (80%):
➢ Transportadoras específicas: (regulan el paso de iones y moléculas entre el citosol y la
matriz)
➢ Complejo TIM (Translocasa de la Membrana Mitocondrial Interna): Se asocia al
complejo TOM para el paso de proteínas a través de la membrana interna
➢ Cadena transportadora de electrones: es por esta causa por la que tiene que ser tan
impermeable, necesita la diferencia de potencial eléctrico y químico para la
respiración celular
➢ ATPsintasa: partículas elementales
Cadena transportadora de electrones
Constituida por:
• 4 grandes complejos enzimáticos:
- Complejo I o NADH deshidrogenasa
- Complejo II o succinato deshidrogenasa
- Complejo III o citocromo b
- Complejo IV o citocromo oxidasa
• Ubiquinona/coenzima Q (molécula
liposoluble): ayuda al transporte de
electrones
• Citocromo C (proteína periférica): su
liberación de la mitocondria al citoplasma
activa la apoptosis
Acoplado al transporte electrónico tiene lugar el paso de H+ desde la matriz a la cámara
externa, creando una diferencia de protones. Los protones retornan hacia la matriz a través de
la ATPsintasa, la cual utiliza la energía del flujo de protones para sintetizar ATP (fosforilación
oxidativa)
El complejo I, III y IV no actúan solamente como transferentes de electrones, sino que también
bombean H+ desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana y como
consecuencia, se crea un gradiente electroquímico de protones.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
Partículas elementales (ATPsintasa)
Se localizan tapizando las crestas de la MMI, sobresaliendo hacia la matriz
mitocondrial. No pueden ser observadas con las técnicas convencionales.
La ATP sintetasa es un complejo proteico que presenta dos regiones:
• Cabeza: ATPasa (F1)
• Tallo: transportador transmembrana (F0). Se encuentra incrustado en la
MMI, y forma un canal que permite que pasen protones desde el espacio
intermembranoso a la matriz mitocondrial. Al pasar, activan la enzima y
permiten la síntesis de ATP.
BIOGÉNESIS MITOCONDRIAL
Las células no pueden fabricas mitocondrias, por lo que necesitan formarse a partir de otra
mitocondria preexistente
Finalidad de la biogénesis:
- Sustituir mitocondrias envejecidas (los peroxisomas y los glioxisomas las tragaran)
- En respuesta a un aumento de las necesidades metabólicas de la célula (dependiendo de
nuestra actividad física un mismo tipo celular tendrá más o menos mitocondrias)
- Previo a la división celular
Etapas
1. Los lípidos se sintetizan en las membranas del REL y se transfieren a la MME a través de
proteínas citosólicas intercambiadoras
2. Síntesis de proteínas (dentro de la mitocondria)
3. División mitocondria
Síntesis de proteínas
• La mayor parte de la proteínas mitocondriales están codificadas por
el ADN nuclear que se introduce desde el citosol a la mitocondria.
La mitocondria ha ido cediendo funciones propias a la célula
• Otras proteínas se sintetizan en la propia mitocondria a partir el
ADN mitocondrial (que se transcribe a ARN) y de los
mitorribosomas
El ADN mitocondrial representa el 1% del ADN celular
División mitocondrial
Por segmentación: estrangulamiento progresivo de la mitocondria
Por bipartición: una cresta mitocondrial comienza a crecer y se dirige al otro lado de la
membrana mitocondrial, formando dos compartimentos mitocondriales independientes; y
un posterior estrangulamiento de la MMI hasta la formación de dos mitocondrias hijas.
Segmentación
Bipartición
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
FUNCIONES
Síntesis de ATP
1. En el tubo digestivo:
Degradación de macromoléculas que se absorben (hidratos de carbono, lípidos y proteínas) en
monosacáridos, ácidos grasos y aminoácidos
2. En la matriz mitocondrial:
Desdoblamiento de subunidades simples en Acetil-CoA
- Glucosa (glucolisis): citosol hasta piruvato
- Ácidos grasos (beta-oxidación): mitocondrias Acetil-CoA
- Aminoácidos: diferentes vías (Acetil-CoA, intermediarios ciclo Krebs ...)
Ciclo Krebs: Oxidación completa de Acetil-CoA en CO2 y formación de NADH y FADH2
(transportadores de electrones)
Membrana mitocondrial interna: cadena respiratoria y síntesis de ATP
Termogénesis
En las mitocondrias de las células del tejido adiposo pardo tiene
lugar la termogénesis. Este proceso consiste en generar calor en
respuesta a determinados estímulos (temperaturas muy bajas)
Las mitocondrias del tejido adiposo pardo son esféricas y con
crestas muy largas
Proceso de generación de calor
La actividad termogénica del tejido adiposo pardo depende de la presencia en la membrana
mitocondrial interna de una proteína desacopladora/termogenina
Desacopla la oxidación de los ácidos grasos de la producción de ATP
- Esta proteína permite que los H+ retornen a la matriz mitocondrial a través del canal que
forma y no por las partículas elementales, lo que hace que no se active la ATP sintasa
No se produce ATP y la energía acumulada se disipa en forma de calor
Síntesis de hormonas esteroides
Se produce parte en el REL y parte en las mitocondrias.
1. Entra en la mitocondria el colesterol (precursor de las principales hormonas esteroides) a
partir de unos poros habilitados para él
2. Una vez en su interior, el colesterol sufre una serie de transformaciones hasta formar un
intermediario precursor común de la síntesis de hormonas esteroides: pregnenolona, que
puede difundir hasta el REL.
3. En el REL, la pregnenolona puede dar lugar a estrógenos, progesterona o testosterona
-
Los estrógenos pasan de nuevo a las mitocondrias para transformarse en
desoxicorticosterona y a partir de ella se produce aldosterona
También puede darse el caso de que en el REL, una vez sintetizada la progesterona de
lugar a la desoxicorticosterona, que entra en la mitocondria y forma aldosterona
Las crestas tubulares son características de las mitocondrias que sintetizan esteroides
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA I
ENFERMEDADES ACAUSA DE LAS MITOCONDRIAS
Causas
- Las mitocondrias se transmiten a través de la madre, por lo cual suelen heredarse las
enfermedades por línea materna
- Debidas a mutaciones en el ADN celular relativo a componentes mitocondriales.
Síndrome MELAS
Es una encefalomiopatía mitocondrial con episodios parecidos a un accidente cerebrovascular.
Están causadas por defectos en el genoma mitocondrial (cambio de una base nitrogenada),
que se hereda exclusivamente de
la madre. El síndrome se puede manifestar en ambos sexos (raramente más de un miembro en
la familia afectado)
Características:
- Encefalomiopatía
- Acidosis láctica
- Accidentes cerebrovasculares recurrentes y transitorios (parecido a ictus)
Síntomas
- Convulsiones generalizadas
- Migraña
- Sordera
- Demencia
- Vómitos
- Debilidad en las extremidades
Síndrome de Leigh (Mils)
Enfermedad neurodegenerativa y multisistémica
Suele aparecer en el primer año de vida, es considerado como un fallo en la producción de
energía en el cerebro en desarrollo
Síntomas: los síntomas iniciales habituales son la falta de adquisición de las etapas del
desarrollo motor, la hipotonía con perdida del control cefálico, vómitos recurrentes y
trastornos del movimiento
Se produce por mutación de la subunidad 6 de la ATPsintasa
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 9
PEROXISOMAS
Son organelas membranosas de pequeño tamaño y forma redondeada. Solo está presente en
células eucariotas
Su número varía según el tipo celular, predominan en el hígado, el riñón y el cerebro
Contiene enzimas (oxidasas) que oxidan sustratos orgánicos en presencia de oxígeno:
•
•
•
Catalasa
Urato-oxidasa (no en humanos)
D-aminoácido oxidasa
Funciones de los peroxisomas:
➢ Oxidación de diversos sustratos
➢ Metabolismo de los lípidos
➢ Degradación de las bases púricas
Oxidación de diversos sustratos
Se realiza en dos etapas:
1. Oxidación inicial de sustratos (R)
Participan diversas oxidasas: de aminoácidos, de urato, de acil-CoA, etc.
Estas oxidasas utilizan el O2 para oxidar los diversos sustratos (aminoácidos, ácido úrico,
etc.)
➢ En estas reacciones se produce peróxido de hidrógeno (H2O2)
O2
RH2
oxidasa
R
H2O2
2. Degradación del peróxido de hidrógeno
La enzima catalasa utiliza el H2O2 para oxidar diversos sustratos (R’): etanol, metanol,
fenol, formaldehído (detoxificación en el hígado y el riñón de moléculas tóxicas)
H2O2
R’H2
catalasa
R’
2H2O
La catalasa también actúa cuando hay un exceso de H2O2 en la célula:
2H2O2
O2 + 2H2O
catalasa
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Metabolismo de lípidos
En las células animales, los ácidos grasos son degradados (mediante la β-oxidación) tanto en
las mitocondrias como en los peroxisomas, en los peroxisomas los de cadena muy larga
β-oxidación
CITOSOL
PEROXISOMA
Ácido graso
Reutilización
catalasa
Acetil-CoA
MITOCONDRIA
Ciclo de Krebs
H2O2
Los peroxisomas también intervienen en la síntesis de plasmalógenos (fosfolípidos) de las
cubiertas mielínicas
Degradación de las bases púricas
Los peroxisomas intervienen en la degradación de adenina y guanina
La degradación de guanina y adenina finaliza en la especie humana en la formación de ácido
úrico. Al carecer de urato oxidasa, no podemos continuar la degradación
Ácido nucleico
Nucleótidos
Nucleótidos con bases nitrogenadas pirimidínicas:
AMP y GMP
HUMANOS
Ácido úrico
Hipoxantina
Adenina
Xantina oxidasa
Xantina
Guanina
Urato oxidasa
Alantoína
Ácido alantoico
Urea y ácido glicoxílico
*las flechas verdes son rutas que no hacen los humanos, solo otros animales
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
ULTRAESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA
•
Elementos comunes a todos los peroxisomas
Membrana: no es muy fluida
- Lípidos (30%)
- Proteínas (70%)
Matriz: contenido granular fino (alto contenido de enzimas)
•
Elementos específicos
Placas marginales (actividad catalasa)
Aglomeración de las enzimas catalasas en el
borde interno de la membrana plasmática del
peroxisoma
Nucleoide (actividad urato oxidasa) Es una
inclusión electrodensa de aspecto cristalino
formada por enzimas urato oxidasa.
El nucleoide no está presente en los
peroxisomas de células humanas
BIOGÉNESIS DE LOS PEROXISOMAS
Puede ocurrir de dos maneras:
1. A partir del Retículo Endoplasmático
Por gemación del RE se da lugar a una vesícula precursora del peroxisoma que contienen
proteínas especificas en la membrana que se encargan de reclutar enzimas oxidasas y
catalasas del citoplasma.
Al captar estas enzimas se forma el peroxisoma
2. A partir de peroxisomas preexistentes
Una vez el peroxisoma crece y madura es capaz de dividirse por fisión binaria, formando
dos peroxisomas hijos
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Patología de los peroxisomas
Trastornos en la biogénesis
Ocurren por fallos en la formación de peroxisomas
Mutaciones en genes relacionados con la incorporación de enzimas a la matriz del peroxisoma
Se forman peroxisomas, que sin embargo carecen de contenido enzimático y por tanto no
pueden llevar a cabo sus funciones (peroxisomas vacíos)
Las patologías afectan a órganos vitales (órganos con muchos peroxisomas): cerebro, hígado y
riñón
EJEMPLO: Síndrome de Zellweger (síndrome cerebrohepatorrenal)
Defecto de una única proteína peroxisomal
EJEMPLO: enzimas relacionadas con la β-oxidación
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 10
RIBOSOMAS
Son organelas de pequeño tamaño (25x12 nm) sin membranas presentes en todos los tipos
celulares y en todas las células humanas menos en los espermatozoides
Están localizadas en el citosol, en el RER, en mitocondrias y en cloroplastos
Cada ribosoma consta de dos subunidades, ambas contienen:
-
ARN ribosómico: 2/3 de la masa del ribosoma
Proteínas ribosómicas: 1/3 de la masa ribosómica
FUNCIÓN:
Los ribosomas participan activamente en la síntesis proteica ya que son capaces de ponerse en
contacto con estructuras necesaria durante el proceso de traducción:
-
ARNm molde
ARNt (adaptadores)
Aminoácidos unidos al ARNt especifico
Factores reguladores
Además, el ARN ribosómico cataliza la formación
de enlaces peptídicos
Velocidad de incorporación de los aminoácidos: en eucariotas (2 aa por segundo) en procariotas
(20 aa por segundo)
Estructura de los ribosomas
Están constituidos por dos subunidades:
-
Menor alargada: presenta un surco en el que se sitúa el
ARNm
Mayor redondeada: tiene una superficie cóncava en la
que se apoya la subunidad menor, tres protuberancias y
un túnel por donde pasa el polipéptido
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TIPOS DE RIBOSOMAS
1. Según su coeficiente de sedimentación (S)
El coeficiente de sedimentación es la velocidad a la que se sedimenta una estructura dividida por
la aceleración de sedimentación cuando está en centrifugación. Se mide en Svedberg
Procariotas: 70S
-
Subunidad mayor: 50S
Subunidad menor: 30S
Eucariotas: 80S
-
Subunidad mayor: 60S
Subunidad menor: 40S
Mitocondrias: 55S
-
Subunidad mayor: 32S
Subunidad menor: 25S
Composición química
Ribosoma eucariota 80S
Ribosoma procariota 70S
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
2. Según su disposición en la célula
Libres: se encuentran en el citosol.
Todas las células tienes ribosomas libres. Es típico en las células procariotas y en eucariotas
embrionarias, madre y neoplásicas
En el citosol las subunidades ribosómicas están separadas
Fijos: se encuentran unidos a la membrana del RER.
Predominan en células especializadas en la secreción de proteínas, por ejemplo las de páncreas
exocrino, células plasmáticas y secretoras de hormonas
Ambos tipos de ribosomas los vamos a encontrar en hepatocitos y neuronas
*otras localizaciones: mitocondria
Los polirribosomas son la forma activa del ribosoma.
Son ribosomas unidos a un ARNm (la manera por la que un ribosoma se activa y forma proteínas es
uniéndose a un ARNm)
Destino de las proteínas sintetizadas
•
En ribosomas libres
El ribosoma se une a un ARNm libre en el citosol y forma
proteínas que principalmente formarán parte de:
- Citoesqueleto
- Núcleo
- Mitocondrias
- cloroplastos
- peroxisomas
- citosol
•
En ribosomas fijos
Las proteínas que se forman en los ribosomas del RER se
dirigen a:
- Membrana plasmática
- Aparato de Golgi para formar vesículas de secreción
- Endosomas
- Lisosomas
La estructura de los ribosomas es basófila (ácida) por lo que se tiñe con colorantes básicos
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
La transcripción de ADN a ARNm no se hace de golpe
todo el ADN sino que se hace según las proteínas que
necesite la célula.
Para ello se hace un lazo de transcripción, el ADN se
descondensa en una zona concreta para fabricar el
ARNm que codifica la proteína necesaria.
Posteriormente el ARNm madura eliminándose los intrones del pre-ARN dejando los exones que
se van a unir unos con otros
El ARN es el molde que lleva la información del ADN del núcleo a los ribosomas, para la síntesis de
proteínas. La secuencia de nucleótidos del ARNm determina la secuencia de aminoácidos de la
proteína. Por ello, el ARNm es denominado ARN codificante
En la traducción del ARNm a proteína participan
los ARN de transferencia (ARNt) que transfieren un
aminoácido específico al polipéptido en
crecimiento; se unen a lugares específicos del
ribosoma durante la traducción
ARN ribosómicos
Son responsables de la estructura del ribosoma, determinan los sitios de unión de los ARNt con el
ARNm y son los encargados de formar los enlaces peptídicos
•
ARNr de subunidad menor
Presenta la secuencia complementaria con:
- El sitio de unión del ARNm del ribosoma
- El sitio de unión del ARNt iniciador
La subunidad menor controla si la unión codón (ARNm) con anticodón (ARNt) en el sitio A es
correcta
•
ARNr de subunidad mayor
Es el responsable de la formación de los enlaces peptídicos:
- Actividad peptidil transferasa
- Las moléculas de ARN que tienen esta actividad catalítica se denominan ribozimas
La subunidad mayor presenta un túnel para la cadena polipeptídica en crecimiento
Entre las dos subunidades hay:
➢ Sitio A (aminoacilo)
➢ Sitio P (peptidilo)
➢ Sitio E (expulsión)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Proteínas ribosómicas
Se localizan, por lo general, en la superficie del ribosoma y rellenan los huecos del ARN plegado
-
Permiten los cambios de conformación del ARNr necesarios para que se lleve a cabo la síntesis
de proteínas
Colaboran en el ensamblaje de los ARNr
PROCESO DE TRADUCCIÓN DEL ARNm
El ribosoma participa en el proceso de traducción o biosíntesis de una proteína de la siguiente
manera:
1. Los ribosomas, cuando tiene lugar el
proceso de síntesis de proteínas se asocian
con una molécula de ARNm y constituyen
polirribosomas/polisomas (corresponden a
un número variable de ribosomas,
separados por 80 nucleótidos, situados a lo
largo de una única molécula de ARNm)
2. Cada ribosoma sintetiza una cadena polipeptídica y al llegar al extremo 3’ del ARNm se
disocian las subunidades
3. Se ensamblan nuevas subunidades en el extremo 5’
4. Una vez sintetizada la proteína es expulsada hacia el retículo endoplasmático para su
maduración y distribución
POLIRRIBOSOMAS
Cuando llegan al ARNm los ribosomas comienzan a adherirse por el extremo 5´y comienza la
síntesis en el codón de inicio AUG
A medida que el ribosoma avanza en la síntesis se unen nuevos ribosomas y forman el polisoma o
polirribosoma, sintetizando varias proteínas simultáneamente
Cuando el ribosoma alcanza el codón de parada UGA o UAG o UAA se desprende tanto del ARN
mensajero como del polipéptido
Esto se utiliza para crear varias proteínas iguales a partir de una sola hebra de ARNm
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Funcionamiento del polirribosoma/síntesis proteica
Presenta tres fases:
1. Iniciación: las dos subunidades del ribosoma se unen al ARNm al reconocer el codón AUG
2. Elongación: los aminoácidos se van uniendo para formar la cadena polipeptídica
3. Terminación: el ribosomas se encuentra con un codón de terminación, para la polimerización y
se separan las subunidades
Hay un paso previo a la iniciación, que no es una fase propiamente dicha: la activación
En ella el aminoácido correcto se une por su grupo carboxilo con el OH 3' del ARNt correcto
mediante un enlace éster, pasando a ser el complejo aminoacil-ARNt/ ARNt cargado
Biogénesis de los ribosomas en células eucariotas
1. Síntesis en el nucléolo de un ARNr (45S) precursor de
los ARNr 18S, 28S y 5,8S
➢ Síntesis en el núcleo del ARNr 5S que formará
parte de la subunidad mayor
2. Procesamiento de los ARNr
3. Síntesis de las proteínas ribosómicas en el citosol y
entrada de éstas al núcleo
4. Ensamblaje de las subunidades ribosómicas en el
nucleolo a partir de los ARNr y proteínas
5. Paso de las subunidades al citoplasma a través de los
poros nucleares
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Inhibidores de la síntesis proteica
Utilización experimental
•
•
En eucariotas: cicloheximida
En eucariotas y procariotas: puromicina
Utilización clínica
Estreptomicina: bloquea la entrada del AA-ARNt iniciador y errores de lectura del ARNm
Tetraciclina: bloquea la unión del AA-ARNt al sitio A
Cloranfenicol: bloquea la reacción de la peptidil transferasa
Eritromicina: inhibe la traslocación del peptidil-ARNt del sitio A al P
Enfermedades
Mutaciones en el gen MYH9
Es una enfermedad genética rara, autosómica dominante
Antes de la identificación del gen causante de este tipo de enfermedades, los individuos con
MYH9RD fueron diagnosticados con Síndrome de Epstein, Síndrome de Fechtner, Anomalía de
Mayo-Hegglin, o Síndrome de Sebastián
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 11
EL RETÍCULO ENDOPLÁSMATICO
Introducción: Los sistemas de endomembranas
El sistema de endomembranas es el conjunto de organelas membranosas funcionalmente
interconectadas que constituyen compartimentos diferenciados
Constituyen las vías biosintéticas-secretoras y endocíticas de las células. Permiten crear vesículas
diferenciadas del citoplasma
Está formado por:
-
Retículo endoplasmático
Aparato de Golgi
Endosomas tempranos y tardíos
Lisosomas
Vesículas secretoras
Cada compartimento presenta estructura, sistemas enzimáticos y funciones específicas
El espacio interior de cada compartimento del sistema de endomembranas se denomina espacio
luminal y es el equivalente topográfico de la superficie externa de la membrana plasmática.
La cara citosólica del compartimento corresponde a la superficie interna de la membrana
plasmática
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Es uno de los componentes más desarrollado del sistema de endomembranas. Es el 50% de la
célula.
Se diferencian dos partes:
•
•
Retículo endoplasmático rugoso/granular (RER): con
ribosomas en el lado citosólico de la membrana
Retículo endoplasmático liso/agranular (REL): sin ribosomas
Las cisternas del RER conforme se acercan al REL van cambiando
su forma, se van haciendo más estrechas hasta tomar la forma
tubular del REL, a esta zona se le llama retículo endoplasmático
de transición
Composición química de RE
LÍPIDOS: 30%
-
Fosfolípidos: con ácidos grasos de cadena corta insaturados
Colesterol: menos que en la membrana plasmática
PROTEÍNAS: 70%
-
Comunes a RER y REL
Especificas del RER y del REL: responsables de sus funciones
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO
Está presente en casi todos los tipos de células eucarióticas diferenciadas. Es como una
continuación de la envuelta externa del núcleo
Es muy desarrollado en:
-
Células secretoras: para secretar proteínas (páncreas exocrino) y glucoproteínas (células
mucosas)
Neuronas: constituyen los grumos de Nissl
Ultraestructura
Se constituye por sacos de membrana aplanados, cerrados e
interconectados, las cisternas y ribosomas en su superficie. Las
cisternas son una continuación de la envoltura nuclear
En el RER la superficie luminal no presenta ribosomas y la cara
citosólica sí
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
FUNCIONES:
-
Translocación de proteínas sintetizadas en ribosomas adheridos al RER
Modificaciones postraduccionales: glucosilación
Almacenamiento de proteínas
Proceso de traducción e incorporación de proteínas al RER
1. Una proteína se sintetiza mediante el proceso de traducción del ARNm en los ribosomas libres
en el citosol, de esta manera se fabricará el péptido señal
2. Hay una partícula de reconocimiento del péptido señal: el SRP, este atrapa al péptido señal
deteniendo la síntesis proteica
3. El complejo formado por el ribosoma + SRP se une a una proteína receptora en el RER que esta
muy cerca de un poro
4. El receptor de SRP dirige al complejo SRP + ribosoma hacia un translocador de proteína (el
poro)
5. El translocador de proteínas reconoce al péptido señal y se reanuda la síntesis proteica, de
esta manera la proteína crece en el interior del RER
6. Cuando ya está dentro la mayor parte de la proteína, la enzima peptidasa señal se encarga
separar la proteína del péptido señal (proteolisis) para que esta quede en el lumen del RER
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Maduración/modificación postraduccional
Este proceso es esencial para la funcionalidad y estabilidad de las proteínas ya que madura la
proteína y la convierte en proteínas activas
1. Escisión de proteínas (proteólisis)
• Eliminación de la secuencia señal por peptidasa señal
• Corte de segmentos en los precursores para dar lugar a la proteína activa
2.
Plegamiento de las proteínas: para adquirir una estructura terciaria
Colaboran proteínas especiales:
➢ Chaperonas (BIP) se unen a la cadena polipeptídica según sale del ribosoma; dirige la
proteína al interior del RE y facilita su correcto plegamiento.
o Son proteínas de unión a la inmunoglobulina la protegen de choques térmicos)
➢ Disulfuro isomerasa se encuentra en la luz del RER y cataliza la formación de puentes
disulfuro (S-S) entre residuos de cisteína de la cadena polipeptídica
3. Glicosilación de proteínas: consiste en la transferencia de oligosacáridos al grupo NH2 de
proteínas con asparagina (N-glicosilación)
• Para que se produzca la glicosilación es necesaria la
detección en la secuencia peptídica con asparagina que
este seguida de cualquier aminoácido que no sea prolina y
que a continuación tenga una serina o una treonina
•
La proteína transmembrana dolicol transporta el
oligosacárido y se pega en la proteína gracias a la
oligotransferasa se pega el oligosacárido
El glúcido que lleva el dolicol y que se une a la arginina está
formado por dos moléculas de N-acetil glucosamina, nueve
moléculas de manosa y tres de glucosa
Antes de que la glicoproteína formada pase al Ap. de Golgi se
eliminan 3 residuos de glucosa y uno de manosa
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO
Es una red de túbulos de membrana, sin ribosomas unidos a su membrana, está interconectado al
retículo endoplasmático rugoso.
Está más desarrollado en:
-
Células secretoras de hormonas esteroides
Hepatocitos
Células musculares: realiza secuestro de calcio
FUNCIONES:
-
Síntesis de lípidos y derivados lipídicos
Secuestro de calcio: relacionado con la contracción muscular
Movilización de glucosa a partir del glucógeno
Detoxificación
Plegamiento de proteínas y detección de proteínas defectuosas
Síntesis de lípidos
•
Síntesis de fosfolípidos
- Síntesis de endomembranas:
En la cara citosólica del sistema de endomembranas del REL se van a ir formando fosfolípidos,
Los lípidos de nueva síntesis se insertan en la mitad citosólica de la bicapa, debido a esto hay
más lípidos en la monocapa citosólica que en la otra.
Gracias a las flipasas se reestablece la composición adecuada de la membrana
- Síntesis de membranas de otras organelas:
Los fosfolípidos que crea el REL se transportan a otras organelas a desde la
membrana del REL a otras organelas mediante una proteína transportadora de
fosfolípidos que se une a la cabeza polar y transporta al lípido sin gasto de energía
•
Síntesis de derivados lipídicos
- Síntesis de triglicéridos (ácidos grasos y glicerol): en el REL de adipocitos
- Síntesis de quilomicrones (lipoproteínas): en el REL de enterocitos
- Síntesis de lipoproteínas: en el REL de hepatocitos
- Síntesis de derivados del colesterol:
➢ Síntesis de ácidos biliares (esteroides) en el REL de hepatocitos, de ahí pasan a los
canículos biliares
➢ Síntesis de hormonas esteroideas en el REL y mitocondrias de ovarios, testículos y
corteza suprarrenal
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Detoxificación
Proceso de eliminación de toxinas, procedentes por ejemplo de medicamentos o drogas
Estas toxinas son productos liposolubles
Deben transformarse mediante un proceso de hidroxilación en los hepatocitos en sustancias
hidrosolubles, para su correcta excreción por la orina
Reacciones:
FASE 1: oxidación
Ocurre en el lado citosólico de la membrana del REL
Interviene el citocromo P-450 y la citocromo P-450 reductasa, que añaden un grupo hidroxilo a la
molécula
FASE 2: transferasas
El sustrato hidroxilado se conjuga con otras moléculas hidrofílicas, por ejemplo el ácido
glucurónico, que facilitan su excreción
Movilización de glucosa
En los hepatocitos el glucógeno, mediante la glucogenólisis, forma glucosa
CITOSOL
Glucosomas
(cúmulos de glucógeno)
Glucosa-6-fosfato
Glucógeno-fosforilasa
Glucosa
MEMBRANA DEL REL
Glucosa-6-fosfato
Glucosa-6-fosfatasa
Fosfato
Regula los niveles de calcio citosólico
La cantidad de calcio es una señal/estímulo en las células musculares que hace que se contraigan o
no
Una célula muscular relajada recibe un estímulo que hace que se contraiga: en el retículo
sarcoplásmico se elevará concentración de Ca2+ con lo que se producirá la contracción del músculo
SANGRE
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
ENFERMEDADES
Enfermedad de Von Gierke (Tipo I)
Es una deficiencia en la glucógeno-6-fosfatasa que afecta al hígado, al riñón y al intestino
Sintomatología
-
Presenta hipoglicemia severa en el ayuno
Acumulación de lípidos en el hígado, lo que produce una hepatomegalia.
Hiperlactiacidemia (acumulación de ácido láctico) e hiperuricemia (acumulación de ácido
úrico)
La estructura del glucógeno es normal, pero se acumula en cantidades significativamente mayores
que las normales
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 12
EL APARATO DE GOLGI
Es uno de los componentes del sistema de
endomembranas celulares
Se localiza próximo al núcleo, entre el retículo
endoplasmático y la membrana plasmática
ULTRAESTRUCTURA DEL APARATO DE GOLGI
Está compuesto por unidades morfofuncionales denominadas dictiosomas (puede haber de 1
a 50 en la célula)
Los dictiosomas están formados por:
-
Sacos/cisternas de membrana son discoidales, aplanados y apilados (hay de 4 a 6 sacos en
un dictiosoma)
Vesículas asociadas
El dictiosoma es una estructura polarizada, por lo que presenta dos caras:
-
Cara de entrada/cis: orientada al RER
Cara de salida/trans: orientada a la membrana
plasmática
Las caras cis y trans están asociadas con una red de tubos y
vesículas.
Los agregados túbulo-vesiculares son vesículas que se
desprenden del RER, sin ribosomas adosados, y se fusionan
dando lugar a la red cis/trans del aparato de Golgi. Portan
proteínas y glucoproteínas.
El dictiosoma se encuentra organizado en los
compartimentos cis, medial y trans
Vesículas asociadas al dictiosoma
Tienen función de transporte entre diferentes compartimentos de membrana: brotan de un
compartimento para fusionarse con otro
Llevan un marcador en su superficie, que se corresponde con un receptor específico localizado
en la membrana diana del compartimento al que se dirigen.
•
Mecanismo de formación- gemación de las vesículas:
-
-
-
Brota una pequeña invaginación de
membrana, rodeada por una
cubierta en la superficie citosólica
A partir de ese brote rodeado de
cubierta se formará una vesícula,
denominada vesícula de
transporte.
En el citosol, la vesícula pierde la
cubierta (se disocia) y se fusiona
con la membrana destino (diana)
Leonor Amador Pérez
•
CITOLOGÍA
Tipos de vesículas asociadas al dictiosoma
Vesícula con revestimiento de clatrina
- Cubre las vesículas que se forman en la cara trans y contienen enzimas lisosómicas
- Participan en la exocitosis regulada (solamente se produce cuando se recibe un
estímulo)
Se forman por endocitosis mediada por receptor, en la membrana plasmática, también
están revestidas de clatrina.
Vesículas con revestimiento de COPI (proteína de la cubierta 1)
- Parten del aparato de Golgi y se desplazan entre sus cisternas
- Viajan retrógradamente desde el aparato de Golgi al RER
- Parten desde la cara trans, dando lugar a vesículas de secreción constitutiva
Vesículas con revestimiento de COPII (proteína de la cubierta 2)
Parten del RER y van al aparato de Golgi
Composición química del aparato de Golgi:
LÍPIDOS: 40%
-
Fosfolípidos: 29%
Colesterol: 2%
PROTEÍNAS: 60%
-
Glicosil-transferasas: para proteínas y lípidos
Glicosidasas: degradación de polisacáridos
CARBOHIDRATOS: 2%
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Diferencias funcionales de las cisternas:
Las cisternas no solamente tienen una
diferenciación morfológica, sino también
bioquímica: a medida que pasamos de los
compartimentos cis a los trans, la composición
de la membrana se parece más a la de la
membrana plasmática.
También diferencias funcionales:
-
-
En la red cis tiene lugar la fosforilación de
ciertos residuos de polisacáridos, con el fin
de formar algunos enzimas de los
lisosomas.
En los últimos compartimentos se añade
ácido siálico NANA (N-acetil neuramínico)
La sulfatación ocurre en la red trans
FUNCIONES DEL APARATO DE GOLGI:
Modificación de proteínas y lípidos procedentes de RE
•
PROTEÍNAS (proceden del retículo endoplasmático rugoso)
1. Proteólisis para dar lugar a la forma activa de la proteína (se inicia en la red trans-Golgi
y continúa en la vesícula de secreción)
2. Glicosilación*
3. Fosforilación de residuos de manosa en glucoproteínas lisosómicas
•
LÍPIDOS (proceden del retículo endoplasmático liso)
1. Glicosilación
2. Ensamblaje de partículas lipoproteicas
*Glicosilación de proteínas
N-oligosacáridos
Esta glicosilación tiene un primer paso en el RER y después en el aparato de Golgi:
En los N-oligosacáridos que han sido añadidos a la proteína en el RER se añaden nuevos
azúcares en el aparato de Golgi, que pueden dar lugar a:
-
Oligosacáridos complejos: se añaden un número variable de galactosa y ácido siálico
Oligosacáridos ricos en manosa: solo se añaden muchos residuos de manosa
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
O-oligosacáridos
Este proceso ocurre solo en el aparato de Golgi:
Se añaden O-oligosacáridos que se unen al grupo - OH de serina y treonina
•
•
En la cisterna media: se produce adición de N-acetilgalactosamina
En la cisterna trans: se produce la adición de galactosa y ácido siálico
Intervienen glucosiltransferasas específicas para cada azúcar y añaden estos residuos de uno
en uno a la proteína
El aparato de Golgi interviene también en la síntesis de glucosaminoglicanos (son polímeros de
disacáridos, que unidos a proteínas, dan lugar a los proteoglucanos). Su destino será:
-
Glucocálix
Componentes de la matriz extracelular
Glucoproteínas de las secreciones mucosas (moco)
En el compartimento trans del aparato de Golgi se produce la sulfatación de muchos azúcares
de los glucosaminoglicanos
Clasificación y distribución de vesículas
Ocurre en la red trans-Golgi
1. Vía lisosómica
Las vesículas llevan un contenido enzimático, y se dirigen a los endosomas para dar lugar a
lisosomas
2. Vía secretora
Secreción constitutiva: el producto de secreción es vertido al
exterior de la membrana plasmática.
A través de este tipo de secreción tiene lugar la renovación de
componentes de la membrana plasmática, del glicocálix y de la
matriz extracelular.
Tiene lugar en todas las células, mediante un mecanismo poco
conocido. Se sabe que son vesículas recubiertas de COP1 y que se
produce de manera continua y no selectiva
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Secreción regulada:
Se produce en células especializadas:
-
Proteínas (de naturaleza enzimática que participan en procesos de digestión): páncreas
exocrino y endocrino
Glucoproteínas (secreción mucosa): células caliciformes
Neurotransmisores: neuronas
PROCESO:
1. Agregación selectiva de la secreción en la red
trans-Golgi
2. Empaquetamiento en la red trans-Golgi en
vesículas recubiertas de clatrina
3. Almacenamiento como vesículas de secreción o
vesículas sinápticas en el citosol
4. Fusión con la membrana plasmática y liberación
del contenido por exocitosis, cuando la célula
recibe una señal de secreción
Secreción proteica
En el páncreas exocrino
Se observa que la célula está polarizada ya que el retículo se concentra en las caras laterales y
basales y el aparato de Golgi está colocado supranuclearmente
Se observan gránulos con distintas tonalidades:
- Los electroclaros son inmaduros
- Los electrodensos son maduros (típicos de una secreción exclusivamente proteica)
En el páncreas endocrino
Se observa la liberación de la insulina por exocitosis
Secreción mucosa
Se produce en las células caliciformes (del tejido epitelial intestinal por ejemplo)
ENFERMEDADES DEL APARATO DE GOLGI
• Por reducción de la actividad de la enzima que fosforila la manosa de las hidrolasas
lisosomales:
➢ Mucolipidosis II
➢ Mucolipidosis III
Ambas pertenecen al amplio grupo de enfermedades lisosomales
•
Por mala sulfatación de proteínas sobre residuos de tirosina y de residuos azucarados de
glucosaminoglicanos
Esta modificación aumenta la carga negativa de las moléculas
Se sabe que el consumo crónico de alcohol conduce a daño hepático debido, entre otros
motivos, al deterioro de la glicosilación y tráfico de glicoproteínas en el aparato de Golgi.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 13
LISOSOMAS
Los lisosomas son organelas membranosas relacionadas con el sistema de endomembranas
presentes en la células eucariotas
Contienes hidrolasas ácidas que actúan a pH 5 (aproximadamente)
El número de lisosomas depende del tipo celular y de su función
La función principal de los lisosomas es la función digestiva: transformas sustratos complejos
en moléculas sencillas. La procedencia de los sustratos es variada:
➢ Incorporados del exterior: heterofagia
Digestión extracelular
➢ Componentes de la propia célula: autofagia
➢ Sustancias extracelulares: digestión extracelular
Tipos de lisosomas (clasificación clásica)
Lisosomas primarios:
➢ Pequeños (0,4 µm)
➢ Forma esférica u ovalada
➢ Contenido denso y homogéneo
➢ Solo contienen enzimas, no han intervenido
en la digestión
Lisosomas secundarios
➢ Tamaño variable, son más grandes (0,5-1 µm)
➢ Forma irregular
➢ Contenido muy heterogéneo
➢ Contienen enzimas activas y material en
proceso de degradación (polimorfismo)
Estructura del lisosoma
Membrana: compuesta por lípidos y proteínas (la mayoría
son glicoproteínas)
Contenido: es electrodenso y de aspecto heterogéneo
Presenta enzimas hidrolasas ácidas solubles, el contenido
enzimático varía dependiendo del tipo celular
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Biogénesis de lisosomas primarios
En ella interviene el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi
1. Se sintetiza en el RER un precursor de una hidrolasa lisosómica
2. En la red cis-Golgi se fosforilan los residuos de manosa de la glicoproteína lisosómica
3. En la red trans-Golgi hay un receptor específico de la manosa-6-fosfato que reconoce la
glucoproteína y permite su salida en el interior de una vesícula.
4. Las vesículas, cubiertas de clatrina, se desprenden del aparato de Golgi (son equiparables a
los lisosomas primarios)
5. Las vesículas dirigen hacia un compartimento denominado endosoma tardío. En él hay
bombas de protones, por lo que su interior es ácido.
6. En el endosoma tardío se elimina el fosfato de la glucoproteína y queda la enzima
lisosómica.
El receptor se separa de la manosa-6-fosfato en el endosoma tardío y se introduce de nuevo
en vesículas que vuelven a la red trans-Golgi (el receptor se recicla)
La ausencia de la enzima que fosforila manosa origina enfermedad de inclusión
celular (enfermedad celular-I) No se forman lisosomas
Biogénesis de lisosomas secundarios
Por heterofagia: es la digestión de sustratos del exterior
Puede producirse por dos mecanismos:
➢
Fagocitosis: se forma el fagosoma, sobre el cual se vierte el contenido lisosómico, dando
lugar a un fagolisosoma. El fagolisosoma es ya considerado un lisosoma secundario, y su
función es degradar sustancias grandes o pequeños microorganismos
➢ Endocitosis o pinocitosis: sustratos disueltos, que se engloban en los endosomas primarios
y luego dan lugar a los endosomas tardíos, que son un tipo de lisosoma secundario.
Por autofagia: digestión de sustrato intracelular
Pueden ser mitocondrias, vesículas… que forman un autofagosoma sobre el cual actúa el
lisosoma dando lugar a un autofagolisosomas (lisosoma secundario).
*Por otra parte, los cuerpos residuales son lisosomas secundarios resultado de la digestión
incompleta de sustratos. Pueden permanecer en el citosol, convirtiéndose en un signo de
envejecimiento celular (lipofuscina) o puede producirse la eliminación de estos por exocitosis
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
AUTOFAGIA
Macroautofagia
Es la degradación de componentes intracelulares
La organela es envuelta por una estructura membranosa procedente del
RE, formando una vacuola autofagosómica.
Los lisosomas vierten su contenido en ella para dar lugar a un
autofagolisosoma en el cual se digiere la mitocondria, y en muchas
ocasiones los residuos son reciclados para otras funciones celulares.
Microautofagia
Es la digestión de pequeños componentes celulares, como las proteínas
citosólicas. Éstas, son englobadas en pequeñas vesículas que ingresan
en el lisosoma. Ocurre exclusivamente en condiciones fisiológicas.
Sin embargo, ante condiciones patológicas (estrés o ayuno celular) se
produce una degradación selectiva de proteínas, que han de ser
conducidas por otras proteínas denominadas carabinas hacia el
lisosoma
Si se produce digestión incompleta del contenido lisosómico se forman cuerpos residuales que
permanecen largo tiempo en el citosol
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
FUNCIONES DE LOS LISOSOMAS
Defensa
Hay células especializadas, como los macrófagos y los neutrófilos capaces de fagocitar
bacterias y otras partículas extrañas.
Los lisosomas de estas células se encargan de digerir estas sustancias extrañas
Metabólicas
Degradan macromoléculas:
-
A partir de lipoproteínas se obtiene: aminoácidos, colesterol y fosfolípidos
A partir de hemoglobina se obtiene: bilirrubina y hemosiderina
Nutritiva
En periodos de ayuno, el lisosoma utiliza las propias proteínas de la célula (por ejemplo las del
citoesqueleto o las mitocondrias)
Secreción de hormonas
•
En la síntesis de hormonas tiroideas
(síntesis de hormonas en la célula folicular del tiroides):
1. En las células de los folículos tiroideos se fabrica tiroglobulina
(intervine RE y AG).
2. Se produce la exocitosis de vesículas con tiroglobulina hacia el
espacio entre la célula y el coloide donde se produce la yodación
3. Se almacenan en el coloide la vesícula
4. Mediante la hormona estimulante del tiroides se produce una
endocitosis de tiroglobulina del coloide a la célula
5. La tiroglobulina se une al lisosoma y forma las hormonas tiroideas
(T3 y T4)
•
Eliminación de hormonas almacenadas
(células de la hipófisis):
En la hipófisis se segrega prolactina, que llega a las glándulas
mamarias (la prolactina estimula la producción de leche materna)
Cundo se necesita prolactina se segrega cuando se produce el
estímulo necesario, en ausencia de estímulo, por crinofagia se
destruye los gránulos de prolactina.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Renovación de organelas
Se produce una autofagia
-
Para renovación de los componentes celulares envejecidos. Es una función normal en la
célula
Para la detoxificación celular tras periodos de gran actividad
Muerte celular
Por causas exógenas (traumatismo, sustancias tóxicas)
Necrosis se produce la lisis de la célula, que da lugar a una reacción inflamatoria. Los fagocitos
degradan estos residuos.
Muerte fisiológica (durante el desarrollo y la vida adulta)
Apoptosis: que tiene lugar en todo tipo de tejidos,
Se produce la fragmentación celular, con la formación de cuerpos apoptóticos, y la posterior
fagocitosis de éstos por macrófagos.
Digestión extracelular
Vertido de sustancias lisosómicas al exterior
-
Digestión de componentes de la matriz extracelular: por ejemplo, los osteoclastos que
hacen una reabsorción ósea
Digestión de envolturas ovulares: por ejemplo, los espermatozoides durante la
fecundación, digiere las membranas del óvulo
PATOLOGÍA DE LOS LISOSOMAS
Los trastornos debidos al mal funcionamiento de los lisosomas se deben en su mayor parte a:
-
Alteración de la membrana lisosómica: liberación de las hidrolasas ácidas. En condiciones
fisiológicas no es perjudicial (porque actúan a pH 5 y el pH fisiológico es 7)
-
Defecto o ausencia de hidrolasas lisosómicas: acumulación intracelular de sustancias.
Según qué tipo de célula es y por tanto qué tipo de producto acumula (glúcidos, lípidos,
proteínas) es más o menos perjudicial.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 14
ENDOCITOSIS
Es la incorporación a la célula de material extracelular: macromoléculas, partículas sólidas
(bacterias y virus) y moléculas en solución
Este proceso implica la formación de vesículas de membrana que proceden de la membrana
plasmática
Tipos de endocitosis
1. Fagocitosis
• La célula incorpora partículas grandes en vesículas llamadas fagosomas (250 nm)
• Visibles al microscopio óptico
• Solo en células especializadas
2. Pinocitosis
• la célula ingiere fluido y moléculas disueltas en vesículas llamadas pinosomas
• En todas las células eucariotas
Tipos de pinocitosis:
➢ Especifica/endocitosis mediada por receptor
➢ Endocitosis dependiente de caveolas
➢ Inespecífica/macropinocitosis
FAGOCITOSIS
Se realiza solo en células especializadas, los fagocitos profesionales: macrófagos y neutrófilos
FUNCIONES:
-
Defensa frente a bacteria, partículas de polvo, etc.
Eliminación de células envejecidas y muertas por apoptosis
Proceso de fagocitosis
1. Proceso previo a la fagocitosis:
Quimiotaxis
Es la atracción de la célula fagocítica por mediadores
químicos
➢ En un foco inflamatorio se produce quimiotaxis gracias
a sustancias químicos que atraen a neutrófilos
Opsonización
Recubrimiento de la partícula exógena por anticuerpos llamados opsoninas, que hacen que la
sustancia exógena sea más ávidamente fagocitada
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
2. Fenómenos morfológicos
En un principio se produce la adherencia (fijación específica de la partícula a
la superficie celular). Ocurre gracias a la unión entre receptores Fc de la
célula fagocítica y anticuerpos
Tras la adherencia se produce la penetración (movimientos activos del
córtex celular). Ocurre gracias a la formación de pseudópodos
Una vez dentro de la célula, el fagosoma se une con un lisosoma formando
un fagolisosoma y ahí se degrada la partícula
3. Fenómenos moleculares
Se basan en la producción de pseudópodos
La activación de los receptores de la membrana plasmática provoca la
acumulación local en su cara citosólica de PI (4,5)P2 que gracias a la
enzima PI 3-quinasa pasa a PI (3,4,5)P3
Esto desencadena la polimerización y reorganización de filamentos de
actina, que genera la formación de pseudópodos que darán lugar al
fagosoma.
PINOCITOSIS ESPECIFICA
Es una endocitosis mediada por un receptor
FUNCIÓN: captación selectiva de lipoproteínas, hierro, hormonas polipeptídicas, etc.
La captación ocurre gracias a la unión de macromoléculas a receptores específicos en la
membrana plasmática: son unas depresiones revestidas de clatrina hacia el lado citosólico
La vesícula recubierta de clatrina, al llegar al citoplasma pierde esa cubierta y se formaría el
endosoma*
El endosoma en un principio es temprano/periférico pero conforme avanza en el citoplasma
pasa a ser tardío/central
Adaptina: ensamblaje de la
cubierta a la membrana
Dinamina: separación de la
vesícula de la membrana
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
*Endosomas
Es el destino de las vesículas recubiertas procedentes de la vía endocítica
Son compartimentos intracelulares visibles al microscopio óptico que están localizados entre la
MP y el AG
Están constituidos por tubos y vesículas grandes
Tipos de endosomas:
•
Endosoma temprano (más hacia la periferia)
Su pH es de 6,2 (actúan las bombas de ATPasa)
➢ Forman endosomas reciclados
Se forma en el aparato de Golgi y también puede ser en
forma de vesícula de secreción que va directamente al
exterior celular
•
Vesículas de transporte
Van desde el aparato de Golgi moviéndose a partir de
microtúbulos portando proteínas enzimáticas
(hidrolasas)
•
Endosoma tardío (se localiza más central)
Su pH es de 5,5 (actúan bombas ATPasa)
Formados por enzima+ligandos
➢ Se une al lisosoma para la digestión
La pinocitosis específica interviene en:
1. Incorporación de macromoléculas
- Lipoproteínas (LDL)*
- Hierro
- Vitamina B12
- Hormonas polipeptídicas
- Factores de crecimiento
2. Incorporación no selectiva de fluido extracelular (junto con las macromoléculas
específicas)
3. Incorporación de ciertos virus (el virus del sida y el de la gripe)
*endocitosis del LDL mediada por receptor
(captación de colesterol exógeno asociado a
proteínas)
Se observa que el endosoma ya en estado
tardío se divide en dominios:
- Algunos dan vesículas se dirigen al
citoplasma con los receptores
- Otros dan membranas al aparato de Golgi
- Otros reciben las vesículas de endocitosis
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Una alteración genética en los receptores de LDL es la que provoca la hipercolesterolemia
familiar
NORMAL:
MUTANTE:
ENDOCITOSIS DEPENDIENTE DE CAVEOLAS
Se forman vesículas a partir de depresiones de la membrana, las caveolas.
La membrana de las caveolas son muy ricas en colesterol, glucolípidos y proteínas (son como a
las balsas lipídicas)
La principal proteína de la cubierta es la caveolina, que es una proteína integral de la
membrana plasmática
FUNCIONES:
-
Incorporación de moléculas
Transmisión de señales mediada por receptores
Transcitosis
Es un proceso que conjuga endocitosis y exocitosis en una misma célula. La partícula atraviesa
la célula ya que entra por un dominio mediante endocitosis y sale por otro dominio por
exocitosis
Transporte intracelular de moléculas a través de la célula endotelial (también en otras como
neuronas)
Ocurre mediante vesículas cubiertas de caveolina
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 14
EXOCITOSIS
La exocitosis es el proceso en el cual una célula dirige el contenido de sus vesículas secretoras
hacia el espacio extracelular
Este proceso implica al RE y al aparato de Golgi: los materiales destinados a la exocitosis son
elaborados y empaquetados por él
Tipos de exocitosis
•
•
Constitutiva:
- Se produce de forma constante
- Ocurre en todas las células
Regulada:
• Necesita de ATP, GTP y una señal (normalmente es
un aumento de Ca2+)
• Se produce en células especializadas
EXOCITOSIS CONSTITUTIVA
Se produce en todas las células y se encarga de liberar moléculas que van a formar parte de la
matriz extracelular o llevar moléculas en la propia membrana de la vesícula que sirven para
regenerar la membrana plasmática.
Es un proceso constante de producción, desplazamiento y fusión de vesículas, con diferente
intensidad de tráfico según el estado fisiológico y tipo de célula
EXOCITOSIS REGULADA
La exocitosis regulada se produce sólo en aquellas células especializadas en la secreción:
productoras de hormonas, las neuronas, las células del epitelio digestivo, las células
glandulares y otras.
Se liberan moléculas que realizan funciones para el organismo (digestión) o que afectan a la
fisiología de otras células como las hormonas.
Las vesículas de secreción regulada no se fusionan espontáneamente con la membrana
plasmática sino que necesitan una señal (normalmente es un aumento de la concentración de
calcio y ATP y GTP)
Vesículas de secreción en la secreción regulada:
Provienen del AG y se acumulan en el citoplasma
Cuando reciben la señal para su liberación se dirigen hacia regiones concretas de la MP (es un
proceso dirigido en el tiempo y en el espacio)
La direccionalidad de estas vesículas está determinada por la acción de los microtúbulos y
filamentos de actina mediante las proteínas motoras
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
REPARTO EN EL APARATO DE GOLGI
Los dos tipos de exocitosis empaquetan moléculas distintas; la Red
Trans Golgi (TGN) separa las cargas:
•
•
Las moléculas que no tienen una señal específica serán
empaquetadas en vesículas de exocitosis constitutiva.
En la exocitosis regulada el mecanismo se basa en la formación de
agregados moleculares (moléculas para liberar y enzimas que las
procesan)
Los agregados están formados por moléculas que no han sido
secuestradas por las vesículas cubiertas de clatrina (endosomas) ni por
las vesículas cubiertas por COPI (RE)
Vesículas extracelulares
1. Fusión total
La liberación de moléculas al exterior supone la fusión completa de la membrana de la
vesícula con la MP, de la que termina por formar parte
PROCESO: aposición, adherencia y fusión
2. Besa y corre
La vesícula se fusiona de manera incompleta con la MP formando un poro pasajero que
comunica el interior de la vesícula con el exterior celular por donde liberará su contenido.
Posteriormente se cierra el poro quedando la vesícula vacía en el citosol para su
recuperación (sinapsis y células cromafines)
3. Exocitosis compuesta
Varias vesículas se fusionan entre sí mezclando su contenido
Sólo algunas se fusionan con la membrana plasmática, el resto se recupera.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
4. Cuerpos multivesiculares
Son orgánulos con vesículas internas que pueden fusionarse con la MP y liberar al exterior
su contenido. Estas vesículas son exosomas*
Este mecanismo de exocitosis se descubrió en la maduración de los reticulocitos a
eritrocitos. Se pensó que era un mecanismo que tenía la célula para deshacerse de
material desechable, pero más tarde se sugirió también un papel en la comunicación
célula-célula, en la presentación de antígenos, en patologías víricas, en metástasis…
-
En las células alveolares, los cuerpos multivesiculares se transforman en cuerpos
laminares
Parecen estar relacionados con la formación de melanosomas en los melanocitos
Son frecuentes en el parénquima hepático y en las células epiteliales del epidídimo
*Exosomas:
Son pequeñas vesículas (30-150 nm) liberadas por una gran variedad de células: epiteliales,
inmunitarias, glía, neuronas y células tumorales, entre otras
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
OTRAS FUENTES DE VESÍCULAS
No todas las vesículas que se fusionan con la membrana plasmática vienen del aparato de
Golgi:
1. Endosomas tempranos
Parte del contenido vesicular es reciclado y llevado de vuelta a la MP mediante vesículas
que se forman en el endosoma
2. Terminales presinápticos del sistema nervioso
Los sitios de exocitosis (los somas neuronales) están muy alejados del AG. Por lo que la
liberación de neurotransmisores, para ser eficiente y rápida, no puede depender sólo del
AG.
En el terminal presináptico se produce la exocitosis en la zona de liberación, mientras que
en la MP lateral del terminal se producen vesículas por invaginación que se volverán a
llenar con neurotransmisores y vuelven a secretarse
3. Fusión de orgánulos
Bajo circunstancias excepcionales, distintos orgánulos (lisosomas y cisternas del RE)
pueden fusionarse con la membrana plasmática
Cuando las células sufren roturas grandes de sus membranas y tienen que sellarlas, la
fusión de todos estos orgánulos contribuye al sellado.
En la fagocitosis se necesita una gran cantidad de MP para englobar las partículas que se
introducen en el interior celular. En este caso ayudan las cisternas de RE.
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 15
EL NÚCLEO INTERFÁSICO
Es un componente característico de las células eucarióticas, indispensable para la vida celular
En células de mamíferos representa, aproximadamente, un 10% del volumen celular
Contiene la mayor parte de la información genética y es el lugar donde se llevan a cabo los
procesos de replicación, transcripción y procesamiento de los ARN, además, constituye una
segunda barrera de permeabilidad
Puede haber más de un núcleo por célula
Componentes del núcleo interfásico
-
Cromatina
Nucléolo
Envoltura nuclear
Lamina nuclear
Nucleoplasma/jugo nuclear/matriz nuclear
CROMATINA
Es un componente del núcleo que se dispone en forma de grumos gruesos, Corresponde al
sustrato morfológico del ADN empaquetado y proteínas asociadas
Presenta afinidad por colorantes básicos (tiene un comportamiento ácido)
TIPOS DE CROMATINA:
Heterocromatina: regiones de cromatina condensada, visible en
forma de grumos muy teñidos durante la interfase
Eucromatina: regiones de Cromatina descondensada, poco
teñidas durante la interfase
Tipos de heterocromatina
Heterocromatina constitutiva
Son regiones de cromatina, siempre condensadas.
Se observan así en el núcleo interfásico de todos los tipos celulares (corresponden a
secuencias de ADN altamente repetitivo: nunca se transcriben)
En los cromosomas de mamíferos se concentran en centrómeros y telómeros
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Heterocromatina facultativa
La cromatina que puede estar o no condensada, según el tipo de célula y el momento
funcional; la heterocromatina facultativa es susceptible de pasar a eucromatina
La cantidad de heterocromatina facultativa de una célula dependerá de su actividad
transcripcional
•
•
Núcleos con abundante heterocromatina están en estado de baja transcripción
Núcleos con escasa heterocromatina están en estado de elevada transcripción
La cantidad de heterocromatina es inversamente proporcional a la transcripción
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CROMATINA
Está compuesta por ADN y proteínas
•
Tipos de proteínas en la cromatina
Histonas: H1, H2A,H2B, H3 Y H4
➢ Histonas nucleosómicas: H2A, H2B, H3 y H4
Son las responsables del primer grado de empaquetamiento de la cromatina
Proteínas no histónicas: grupo muy amplio de proteínas implicadas en múltiples
actividades
ULTRAESTRUCTURA Y GRADO DE CONDENSACION DE LA CROMATINA
1. Primer grado de condensación de la cromatina: fibra cromatínica de 10 nm
Presenta al microscopio electrónico una imagen en collar
de cuentas
- Lo que representaría cada “perla” es un nucleosoma
(unidad básica de la cromatina)
- Filamento internucleosómico, formado por el ADN
espaciador (el hilo del collar)
La unión del ADN espaciador y el núcleo del nucleosoma
forman el nucleosoma en sí
Organización del nucleosoma
Núcleo del nucleosoma:
-
Octámero de histonas: dos H2A, dos H2B, dos H3
y dos H4
ADN: dos vueltas al octámero (aproximadamente
147 pares de bases)
ADN espaciador: de 40 a 80 pares de bases
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
2. Segundo grado de condensación de la cromatina: fibra cromatínica de 30 nm
En el núcleo, en condiciones fisiológicas, los nucleosomas se empaquetan uno
sobre otro con la ayuda de la histona H1
Un molécula H1 se una a cada uno de los nucleosomas y ayuda a que estos se
empaqueten
Se consideran dos modelos hipotéticos:
• Modelo en Zig-Zag:
•
Modelo en solenoide: con 6 nucleosomas por cada vuelta de hélice
3. Tercer grado de condensación de la cromatina: bucles de 300 nm
La fibra de 30 nm se organiza en forma de dominios en forma de bucles. Un bucle consta
de 20.000 a 100.000 pares de nucleótidos
Los bucles se unen a un eje formado de proteínas no histónicas
Descondensación del bucle:
El bucle se considera como un dominio funcional, que se puede desplegar para llevar a
cabo la expresión génica (transcripción)
El desplegamiento se lleva a cabo con ayuda de:
- Enzimas modificadoras de histonas
- Complejos remodeladores de la cromatina
- ARN polimerasas
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Resumen general de la condensación del ADN:
Territorios cromosómicos
En los humanos, en los núcleos
interfásicos, cada uno de los 46
cromosomas humanos tiende a
ocupar su propio espacio/territorio
cromosómico
Las regiones heterocromáticas suelen
estar asociadas a la lámina nuclear
CROMATINA SEXUAL
Se encuentran corpúsculo heterocromático y definen el sexo a nivel celular
Cromatina sexual X
Es un corpúsculo de heterocromatina facultativa, con una localización específica y un tamaño
aproximado de 1 µm.
Es visible durante la interfase y corresponde a una
porción de uno de los cromosomas X de la mujer que
está condensado (solo uno, suele haber dos aunque a
veces hay tres)
Se puede observar con facilidad en la mucosa bucal,
donde se observa adosado a la membrana nuclear.
Cromatina sexual Y
Fragmento de heterocromatina constitutiva, que define el sexo masculino en la célula
Se puede observar mediante técnicas de coloración fluorescente. Se encuentra en el mismo
número que el de cromosomas Y (normalmente solo hay uno, pero puede haber dos)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
NUCLÉOLO
Es un componente intranuclear, esferoidal y sin membrana. Visible solo en
interfase
Hay un nucléolo por núcleo (en las células de un solo núcleo solo habría un
nucleolo, pero cabe destacar que hay células polinucleadas)
Se forma a partir de las regiones NOR (ADNr 18S, 28S y 5.8S) localizadas en los
cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22
FUNCIONES:
-
Síntesis y procesamiento de los ARNr y ensamblaje de las subunidades ribosómicas
Síntesis de pequeños ARN que intervienen en la maduración del ARNr
Procesamiento de los ARNt
Ultraestructura del nucleolo
El nucleolo presenta tres regiones:
-
Centro fibrilar: región poco teñida
Componente fibrilar denso: región densa, alrededor del centro fibrilar
Componente granular: gránulos
Relación entre estructura y funciones
Centro fibrilar
-
Contiene los genes de los ARNr (18S, 28S y 5.8S)
ARN polimerasa I
Factores de transcripción
Componente fibrilar denso
-
Síntesis de pre-ARNr y procesamiento del ARNr (primeras etapas)
Componente granular
-
Etapas posteriores del procesamiento y ensamblaje de las partículas ribosómicas
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
ENVOLTURA NUCLEOAR/CARIOTECA
Es la estructura que delimita el contenido nuclear del citoplasma
FUNCIONES:
-
Contribuye a mantener la forma del núcleo
Aísla el material genético en interfase y permite su replicación,
transcripción y el procesamiento de los ARNs
Regula la comunicación entre núcleo y citoplasma
Partes de la membrana nuclear
-
Membrana externa: en continuidad con el RER, presenta ribosomas
adheridos a su superficie
Membrana interna: se encuentra en contacto con la cromatina y la
lámina nuclear
Espacio perinuclear(espacio entre membranas)
Poros nucleares
Lámina nuclear
Es un material denso adosado a la cara interna de la membrana nuclear interna
Consiste en una red de filamentos polipeptídicos A, B y C (láminas)
La lámina nuclear interacciona con proteínas de la membrana nuclear interna y con la
cromatina
FUNCIONES:
-
Proporciona estabilidad a la envoltura nuclear
Interviene en la disolución de la envoltura nuclear (división) y en su posterior formación al
finalizar ésta
Poros nucleares
Son unas interrupciones de la envoltura nuclear que hacen que las membranas nucleares
interna y externa se fusionen
Presentan estructura discoidal: el diámetro externo mide 80 nm y el interno 50 nm
El número de poros es variable (depende de la actividad nuclear). Hay aproximadamente de
3000 a 4000 por núcleo
Los poros están recubiertos por un complejo proteico denominado complejo del
poro nuclear
Son canales acuosos que regulan los intercambios de moléculas entre el núcleo y
el citosol, que permiten la circulación de moléculas pequeñas y el transporte de
macromoléculas
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Estructura del complejo del poro nuclear:
La estructura del complejo de poro celular es compleja; está formado por 50 proteínas
distintas: las nucleoporinas/nups
Presenta simetría octogonal: la pared del
complejo del poro está constituida por ocho
columnas proteicas
-
En el lado citoplasmático y en el nuclear, las
columnas forman dos anillos
Las proteínas en el centro del poro forman
una maraña que evita la difusión pasiva de
macromoléculas y permite el paso de
moléculas pequeñas
FUNCIÓN: regulan los intercambios de sustancias entre el núcleo y el citoplasma
-
Moléculas pequeñas hidrosolubles: por difusión en ambas direcciones
Macromoléculas: por transporte activo mediante una secuencia de señalización gracias a
proteínas receptoras
•
Transporte del citoplasma al núcleo
Transporte de macromoléculas como proteínas
- Las moléculas a importar presentan una señal de localización nuclear (NLS)
- Intervienen receptores de importación nuclear carioferinas: importinas
➢ Los receptores interaccionan con las señales de importación y con las proteínas del
CPN
➢ Transporte al interior del núcleo
PROCESO TRANPORTE DE PROTEINA AL INTERIOR NUCLEAR
Leonor Amador Pérez
•
CITOLOGÍA
Transporte del núcleo al citoplasma
Transporte de subunidades ribosómicas y ARN
- Las macromoléculas a exportar presentan una señal de exportación nuclear
- Intervienen receptores de exportación nuclear carioferinas: exportinas
➢ Los receptores interaccionan con las señales de exportación y con las proteínas del
CPN
➢ Transporte al citoplasma
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 16
LOS CROMOSOMAS
Son estructuras bastoniformes, visibles durante la división celular. Representan el sustrato
morfológico del ADN y proteínas en su grado máximo de condensación
El número de cromosomas varía según la especie, pero es constante en todas las células de un
individuo de una misma especie (Ley de la constancia del número de cromosomas. Fleming
1880)
Distribución de los cromosomas en la célula:
•
•
Parejas: el número varía según la especie
No de parejas = n = 1⁄2 del número total de cromosomas = dotación haploide
ORGANISMOS CON REPRODUCCIÓN SEXUAL
•
•
Células somáticas: presentan dos juegos de cada cromosoma, dotación diploide (2n). Un
juego es heredado por el padre y otro de la madre
Células sexuales/gametos: presentan un juego de cada cromosoma, dotación haploide (n)
Las células 3n, 4n, etc. son poliploides
Tipos de cromosomas en organismos con reproducción sexual
•
Cromosomas somáticos/autosomas/homólogos
Cada pareja del conjunto de homólogos es igual en estructura y tamaño y contiene los
mismos genes ordenados en la misma secuencia
➢ En la especie humana hay 22 parejas de cromosomas somáticos
•
Cromosomas sexuales/gonosomas
Se diferencian los cromosomas X y los cromosomas Y
➢ En la especie humana:
- La mujer presenta dos cromosomas X (es homogamética)
- El hombre presenta un cromosoma X y otro Y (es heterogamético)
En la especie humana:
-
En las células somáticas (46 cromosomas) hay 22 parejas de autosomas y 1 pareja de
cromosomas sexuales
En los gametos (23 cromosomas) hay 22 autosomas y un cromosoma sexual (cromosoma X
en la mujer. Cromosoma X o Y en el hombre)
Tamaño de los cromosomas
El tamaño es igual para cada pareja de homólogos, pero variable entre las diferentes parejas y
en las distintas etapas de la división celular
El tamaño medio es de entre 1 a 10 µm
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
MORFOLOGÍA EXTERNA DE LOS CROMOSOMAS
Esta estructura corresponde a la de un cromosoma en la prometafase o la metafase
-
Forma cilíndrica y alargada
Constituido por dos unidades idénticas, las cromátidas o
cromátidas hermanas
Las cromátidas están unidas por una constricción primaria que divide
al cromosoma en dos brazos denominados p y q
-
Centrómero: la región situada en la constricción primaria
Telómeros: los extremos de los brazos
Algunos cromosomas presentan una constricción secundaria por lo
que aparecerían satélites (fragmentos cromosómicos con forma
esferoidal delimitado entre la constricción secundaria y los
telómeros)
CENTRÓMERO
Región del cromosoma, situada en la constricción primaria, donde se mantienen unidas las
cromátidas. Hay un centrómero por cromátida
Los centrómeros presentan una situación constante en cada pareja de cromosomas
homólogos, lo cual sirve para dividir los brazos de los cromosomas equitativamente
La actividad del centrómero está asociada a la heterocromatina centromérica (constitutiva)
que son secuencias repetidas en tándem (una a continuación de la otra) de ADNα
*Características de la cromatina de la región centromérica:
En la heterocromatina centromérica se encuentra una variante de la histona H3 específica del
centrómero (CENP-A), que permite la fijación y ensamblaje de proteínas específicas en el
nucleosoma
FUNCIÓN:
El centrómero actúa como centro de nucleación del cinetocoro ya que favorece la fijación de
proteínas específicas del cinetocoro, que servirán como sitios de unión de MT, y permite el
reparto o segregación de una copia de cada cromosoma durante la división celular
CENTRÓMERO + CINETOCORO
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
CINETOCORO
Es una estructura proteica adosada a la heterocromatina de la región centromérica
FUNCIÓN: enlace entre los cromosomas y los microtúbulos del huso/fibras cinetocóricas
Hay un cinetocoro por cromátida
Estructura del cinetocoro (es una estructura trilaminar):
•
•
Dos discos electrodensos (40-50 nm diámetro)
- El disco interno se pone en contacto con la cromática de la región centromérica.
- El disco externo se encuentra en contacto con los microtúbulos cinetocóricos
(35-40 MT)
Una zona intermedia electroclara (20-30 nm diámetro)
TELÓMEROS
Son los extremos de los brazos de los cromosomas
Son secuencias de seis pares de bases, que en el hombre y en otros mamíferos es
5’…TTAGGG…3’ repetidas cientos o miles de veces.
Estas secuencias son reconocidas por telomerasas, permitiendo que se complete la replicación
de los extremos de los cromosomas (la actividad telomerasa es muy baja o ausente en la
mayoría de las células)
FUNCIONES:
-
Son indispensables para mantener la integridad del material genético durante el ciclo
celular
Proporcionan estabilidad a los cromosomas
CONSTRICCION SECUNDARIA
Es un estrechamiento del cromosoma, sin ángulo, presente solamente en algunos
cromosomas. Sin embargo, es constante en número, posición y tamaño en los cromosomas en
los que se encuentran.
Hay diferentes tipos:
•
•
Próximos a los telómeros en cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22
Próximos a los centrómeros en los brazos largos en los cromosomas 1, 9 y 16
SATÉLITES
Son pequeñas masas de cromatina de forma esferoidal situadas entre constricción secundaria
y los telómeros
Se encuentran unidos a la constricción secundaria en los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 por la
región NOR (región organizadora del nucleolo)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
ULTRAESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN MOLECULAR DEL CROMOSOMA EN MITOSIS
Durante la división celular, la cromática se condensa aún más. Cada molécula de ADN se
empaqueta en un cromosoma mitótico que es unas 10.000 veces más corto que en su
forma extendida
En el microscopio electrónico se observa como cada cromátida está organizada en bucles
de cromatina muy condensados durante la mitosis
Eliminación de histonas
Al hacerse el experimento de la eliminación de histonas se observaba que los cromosomas
estaban formados por:
-
Un armazón o esqueleto de proteínas no histónicas
Lazos o bucles desaparecían al aplicar un tratamiento con ADNasa: se dedujo que era ADN
Cohesina y condensina
Son dos complejos proteicos que intervienen en la unión entre las cromátidas y en la
condensación cromosómica
Después de la fase S
Las cromátidas de cada cromosoma duplicado se mantienen unidas mediante unos
complejos proteicos, las cohesinas que formarían anillos que rodean a las cromátidas
Durante la mitosis
Se produce una condensación progresiva de los cromosomas, hasta que las cromátidas
de cada cromosoma se establezcan como unidades diferentes y separables
Durante la fase M
Las condensinas colaboran en la condensación de las dos moléculas de ADN de cada
cromosomas dando lugar a las dos cromátidas del cromosoma en mitosis
Para que las cromátidas se establezcan como unidades diferentes, tiene que haber una
eliminación parcial de las cohesinas a lo largo de los brazos, esta será sustituida por
condensinas
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
CLASIFICACION DE LOS CROMOSOMAS
Según el Sistema Internacional de Nomenclatura para Citogenética Humana (SINCH) existen
diferentes criterios para la clasificación de los cromosomas:
-
Según el tamaño
Según la posición de los centrómeros
Los cromosomas se clasificarán en siete grupos que se denominan por letras mayúsculas de la
A a la G según un orden de longitud decreciente
Clasificación según la posición del centrómero
•
•
•
•
Metacéntricos: el centrómero se encuentra en la parte media por lo que los brazos son
iguales
Submetacéntricos: el centrómero se encuentra cerca de uno de los dos extremos por lo
que un brazos brazo es más largo que el otro
Acrocéntricos: el centrómero se encuentra muy cerca de uno de los dos extremos por lo
que un brazos brazo es mucho más largo que el otro. Presentan satélites (palillos de
tambor)
Telocéntricos: el centrómero está en el extremo, este tipo de cromosomas no se
encuentra en la raza humana
Conceptos citogenéticos
Cariotipo: complemento cromosómico de un individuo, definido por las características
morfológicas y numéricas de los cromosomas en metafase mitótica
Cariograma/idiograma: cromosomas ordenados en parejas de acuerdo con sus tamaños y
posición de sus centrómeros
Fórmula cromosómica: número total de cromosomas seguido de una coma, y a continuación
la composición de los cromosomas sexuales. Por ejemplo en la especie humana: 46, XY
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Características del cariotipo humano
Grupo
A
Características
Cromosomas
- Los más grandes
1, 2 y 3
- Metacéntricos (1 y 3) y submetacéntrico (2)
B
- Mas pequeños que el cromosoma 2
4y5
- Parecidos en tamaño
- Submetacéntricos
C
- Tamaño mediano
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y X
- El cromosoma X es uno de los dos mayores del grupo
- Submetacéntricos
D
- Tamaño mediano
13, 14 y 15
- Acrocéntricos
E
- Cortos
16, 17 y 18
- Metacéntrico (16) y submetacéntricos (17 y 18)
F
- Pequeños
19 y 20
- Metacéntricos
G
- Los más pequeños
21, 22 y Y
- Acrocéntricos
El cromosoma X se clasifica en el grupo C y el cromosoma Y en el grupo G
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
NTEMA 17
CICLO CELULAR: MITOSIS
El ciclo celular es una secuencia ordenada de acontecimientos que suceden desde que se
forma una célula hasta que termina de dividirse y da lugar a dos células hijas
Fases del ciclo celular:
•
•
Interfase es la etapa comprendida entre dos divisiones celulares
División celular (fase M) es el reparto equitativo del material nuclear y citoplasmático
Finalidad de la división celular en los organismos pluricelulares:
-
Desde que se forma el cigoto, las sucesivas divisiones por mitosis, permiten el crecimiento
y desarrollo de un nuevo individuo hasta el nacimiento
En el crecimiento, el desarrollo de los individuos hasta que son adultos
En el adulto, las divisiones celulares permiten mantener en equilibrio las poblaciones
Mitosis: es la división de células somáticas en individuos con reproducción sexual
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Fases del ciclo celular en células somáticas
•
•
Interfase:
1. Fase G1
2. Fase S (replicación del ADN)
3. Fase G2
Fase M
1. Mitosis: división del núcleo
2. Citocinesis: división del citoplasma
Duración de las etapas del ciclo celular y puntos de control
La mayor parte de las células de los tejidos son células diferenciadas que conduce a una
pérdida progresiva de su capacidad de división.
Las células madre de los tejidos adultos son no diferenciadas, se dividen durante toda la vida.
Como resultado de su división, una célula hija permanece como reserva (indiferenciada) y la
otra inicia el proceso de diferenciación.
-
Fase G1: 9-12 horas (tiene una duración variable, depende de la célula)
Fase S: 7,5-10 horas
Fase G2: 3,5-4,5 horas
Fase M: 1 hora
La fase G0 es una prolongación de la fase G1, en ella las células maduras abandonan el ciclo
celular y se encuentran en estado vegetativo en cuanto a la división celular. Estas las células
permanecen en fase G0 hasta que haya una razón en ellas para dividirse y entren al ciclo por la
Fase G1, mientras tanto son metabólicamente activas a pesar de que han cesado su
crecimiento. Ejemplo: neuronas y células del miocardio
Los puntos de control son mecanismos moleculares que verifican que se cumplen las
condiciones necesarias para permitir el paso de una fase del ciclo celular a otra, impidiendo así
que ciertos eventos como daños en el ADN trasciendan a lo largo del ciclo
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Ciclo de la cromatina
G1: cada cromosoma tiene una única molécula de ADN (cromosomas de una sola cromátida)
S: se replica el ADN
G2: cada cromosoma está formado por dos moléculas de ADN (cada molécula constituye una
cromátida)
M: se dividen los cromosomas, por lo que al final de esta fase volverán a tener una única
molécula de ADN
Contenido en ADN de las células somáticas durante el ciclo celular
c= cantidad de ADN en n cromosomas
2c= cantidad de ADN en 2n cromosomas
Mitosis
Proceso que experimentan las células somáticas y que conduce a la formación de dos células
hijas idénticas
Comprende una división del núcleo (cariocinesis) y una división citoplasmática (citocinesis)
ETAPAS:
1.
2.
3.
4.
5.
Profase
Prometafase
Metafase
Anafase
Telofase
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
PROFASE
•
•
Fenómenos nucleares
- Condensación progresiva de los cromosomas (filamentos delgados). Cada cromosoma
consta de dos cromátidas hermanas
- Desaparición del nucleolo
Fenómenos citoplasmáticos
➢ En interfase: duplicación de los centriolos
➢ En profase temprana: formación de los microtúbulos astrales alrededor de cada
centrosoma
➢ En profase:
- Se forman los microtúbulos interpolares y los centrosomas emigran a los polos
opuestos de la célula
- El Aparato de Golgi se fragmenta en pequeñas vesículas
- Se reorganiza el citoesqueleto para dar lugar a la formación del huso mitótico
PROMETAFASE
Se desorganiza la envoltura nuclear. Este proceso implica:
-
Despolimerización de la lámina nuclear
Fragmentación de las membranas nucleares
Disociación de los complejos de poro nuclear
También ocurren otros procesos:
-
Continúa la condensación de los cromosomas
Se forman los microtúbulos cinetocóricos
Movimiento de los cromosomas hacia el ecuador
METAFASE
En metafase es el momento de mayor condensación de los cromosomas, estos se encontrarán
alineados en el plano ecuatorial formando la placa metafásica
En este momento los cromosomas se encuentras en disposición anfitélica: los cinetocoros de
cada cromátida están orientados hacia polos opuestos
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
En la mitosis (metafase y anafase) tiene lugar un proceso conocido como intercambio
rotatorio y que consiste en un intercambio constante y equilibrado de tubulina en los
microtúbulos del huso mitótico, es decir, se pierde tubulina en los polos negativos y se agregan
en los polos positivos
Paso de metafase a anafase
Hasta que los cromosomas no estén perfectamente alineados en el plano ecuatorial no se
avanza a la siguiente fase (exceptuando ciertos errores, que provocan un intercambio desigual
del material genético). Para que se pase de metafase a anafase deben tener lugar tres
procesos:
1. Activación del Complejo Promotor de la Anafase (APC)
2. Degradación de cohesinas que mantienen unidas las cromátidas a nivel del centrómero
3. Separación de las cromátidas
ANAFASE
Comienza en el momento en que las dos cromátidas hermanas se separan e inician un
movimiento hacia polos opuestos de la célula (segregación cromosómica)
Se divide en dos etapas:
1. Anafase A/temprana: se produce un acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos por
despolimerización de éstos y desplazamiento de cromátidas hacia los polos
2. Anafase B/tardía: se produce la separación de los polos debido a la polimerización de los
microtúbulos interpolares, por lo que los cromosomas van acercándose más a los polos
➢ En la separación de los polos actúan proteínas motoras:
• Quinesina-5 consta de dos dominios motores que se desplazan hacia el extremo
positivo y deslizan los MT antiparalelos en sentidos opuestos
• Dineína unen los extremos positivos del MT a componentes del citoesqueleto del
córtex celular y se desplazan en sentido negativo
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TELOFASE
En esta etapa ocurren una serie de acontecimientos:
-
Llegada de los cromosomas a cada polo
Desesamblaje del huso mitótico
Reorganización de la envoltura nuclear
Descondensación de los cromosomas y formación de las fibras de cromatina
Reaparición del nucléolo en ambos núcleos, a partir de las regiones NOR (cromosomas 13,
14, 15, 21 y 22)
Citocinesis
Es el proceso de división del citoplasma. Comienza al final de la anafase.
La división ocurre gracias a la formación de un surco de segmentación. Este aparece por la
formación de un anillo contráctil de filamentos de actina y miosina II.
Dentro del surco de segmentación se forma un cuerpo intermedio donde podremos localizar
los microtúbulos interpolares del huso central
Tras la citocinesis se obtienen dos células 2n con 2c (material genético) idéntico, el reparto de
material citoplasmático es aproximadamente igual también
Cuerpo intermedio
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
TEMA 18
CICLO CELULAR: MEIOSIS
La meiosis es un proceso biológico que consiste en dos divisiones celulares sucesivas con una
sola replicación del material genético previa
En la primera división ocurren procesos que generan variabilidad genética: la recombinación y
asociación independiente de los cromosomas homólogos.
El resultado de este proceso son cuatro células haploides , cada una con una combinación de
genes distintos.
La meiosis se divide en dos etapas: meiosis I y II (cada una con las fases de profase, metafase,
anafase y telofase)
La meiosis solo la experimentan las células de la línea germinal y conduce a la producción de
gametos
Este proceso permite:
-
-
Formación de gametos: que presentan nuevas combinaciones genéticas como
consecuencia de los intercambios genéticos y del reparto al azar de cromosomas
homólogos
Reducción a la mitad el número de cromosomas: células haploides
Restablecimiento en el cigoto del número cromosómico normal propio de cada especie
Meiosis I (reduccional)
Meiosis II (ecuacional)
Cambios en la dotación cromosómica en el proceso de la meiosis:
2n,2c
2n,4c
n,2c
n,c
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
Etapas de la meiosis
Previo a la meiosis 1 ocurre el periodo de interfase con su duplicación del ADN (fase S)
Por tanto, las células que inician la meiosis i (ovocito I y espermatocito I) tienen un contenido
en ADN 4c y 2n
MEIOSIS I
-
Apareamiento cromosómico
Recombinación genética
Segregación al azar de cromosomas homólogos paternos y maternos
Reducción del número de cromosomas
PROFASE I
En esta etapa ocurre el sobrecruzamiento y la recombinación genética. Tiene cinco etapas:
1. Leptoteno
En esta fase se produce una condensación progresiva de los cromosomas
Cada cromosoma duplicado (dos cromátidas) experimenta una redistribución
dentro del núcleo: los telómeros se unen a una región de la envoltura nuclear
formando el ramillete leptoténico
2. Cigoteno
En esta fase continua la condensación de los cromosomas
En este momento tiene lugar el apareamiento/sinapsis, que es la asociación longitudinal entre
cromosomas homólogo
Entre las 22 parejas de cromosomas somáticos y en la
pareja de cromosomas sexuales (entre los cromosomas
X e Y sólo en la regiones pseudoautosómicas, que son
las regiones subtelómericas de los brazos p y q)
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
3. Paquiteno
En esta fase las cromátidas están en su mayor grado de condensación y los cromosomas
homólogos están íntimamente unidos formando bivalentes/tétradas (se observa el complejo
sinaptotémico)
La recombinación genética, que ya ha comenzado durante el
apareamiento con la rotura de la doble hebra de ADN de las
cromátidas , continúa con el intercambio de fragmentos que
ocurre en el paquiteno
Se completa el intercambio (entrecruzamiento) entre
cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos
4. Diploteno
En esta fase ocurre la separación progresiva de los cromosomas homólogos (se observan los
bivalentes) debido a la desaparición del complejo sináptico
Los puntos de contacto entre cromosomas homólogos en esta fase serán los quiasmas
Es una expresión citológica de los entrecruzamientos (dos o
tres por cromosomas). Los quiasmas permiten mantener
unidos los cromosomas hasta la anafase I
Existen los quiasmas terminales y los intersticiales
Durante el diploteno, en la mayoría de las especies, se descondensan los cromosomas
Este periodo es muy largo en la ovogénesis:
En la mujer, los ovocitos I quedan detenidos en esta etapa desde la semana 16 de vida
intrauterina
Durante la etapa fértil en cada ciclo ovárico reanudan la meiosis de 10 a 30 ovocitos I
5. Diacinesis
En esta etapa ocurre terminalización de los quiasmas: los quiasmas persisten hasta la
metafase I
También ocurren los siguientes procesos:
-
Condensación cromosómica
Desaparición del nucléolo
Al final de esta etapa (por tanto de la profase I) desaparece la envoltura nuclear
METAFASE I
Se produce una disposición sintélica de los cromosomas homólogos: las
cromátidas de cada homólogo están orientadas hacia el mismo polo
La orientación, en el plano ecuatorial, de los cromosomas materno y paterno de
cada bivalente es aleatoria
Leonor Amador Pérez
CITOLOGÍA
ANAFASE I
En esta fase ocurre:
1. Emigración de cromosomas completos hacia los polos
2. Segregación al azar de los cromosomas paternos y maternos
Las cromátidas de cada cromosoma son distintas a las originales debido a
los intercambios genéticos
TELOFASE I
En esta fase los cromosomas alcanzan los polos de la célula, Cada cromosoma tendrá dos
cromátidas
Ocurre una citocinesis formando de dos células hijas haploides (ovocito II y espermatocito II)
que son n y 2c
MEIOSIS II
-
Puede existir un corto periodo de interfase
No existe duplicación del ADN (la interfase no tiene fase s)
PROFASE II Y METAFASE II (disposición anfitélica de las cromátidas)
n,2c
ANAFASE II
-
Degradación de cohesinas
Emigración de cromátidas a cada polo (cromátidas distintas a las originales
debido a los intercambios)
TELOFASE II
Al final de esta fase se constituyen 4 células haploides (gametos) n,c
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 19
CONCEPTOS BÁSICOS DE GENÉTICA
Los experimentos de Mendel son la base de lo que es la genética actual
1856-1863 realiza sus experimentos
1865-1866 presenta y publica sus resultados
Terminología de Mendel
•
•
•
•
•
Factor/determinante: agente que determina una característica (gen)
Cruzamiento inicial: generación paterna (P)
Generación filial: F1,F2, etc.
Carácter dominante ( expresado con letra mayúscula)
Carácter recesivo (expresado con letra minúscula)
Términos genéticos importantes
•
Alelos/alelomorfos: son la versiones alternativas de un gen
- Ocupan el mismo lugar en la pareja de cromosomas homólogos
- Determinan la misma característica
ALELO NORMAL O SALVAJE: versión prevalente del gen (se encuentra con mayor frecuencia en la naturaleza
ALELO MUTANTE: otras versiones del mismo gen
•
Locus y loci
Locus: lugar o sitio específico que ocupa un alelo en el cromosoma
Loci: sitios que ocupan dos alelos en el cromosoma
•
Homocigótico: individuo en el que los dos alelos de una determinada característica son
idénticos en un locus determinado del par de cromosomas homólogos en el que se
encuentran
Heterocigótico: individuo en el que los dos alelos de una determinada característica son
diferentes en un locus determinado del par de cromosomas homólogos en el que se
encuentran
•
•
INDIVIDUO HETEROCIGÓTICO COMPUESTO: presenta dos mutaciones diferentes en un locus
determinado de un par de cromosomas homólogos
•
•
Genotipo: constitución genética de un individuo
Fenotipo: manifestación observable de una característica a nivel morfológico o molecular
(es consecuencia del genotipo + ambiente)
•
Enfermedad: conjunto de síntomas y signos característicos de una afección concreta
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Importancia y significado de los experimentos de Mendel
1.
2.
3.
4.
Selección del material: plantas de guisantes
Estudio del mecanismo de transmisión de una característica o rasgo
Posibilidad de realizar cruzamientos entre distintas variedades
Análisis cuantitativo de los resultados
Mendel estudió características alternativas, fáciles de observar y que se heredan de forma
separada en los guisantes:
El método que Mendel uso fue muy acertado, ya que en primer lugar analizó una sola
característica de forma separada, observando sus distintas versiones
EXPERIMENTOS:
1. Verificó, mediante la autofecundación, que cada variedad fuese genéticamente pura
(razas puras). De esta manera preparó la generación parental (P)
2. A partir la generación parental (puras) obtuvo la primera generación filial (F1). Está será
una generación híbrida (heterocigótica)
3. Mediante la autofecundación de la generación (F1) obtuvo la generación (F2)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
LEYES DE MENDEL
Método de la hibridación:
1. Autofecundación de plantas (razas puras)
Generación parental (P):
ROJAS (CC)
Gametos:
C
x
c
C
Generación F1:
BLANCAS (cc)
c
Cc
Todas las plantas con flores rojas
Algunas conclusiones de Mendel
Las plantas de la F1 presentan el fenotipo de uno de los progenitores, pero heredan los
“genes de ambos” (Primera ley de Mendel: uniformidad de la F1)
A los rasgos que aparecen en la descendencia F1 (heterocigótica) los denominó
dominantes y a los que desaparecen recesivos
Cada planta posee dos factores para una característica
2. Autofecundación de la F1
F1:
ROJAS (Cc)
Gametos:
C
Generación F2:
x
C
c
CC
Flores rojas (3)
ROJAS (Cc)
Cc
c
cc
Flores blancas (1)
** Las flores rojas serán fenotípicamente iguales, pero desde el punto de vista genético
(genotipo) son distintas: Cc o cc
3. Demuestra que no tienen genotipo igual
Cruzan plantas de flores rojas (CC o Cc) con plantas de flores blancas (cc)
ROJAS (CC)
x
BLANCAS (cc)
x
ROJAS (CC)
BLANCAS (cc)
Cc
cc
Cc
(flor roja)
(flor blanca)
(flor roja)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Primera Ley de Mendel: principio de segregación de los caracteres
En general, en la bibliografía se considera 2ª ley
Los miembros de una pareja de alelos se separan (segregan) al formarse los gametos
Establece que los organismos diploides poseen dos alelos para una característica
determinada
Segunda ley de Mendel: principio de la distribución independiente
También se considera la tercera ley
Los alelos que se encuentran en loci distintos se segregan independiente uno de otro
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 20
CLASIFICACIÓN DE LOS TRASTORNOS GENÉTICOS. HERENCIA MENDELIANA EN LA ESPECIE
HUMANA. ÁRBOLES GENEALÓGICOS
Tipos y clasificación de los rasgos y trastornos genéticos en la especie humana
Herencia monogénica o mendeliana
Depende de un solo gen ubicado en un locus concreto
Autosómica (información transmitida por genes localizados en cromosomas somáticos)
-
Dominante
Recesiva
Ligada al sexo (información transmitida por genes localizados en cromosomas sexuales)
-
Dominante (siempre ligada al cromosoma X)
Recesiva (ligada al cromosoma X o al cromosoma Y)
Herencia poligénica y multifactorial
Depende de varios genes (ubicados en distintos cromosomas)
Herencia mitocondrial
Determinada por el ADN mitocondrial
Trastornos cromosómicos
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
ARBOLES GENEALÓGICOS
Constituyen el primer paso para obtener información sobre los mecanismos de transmisión de
rasgos y enfermedades en genética humana
Símbolos básicos:
Unión de matrimonio
Divorciados
Gemelos monocigóticos
Gemelos dicigóticos
3
2
Número de hijos del sexo
indicado
Sin
descendencia
El estudio del árbol genealógico puede demostrar que un trastorno es hereditario y
proporcionar información entre otros aspectos:
-
El riesgo genético de que el trastorno reaparezca en la descendencia: hay que tener en
cuenta la variación de su expresividad
El riesgo genético en caso de embarazo
Trastornos que comienzan en la edad adulta
Árbol genealógico de una
enfermedad dominante
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 21
HERENCIA AUTOSÓMICA
HERENCIA AUTOSÓMICA RECESIVA
Depende de genes localizados en los autosomas
Se caracteriza porque solo los individuos homocigóticos recesivos (con dos copias del gen
defectuoso) expresan el rasgo o enfermedad
Los individuos heterocigóticos son normales y portadores del alelo mutante
Características de los patrones de herencia autosómica recesiva
Se expresa sólo en los individuos homocigóticos recesivos y nunca en los heterocigóticos.
(estos individuos deben heredar un alelo mutante de cada progenitor)
Presentan un patrón de transmisión horizontal: el fenotipo se observa en varios
hermanos, sin que las generaciones anteriores suelan estar afectadas.
Se expresa y se transmite en ambos sexos por igual
La consanguinidad aumenta el riesgo de aparición de enfermedades recesivas, sobre todo
las menos frecuentes
Otras características de la mayoría de los trastornos autosómicos recesivos
Es frecuente que presenten penetrancia completa
La enfermedad comienza en fases tempranas de la vida
Es poco frecuente que se detecten clínicamente mutaciones nuevas (este hecho implica a
individuos heterocigóticos asintomáticos)
Incluyen casi todos los errores congénitos del metabolismo
Riesgos de transmisión en la herencia autosómica recesiva
CASO 1: (El caso más frecuente) Los dos progenitores son sanos portadores (Aa): 25% de la
descendencia normal homocigótica, 50% normal portadora, 25% afectada
CASO 2: Uno de los progenitores está afectado (aa) y el otro es normal (AA): 100% de la
descendencia es normal y portadora
CASO 3: Los dos progenitores están afectados (aa): 100% de la descendencia está afectada
CASO 4: Uno de los miembros de la pareja es portador (Aa ) y el otro está afectado (aa): 50%
de los hijos afectados (aa) y 50% normal y portador (Aa). Herencia cuasidominante/
seudodominancia
Esquema del caso 1
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
EJEMPLOS DE TRANSTORNOS GENÉTICOS AUTOSÓMICOS RECESIVOS
Albinismo
Grupo de procesos hereditarios asociados con anomalías de la pigmentación de la piel, epitelio
pigmentario de la retina y del iris
Formas de albinismo:
1. Ligado al cromosoma X: albinismo ocular
2. Autosómico recesivo: albinismo óculo-cutáneo
Hay varios subtipos de albinismo óculo-cutáneo:
•
•
Albinismo óculo-cutáneo-1A (más común en europeos)
Albinismo óculo-cutáneo-1B
Son causados por la mutación del gen TYR que codifica a la tirosinasa IA/melanogénica
Este gen es activado específicamente en los melanocitos y su mutación origina bloqueo en la
síntesis de melanina en estas células
Fibrosis quística
Es un trastorno autosómico recesivo, multiorgánico
Su incidencia 1:2000 nacidos en la raza blanca
La enfermedad se caracteriza por:
-
Infección crónica de las vías respiratorias
Insuficiencia pancreática exocrina
Disfunción intestinal
Funcionamiento anormal de las glándulas sudoríparas y
Disfunción urogenital
El gen responsable se denomina gen CFTR (regulador transmembrana de la fibrosis quística) y
se localiza en el brazo largo del cromosoma 7
Este gen se expresa en tejidos con secreción exocrina y codifica la síntesis de la
proteína transmembrana CFTR que es un canal de cloro regulado por el AMPc
y que está activo en las membranas apicales plasmáticas
Están descritas más de 1500 mutaciones diferentes del gen CFTR, la mutación
más frecuente (ocurre el 70% de las veces) es una deleción de 3 bases que
provoca la pérdida de una fenilalanina en la proteína transmembrana
Esto tiene varias consecuencias, entre ellas:
-
El transportador se sintetiza, pero no alcanza la membrana apical
El transportador se sintetiza defectuoso
Cuando falla la proteína CFTR, disminuye la secreción de Cl- y aumenta la
reabsorción de Na+ y agua, formando el moco viscoso y deshidratado
característico de esta enfermedad
NBD1 y NBD2: dominios ligadores de
nucleótidos
Dominio regulador (R)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Fenilcetonuria
Es una enfermedad autosómica recesiva ocasionada por un defecto enzimático en la
fenilalanina hidroxilasa
Este defecto impide que la fenilalanina pase a tirosina
Niveles elevados de fenilalanina en el plasma originan daño neurológico
Hemocromatosis hereditaria
Es una trastorno autosómico recesivo del metabolismo del hierro
Produce una sobrecarga patológica de hierro, creando depósitos de
hierro en hígado, riñón, corazón, páncreas y articulaciones
Trastornos de la hemoglobina:
Algunos trastornos en la hemoglobina provocados por genes autosómicos recesivos son la
talasemia, la anemia falciforme y la enfermedad de Tay-Sachs
HERENCIA AUTOSÓMICA DOMINANTE
Se caracteriza porque tanto los individuos homocigóticos dominantes como los heterocigóticos
expresan el rasgo o enfermedad
Generalmente la enfermedad es más grave en los individuos homocigóticos.
➢ En los casos en los que la enfermedad es menos grave en el heterocigoto que en el
homocigótico dominante, se describe como incompletamente dominante/ dominante
incompleto
Sin embargo hay excepciones, como la enfermedad de Huntington, que se expresa igual en
homocigosis que en heterocigosis
➢ En estos casos se pueden considerar dominantes puros a los individuos homocigóticos
Los individuos homocigóticos recesivos son normales (no presentan la enfermedad)
Características de los patrones de herencia autosómica dominante
Presentan un patrón de transmisión vertical: el fenotipo se observa generalmente en
todas las generaciones
Se transmite a ambos sexos por igual
Es posible la transmisión del rasgo o la enfermedad de padre al descendiente varón (este
tipo de transmisión no está presente en la herencia ligada al X)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Otras características de la mayoría de los trastornos autosómicos dominantes
Cierto porcentaje de pacientes afectados no tienen padres afectados. La enfermedad se
debe a mutaciones nuevas
Las características clínicas pueden variar entre individuos con la misma mutación (ver
penetrancia y expresividad)
En muchos casos, existe un retraso en la edad de aparición de la enfermedad. Los
síntomas y signos aparecen en la edad adulta (Ejemplo: enfermedad de Huntington)
Riesgos de transmisión en la herencia autosómica dominante
Los miembros no afectados por la enfermedad no trasmiten el rasgo o trastorno a sus hijos,
excepto que la penetrancia del gen no sea del 100%
Se puede dar el caso de una pareja normal con un hijo enfermo, debido a que la penetrancia
de este gen no es del 100% y no se manifiesta en los progenitores
Variabilidad en la expresión genética
Algunos trastornos hereditarios (principalmente autosómicos dominantes) presentan
variaciones en su expresión
En estos casos al estudiar el patrón de herencia , hay que tener en cuenta dos mecanismos
que pueden afectar a la expresión:
•
Penetrancia
Es la probabilidad (p) de que un determinado gen (dominante o recesivo) se exprese en el
fenotipo del individuo que lo porta
Se puede definir también como: porcentaje de individuos que teniendo un gen,
manifiestan un fenotipo o expresan la enfermedad
Probabilidad = 1 (100%) = penetrancia completa
Probabilidad< 1 (<100%) = penetrancia incompleta
•
Expresividad
Es el grado de variación en la expresión o manifestación de un gen (grado de variación en
el fenotipo de un gen)
La expresividad variable indica que los rasgos originados por un gen varían entre individuos
con igual genotipo
En el caso de una enfermedad, son los diferentes grados de manifestación de la
enfermedad en los individuos que la padecen (expresividad variable)
Leonor Amador Pérez
•
GENÉTICA
Otras causas de variabilidad en la expresión en la herencia monogénica
Heterogeneidad genética
1. Intralélica/intragénica (alélica)
Mutaciones diferentes en el mismo locus (gen) pueden dar lugar a enfermedades
hereditarias con una expresión variable o incluso manifestaciones clínicas distintas
Ejemplo: fibrosis quística
2.
Interalélica
Mutaciones en loci diferentes pueden dar lugar a fenotipos similares. Estos trastornos
con el mismo fenotipo se denominan genocopias
Ejemplo: enfermedad renal poliquística (acumulación progresiva de quistes renales)
Esta enfermedad se debe a mutaciones en genes localizados en el cromosoma 16 o el 4
EJEMPLOS DE TRANSTORNOS GENÉTICOS AUTOSÓMICOS DOMINANTES
Rasgos
Mechón blanco
Enfermedades
Hipercolesterolemia familiar
Síndrome de Marfan
Enfermedad de Huntington
Neurofibromatosis tipo 1
Anomalías congénitas
Polidactilia
Braquidactilia
Síndrome de Marfan
Las alteraciones que causa esta enfermedad se manifiestan en tres sistemas:
-
Esquelético
Ocular
Cardiovascular (90% dilatación de la aorta)
El síndrome afecta al tejido conjuntivo
Este síndrome presenta expresividad variable (síntomas graves o leves ) y el 25%de los
pacientes no tienen antecedentes familiares (se debe a una mutación nueva )
La enfermedad presenta una incidencia de 1: 10.000-20.000
Son personas muy altas (en comparación con los demás miembros de la familia) y delgadas,
con extremidades largas y articulaciones con mucha movilidad.
Los dedos y las manos son largos y finos con aspecto de araña, la cara larga y estrecha,
protrusión o depresión del esternón, desviaciones de la columna vertebral, etc.
El síndrome de Marfan se debe a una mutación de un gen en el cromosoma
15 responsable de la síntesis de fibrilina
La fibrilina es una glucoproteína componente de las fibras elásticas del tejido
conjuntivo; las fibras elásticas del tejido conjuntivo están formadas por:
-
Componente central amorfo: da lugar a la elastina
Componente periférico microfibrilar: da lugar a la fibrilina
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Enfermedad de Huntington
Es una enfermedad neurodegenerativa con penetrancia completa.
Se caracteriza por: pérdida progresiva del control motor, demencia llegando hasta a la muerte
La edad de inicio de la enfermedad entre los 35 y 50 años, el individuo tiene una esperanza de
vida de 5 a 20 años (por tanto hay posibilidad de transmitir la enfermedad)
La enfermedad se debe a una mutación del gen HD (localizado en el brazo corto del
cromosoma 4). Este gen codifica la proteína huntingtina
La mutación del gen HD origina un aumento en el número de repeticiones de trinucleótidos
(CAG) en el extremo 5’ produciendo un aumento de residuos de glutamina (poliglutamina):
esto se correlaciona con acumulación de agregados proteicos tóxicos que provocarían muerte
neuronal
Características de la mutación
Las personas normales tripletes CAG repetidos entre 9-35 veces (máximo)
Las personas afectadas presentan número de tripletes repetidos más de 35 veces
Existe una relación inversa entre la edad de aparición de los síntomas y el número de tripletes
repetido
Hay tendencia a una mayor expansión de la repetición (con lo cual una edad de aparición más
precoz) en los descendientes, cuando el progenitor afectado es el varón
Otras características sobre la transmisión de la enfermedad de Huntington
Fenómeno de anticipación a través de la genealogía: en la primera generación aparece a
una edad avanzada, esta edad irá disminuyendo de generación en generación
Agravamiento de la enfermedad con el paso de las generaciones
Neurofibromatosis tipo I/enfermedad de Von Recklinghausen
Es un trastorno neurocutáneo con las siguientes característica:
Una incidencia bastante alta (1:3.000)
Penetrancia completa a los 5 años
Expresividad variable
Esta enfermedad de debe a un trastorno en el gen NF-1 (localizado en el cromosoma 17) que
codifica para la proteína neurofibromina que interviene en el control celular
-
La neurofibromina es una proteína activadora de GTPasa y regula el del proto-oncogen Ras
(encargado del control de la división celular)
El gen NF-1 se conoce como gen guardián/supresor tumoral
El alelo mutado codifica una proteína acortada no funcional, que no inhibe el protooncogen Ras y que, por tanto, conduce a una proliferación celular incontrolada (tumores)
Las manifestaciones clínicas de la neurofibromatosis tipo I son:
CUTÁNEAS: alteraciones en la pigmentación de la piel (“manchas café con leche”) y un desarrollo
MOSAICO
progresivo de numerosos y pequeños tumores benignos (neurofibromas)
OCULARES: pequeños nódulos en el iris (nódulos de Lisch)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
MOSAICO
Se trata de la presencia en un individuo (o en un tejido) de dos o más líneas celulares
genéticamente diferentes
Puede ser responsable de algunos casos de trastornos genéticos
El mosaico puede ser somático o gonadal; como estos dos tipos celulares (somáticas y
gonadales) se separan pronto en el desarrollo embrionario, es raro que el mosaicismo afecte a
ambas líneas celulares, si ocurriera se llama gonosómico
Mosaicismo somático
Presencia de líneas celulares genéticamente diferentes en la células somáticas
Origen: una mutación durante el desarrollo embrionario ,en algunas de las divisiones mitóticas
de las células somáticas, en la mujer o en el hombre
Este fenómeno se debe a la aparición de errores en el ADN durante las múltiples divisiones
mitóticas que tienen lugar durante el desarrollo:
-
Entrecruzamiento mitótico o cruce somático
No disyunción mitótica poscigótica temprana
Anafase retardada
Consecuencias:
La enfermedad la padece el individuo que porta la mutación, pero esta no puede ser
transmitida a la descendencia a menos que algunas de las células de la línea germinal también
estén afectadas (el mosaicismo somático puede afectar o no a la línea germinal)
Si se produce la mutación de un tejido, a nivel genético se transmitirá a las células que deriven
de ella pero no a las restantes (la cantidad de tejido que es mosaico depende de en qué parte
del árbol de la división celular se produce el intercambio de información genética)
Mosaicismo en la línea germinal
Presencia de líneas celulares genéticamente diferentes en las células germinales
Origen: una mutación producida en una célula madre temprana que dio lugar a todos o parte
de los gametos mutados o problemas en la meiosis
Consecuencias: el progenitor, no padece la enfermedad, porta a mutación en algunas células
germinales (gametos) por lo que puede transmitir la enfermedad a sus descendientes
No obstante, la mutación se transmite a la descendencia, solo si heredan el gameto mutado
No se detecta en análisis de sangre de progenitores, por lo que un estudio genético puede dar
negativo teniendo la mutación
Pueden aparecer dos o más descendientes, con una enfermedad autosómica dominante o
ligada al X (penetrancia 100%), sin antecedentes familiares
Los descendientes no son mosaicos ya que están afectados desde su célula primera
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
EJEMPLO: osteogénesis imperfecta tipo II
El 6% de los casos son debido a mosaicismo
La mutación ocurre por la sustitución de glicina por otro AA en el procolágeno , produciendo
un plegamiento inadecuado del colágeno que causa inestabilidad fibras de colágeno
defectuosas
Esta enfermedad la presenta el descendiente desde el nacimiento y ha sido causada por el
mosaicismo en la línea germinal
HERENCIA MITOCONDRIAL
Es una herencia por vía materna, con un patrón típico citoplasmático (el varón no transmite)
El número de mitocondrias oscila entre 100 y 10.000 por célula y cada mitocondria porta 2-10
copias de ADN mitocondrial
Las células de un individuo normal tienen el mismo tipo de ADNmt: homoplasmia.
La aparición de una mutación en algunas de la copias del ADNmt puede conducir a la
existencia de dos poblaciones de ADNmt: mutado y normal: heteroplasmia
Cuando una célula se divide, las células hijas resultantes pueden heredar mitocondrias en las
que predominen el ADNmt mutado, el ADNmt normal o una mezcla de ambos ADNmt
Las enfermedades mitocondriales tienen una expresividad variable:
Se caracterizan por presentar gran variabilidad fenotípica con manifestaciones clínicas que
afectan a distintos tejidos y órganos: fundamentalmente sistema nervioso, corazón, músculo,
sistema endocrino, hígado y riñón
Características del ADN mitocondrial humano:
El ADN mitocondrial humano está constituido por 16.569 proteínas. Contiene 37 genes y
codifica 2ARNr, 22 ARNt y 13 proteínas
El ADN nuclear y mitocondrial colaboran en la codificación de las subunidades proteicas de la
cadena de transporte electrónico y de la ATP sintetasa
ENFERMEDADES MITOCONDRIALES
Se asocian con un deterioro de la función mitocondrial
Hay que tener en cuenta que estas enfermedades pueden ser originadas por mutaciones en el
ADN nuclear (proteínas mitocondriales) o ADNmt
Las que están asociadas con mutaciones en el ADNmt tienen en común que originan un déficit
en la síntesis de ATP ya que el ADNmt interviene en la síntesis de proteínas de la cadena
transportadora de electrones y de la ATP sintetasa
Algunos ejemplos de enfermedad mitocondrial:
Neuropatía hereditaria óptica de Leber: asociada con 8 mutaciones en el ADNmt
Epilepsia mioclónica: mutaciones puntuales de ARNt
Síndrome NARP (neuropatía, ataxia y retinitis pigmentaria): mutaciones en genes de la
subunidad de ATP sintetasa
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 22
SERIE ALÉLICA
La serie alélica/alelos múltiples es conjunto de alelos implicados en una misma característica.
Cada individuo posee dos de esos alelos, uno en cada cromosoma homólogo
SISTEMA ABO
Fue descubierto por Lansteiner (1900), Premio Nobel de Medicina (1930)
Los antígenos del sistema ABO son glucolípidos y/o glucoproteínas localizados en la membrana
plasmática de los hematíes
La especificidad antigénica que define el grupo sanguíneo reside en los azúcares terminales de
los oligosacáridos de esos glucolípidos o glucoproteínas
Herencia del sistema ABO:
Locus
H
IA , IB , I0/i
*polimorfismo genético
Cromosoma en el que se encuentra
Cromosoma 19
Cromosoma 9
Antígenos y anticuerpos del sistema ABO
Grupo
Subgrupo
O
-
Antígenos sobre los
eritrocitos
Ningunoa
A
A1
A2
-
A+A1
A
B
A1B
A2B
A+A1+B
A+B
B
AB
AELO
Hyh
A, B, 0*
Anticuerpos
(aglutininas en el suero)
Anti-A
Anti-A1
Anti-B
Anti ABb
Anti-B
Anti-A
Anti-A1
Ningunoo
a
normalmente los eritrocitos tienen el antígeno H, pero la canta está influencia da
por el grupo ABO: las células O tienen mayor cantidad de H y los eritrocitos A1B la
menor cantidad
b
Inseparable
o
Anti-A1 en 1% a 8% de las persona A2 y en 22% a 35% de las personas A2B
El sistema ABO es de interés en una variedad de campos científicos. Además de los cuatro
grupos sanguíneos (A, B, O AB), se sabe que existen subgrupos adicionales que exhiben
diferentes patrones y grados de aglutinación. Los antígenos A y B fueron identificados
inicialmente son de la membrana de los eritrocitos y posteriormente sobre la superficie de
otros tipos de células
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
LOCUS H
El alelo H codifica la enzima glicosiltransferasa H
A la glicosiltransferasa h se le añade fructosa y forma una sustancia precursora H
(galactosa-N-acetilglucosamina)
Con esta sustancia precursora se fabrica el antígeno H
El alelo h no codifica glicosiltransferasa y, por tanto, no sintetiza antígeno H
POSIBLES GENOTIPOS RESPECTO A H
HH: presenta antígeno H
Hh: presenta antígeno H
hh (fenotipo Bombay): carecen de antígeno H y presentan en el suero de anti-H
LOCUS IA , IB , i
El alelo IA (A) codifica para la glicosiltransferasa A, que añade N-Acetil-Galactosamina al
antígeno H y lo transforma en antígeno A
El alelo IB (B) codifica para la glicosiltransferasa B, que añade galactosa al antígeno H y lo
transforma en antígeno B
El alelo i (O) codifica para una proteína sin actividad glicosiltransferasa y por lo tanto no
modifica al antígeno H
A y B son codominantes (se expresan igual) y dominantes con respecto a 0 (i)
Los individuos con fenotipo Bombay ( hh ) son funcionalmente del grupo 0 al carecer de
antígeno H
Leonor Amador Pérez
IAIA o IAi
GENÉTICA
IBIB o IBi
IAIB
ii
En el eritrocito
En el plasma
Importancia clínica del sistema ABO
Proporciona información de interés para antes de:
-
Transfusiones sanguíneas
Trasplante de órganos y tejidos
DADOR UNIVERSAL: GRUPO 0
Los hematíes de individuos del grupo O carecen de antígenos A o B y por tanto no pueden ser
aglutinados por los anticuerpos del receptor
RECEPTOR UNIVERSAL: GRUPO AB
El suero de los individuos del grupo AB carece de los anticuerpos anti-A o anti-B no pueden actuar
sobre los hematíes del donante
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
SISTEMA Rh
Descrito por Landsteiner y Wiener (1940) en Macacus Rhesus
Los individuos Rh+ presentan antígenos Rh en la superficie de los hematíes
Los individuos Rh- carecen de antígenos Rh en la superficie de los hematíes.
Herencia del sistema Rh:
El sistema Rh es el más polimórfico de los grupos sanguíneos humanos, consta de unos 45
antígenos independientes
Utilizaremos el término Rh en relación con dos loci estrechamente ligados (en tándem) en el
cromosoma 1:
LOCI D
-
Alelos D: codifican antígeno D/antígeno Rh
Alelos d: no codifican antígeno Rh
LOCI C Y E:
➢ En el loci C podrá haber alelo C o c
➢ En el loci E podrá haber alelo E o e
Las posibles combinaciones de sus alelos son CE, Ce, cE, ce y se heredan en bloque
Codifican los antígenos C y E
El alelo D es muy antigénico. Los individuos podrán presentar un fenotipo Rh+ (con Ag D) o un
fenotipo Rh- (sin Ag D)
Para las aplicaciones prácticas llamaremos R y r a los alelos D y d, respectivamente (R es
dominante con respecto a r)
Genotipo
Fenotipo
RR o Rr
Rh+
rr
Rh-
La producción de anticuerpos anti-Rh en una persona Rh- requiere que ésta se vea expuesta al antígeno Rh
Importancia clínica del sistema Rh
•
Incompatibilidad madre-feto (caso de madre: Rh- y feto: Rh+)
En el primer embarazo no hay consecuencias
En el momento del parto, es probable que los hematíes fetales pasen a la circulación
materna, pero al ser el primer contacto de la madre con hematíes Rh+, esta se sensibilizará
(anticuerpos anti- Rh)
Para prevenir la sensibilización en mujeres Rh - se administran inmunoglobulinas Rh
(anticuerpos específicos frente al Ag D) en la semanas 28 a 32 gestación y después del
parto.
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
En el segundo embarazo si hay consecuencias
Los anticuerpos anti-Rh producidos por la madre tras el primer embarazo son del tipo de la
inmunoglobulina G, por lo que son capaces de atravesar la barrera placentaria.
La madre transfiere los anticuerpos anti-Rh al feto por la circulación fetal (el feto al ser Rh+
posee antígenos Rh)
Cuando entran los Ac anti-Rh al feto ocurre una aglutinación de hematíes fetales que
produce una eritroblastosis fetal: enfermedad hemolítica del recién nacido
Incidencia de la eritroblastosis fetal
A veces es menor de lo que se espera debido a:
1. A veces no pasan hematíes fetales a La circulación materna (no se producirá la
sensibilización)
2. Incompatibilidad Rh y ABO
EJEMPLO:
o
o
o
Madre O (anti-A y Anti-B) & Hijo A o B (Ag. A o Ag. B)
Madre A & Hijo B
madre B & Hijo A
Se produce la aglutinación de los hematíes fetales
SISTEMA MN
Se utiliza en medicina legal. Son antígenos que no tienen repercusión desde el puno de vista
inmunológico
Alelos (codominantes):
LM: forman antígeno M
LN: forman antígeno N
GENOTIPO
LM LM
LM LN
LN LN
FENOTIPO
M
MN
N
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 23
HERENCIA LIGADA AL SEXO
DETERMINACIÓN Y DIFERENCIACIÓN SEXUAL
Fase 1. Determinación genética del sexo
En el momento de la fecundación queda determinado el sexo cromosómico del individuo (XY o
XX)
Sin embargo, la gónada permanecerá indiferenciada hasta la sexta semana (etapa
indiferenciada)
-
En esta etapa la gónada es bipotencial y el embrión es igual, ya sea XX o XY
Fase 2. Diferenciación sexual (sexo gonadal)
Embrión XY
En el brazo corto (p) del cromosoma Y hay un gen denominado gen SRY (región sexual del Y,
TDF), que inhibe al Gen Dax-1 del cromosoma X
El exceso de Dax (duplicación del gen) puede anular la función normal de SRY y desarrollar
ovarios.
El gen SRY codifica para una proteína SRY de unión al ADN, que se expresa en las células de los
cordones sexuales
-
La función de esta proteína es la activación de la diferenciación testicular
•
Localización del gen SYR en el cromosoma Y
Gen SRY está situado por debajo de la región pseudoautosómica (susceptible de traslocación al
cromosoma X
Este gen se expresa en las células de los cordones sexuales antes de la diferenciación testicular
Errores en el entrecruzamiento de esas regiones
durante la meiosis pueden provocar que este gen se
coloque en el cromosoma X (susceptibilidad de
translocación al cromosoma X)
Produciría estas situaciones:
•
•
Un cigoto XX se desarrolla como XY (genotipo XX y
fenotipo XY)
Un cigoto XY se desarrolla como XX (genotipo XY y
fenotipo XX)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Embrión XX
En ausencia del gen SRY, el gen WNT4 (localizado en el cromosoma 1) regula la expresión de la
proteína DAX-1
-
Esta proteína reprime la transcripción de SOX9 y de otros genes; la reducción de SOX9
inhibe el desarrollo testicular
Regula la expresión de otros genes responsables de la diferenciación ovárica
Es esencial la presencia de células germinales viables para la diferenciación ovárica.
Se necesitan los dos cromosomas X para el mantenimiento de la diferenciación ovárica y
formación de folículos.
Ejemplo: en mujeres 45,X se produce pérdida de células germinales y la gónada involuciona
Fase 3. Sexo fenotípico
La diferenciación de la gónada primitiva depende de:
1. La gónada formada (testículo u ovario)
2. Secreción endocrina de las gónadas
VARÓN (XY): TESTÍCULO
Gracias al gen SRY se estimula al gen SOX9, esto induce a la formación de las siguientes
células:
Célula de Sertoli: en la octava semana de vida sintetiza la hormona antimülleriana, que
provoca la regresión de los conductos de Müller
Célula de Leydig: en la octava semana sintetizan testosterona que participa en la
diferenciación de los conductos de Wolff (epidídimo, conducto deferente, conductos eferentes
y vesículas seminales
-
Gracias a la testosterona se sintetiza dihidrotestosterona, que forma la uretra, la próstata,
el pene y el escroto
Las células de Leydig a las 18 semanas involucionan y reaparecen en la pubertad, momento en
el que estimulan la espermatogénesis
MUJER (XX): OVARIO
En ausencia de hormonas masculinas, desde la semana 9, se diferencia la gónada femenina:
-
Involucionan los conductos de Wolff
A partir de los conductos de Müller se forman: trompas de Falopio, útero, vagina y
genitales externos
Leonor Amador Pérez
Resumen de las etapas de la determinación y diferenciación sexual masculina
SEXO CROMOSÓMICO
SEXO GONADAL
SEXO FENOTÍPICO
MIF= factor inhibidor mülleriano / hormonaantimülleriana
DHT= dihidrotestosterona
GENÉTICA
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
CROMOSOMAS SEXUALES
Características morfológicas de los cromosomas sexuales
Cromosoma Y: pertenece al grupo G: presenta un tamaño pequeño, es acrocéntrico y con una
zona heterocromática en el brazo q.
Cromosoma X: pertenece al grupo C: es de tamaño mediano y submetacéntrico
Regiones de los cromosomas sexuales
Regiones pseudoautosómicas
-
Localizadas en los extremos de los brazos p y q de los cromosomas X e Y
Constituida por un número pequeño de loci
Igual constitución genética
Pueden hacer recombinación meiótica
Región diferencial
-
Diferente constitución genética en los cromosomas X e Y
No susceptible de recombinación en la meiosis
CARACTERES LIGADOS AL SEXO
En los cromosomas sexuales se localizan genes que determinan características somáticas, son
los caracteres ligados al sexo
Estos genes se clasifican según la región donde se localizan:
Genes con ligamiento parcial/incompleto
Están localizados en la regiones homólogas/pseudoautosómicas de los cromosomas X e Y
(región subtelómerica de los brazos p y q)
La recombinación, en esta región, es obligatoria; debe existir al menos una recombinación
para formar gametos normales
El patrón de transmisión es igual al de los autosomas
Existen pocos genes loci pseudoautosómicos
Genes con ligamento total/completo
Están localizados en la región diferencial del cromosoma X o del Y
•
•
Ligamiento total al X
Ligamiento total al Y (herencia holándrica)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
LIGAMIENTO TOTAL AL X
-
En varones (XY: serán hemicigóticos (no van a existir homocigóticos ni heterocigóticos)
En mujeres (XX):
➢ homocigótica normal
➢ Portadora o heterocigótica
➢ Homocigótica afectada
Debido a la inactivación de uno de los cromosomas X, la mujer es funcionalmente hemicigótica
para los genes ligados al X. El varón es hemicigótico obligado
Genes con ligamiento total al cromosoma X recesivos
Características y criterios para reconocer este tipo de herencia
1. Mayor prevalencia de varones afectados. la mujer debe ser homocigótica recesiva para
presentar el rasgo o enfermedad
2. Los enfermos pueden tener padres sanos y abuelos o tíos afectados (saltos
generacionales)
3. Ausencia de transmisión padre-hijo
Riesgo de transmisión
CASO 1: En una mujer portadora, el 50% de las hijas serán portadoras y 50% de los varones
serán enfermos
CASO 2: En un padre enfermo, las hijas son portadoras y los varones sanos
CASO 3: En una madre enferma, el 100% de las hijas son portadoras y 100% de los hijos están
enfermos
Ejemplos de trastornos
Daltonismo
La visión normal para los colores es tricrómica; los fotorreceptores captarán diferentes
pigmentos visuales (la opsina y la 11-cis retinal) que diferenciarán los colores rojo, verde y azul
Los genes implicados en la captación del color son:
-
Se localizan en el extremo q del
Gen PCR (pigmento de conos sensibles al rojo)
cromosoma X.
Genes PCV (pigmentos de conos sensibles al verde)
El gen que capta el azul se localiza en el cromosoma 7 (autosómico)
El daltonismo está relacionado con un gen que nombraremos como Xd (recesivo)
➢ La visión normal tendrá alelo XD (dominante): XDXD o XDXd
➢ La visión daltónica será XdXd
Este tipo de daltonismo afectará a la percepción del color rojo y el verde que son los que su
gen se encuentra en un cromosoma sexual
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Fenotipos y genotipos del daltonismo
HOMBRE
Genotipo
XDY
Xd Y
Fenotipo
Normal
Daltónico
MUJER
Genotipo
XD XD
XD Xd
XdXd
Fenotipo
Normal
Normal portadora
Daltónica
Patrón de transmisión
Padre daltónico
-
Hijos son normales
Hijas son normales y portadoras
Mujer daltónica y el hombre normal
-
Todos los varones daltónicos
Hemofilia
La hemofilia es una enfermedad que causa un defecto de la coagulación sanguínea en el
individuo que la padece
•
Tipo A o clásica: déficit o ausencia del factor VIII
El gen afectado es un gen de gran tamaño que se localiza en la región distal del brazo q del
cromosoma X
La hemofilia tipo A presenta una elevada tasa de mutación, produce variaciones en la
gravedad de la enfermedad
El 45% casos se debe a una inversión del gen en el cromosoma que provoca la pérdida de
actividad de este
•
Tipo B: déficit o ausencia del factor IX
Es una forma menos grave y menos frecuente
Deficiencia glucosa 6-fosfato deshidrogenasa
Produce una predisposición hereditaria a la hemólisis
La glucosa 6-fosfato deshidrogenasa es una enzima que está presente en todas las células. Es
especialmente importante en los hematíes
Síntomas clínicos: episodio hemolítico agudo y anemia por exposición a fármacos (agentes
oxidantes)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Distrofia muscular de Duchenne
Es la forma más común de distrofia, afecta a uno de cada 3500 varones y es letal
Está relacionada con una mutación en el gen DMD (región diferencial del cromosoma X; Xp21)
que origina ausencia total de distrofina o está disminuida y alterada.
Esto origina un deterioro progresivo de la fibra muscular
El gen de la distrofina también es activo en neuronas y astrocitos
Transmisión: se produce por medio de una mujer portadora (entre un 8 y un 10% de estas
presentan cierta debilidad muscular)
SÍNTOMAS:
-
Antes de los 5 años: torpeza y debilidad muscular con pseudohipertrofia de pantorrillas
En la fase terminal: degeneración del músculo esquelético; insuficiencia cardíaca y
respiratoria
La esperanza de vida es de entre 20 y 25 años
Distrofia muscular de Becker
Es una forma menos grave de distrofia, aparece a los 11 años
Es menos frecuente que la distrofia muscular de Duchenne: una de cada 18000 varones
DM Duchenne:
Un 65% son debidas a una deleción en uno o más exones que alteran el marco
de lectura
DM Becker:
Un 85% son debidas a deleciones múltiplo de tres bases (no cambian el marco
de lectura). Se sintetiza una cantidad reducida de distrofina, o una forma acortada
Genes con ligamiento total al cromosoma X dominante
Características y criterios para reconocer este tipo de herencia
1.
2.
3.
4.
Hombre y mujeres pueden estar afectados. Más frecuente en las mujeres
La expresión es menos grave en las mujeres heterocigóticas que en los varones afectados
Transmisión vertical (el salto generacional es infrecuente)
No se observa transmisión entre varones
Riesgo de transmisión
CASO 1: Un varón afectado, el 100% de hijas lo estarán afectadas y ninguno de sus hijos
varones estará afectado
CASO 2: Una mujer heterocigótica y el varón normal, el 50% de hijos e hijas estarán afectados
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Ejemplos de trastornos
Las enfermedades dominantes ligadas al X suelen ser menos frecuentes y menos significativas
desde el punto de vista clínico; excepto el síndrome del X frágil, que sí es más grave
Enfermedad de Fabry
Defecto en α galactosidasa A que origina acúmulo de glucoesfingolípidos en tejidos y órganos
Raquitismo hipofosfatémico
Mutación gen PHEX (fosfato homólogo endopeptidasa ligada al X)
Provoca una alteración en la mineralización ósea y en la reabsorción de fosfato por los túbulos
renales
Síndrome del X frágil
Este síndrome causa una discapacidad intelectual
Aunque es una enfermedad dominante posee penetrancia incompleta
Está asociado con un marcador citogenético en el extremo distal del brazo q del cromosoma X
que se llama sitio frágil/ X frágil
La enfermedad está presente en todos los grupos étnicos y es más probable en hombres que
mujeres
SIGNOS CLÍNICOS: discapacidad intelectual de leve a grave
FENOTIPO: cara alargada y estrecha, orejas grandes y despegadas, hiperlaxitud articular,
hiperactividad y lenguaje repetitivo
Patrón de herencia característico
-
Todas las madres de varones afectados son portadoras
Existe un 20% de varones transmisores, no penetrantes , que no expresan síntomas
Las hijas de varones transmisores raramente están afectadas. Sus hijos pueden estarlo
Aproximadamente un 30% de las hijas de mujeres portadoras (sin síntomas) presentan
retraso mental y sitio X frágil
Análisis genético del síndrome
El gen responsable FMR1 (fragile X mental retardation 1) está situado en la parte distal del
brazo q del cromosoma X
En la región 5’ no traducida del gen se localiza la secuencia repetida CGG un número concreto
de veces; más del 90% de los casos se deben a expansiones de esta secuencia:
•
•
•
Individuos normales: 6 a 60 repeticiones
Niveles de proteína normales
Individuos premutación: 60 a 200 repeticiones
Individuos con mutación: +200 repeticiones: ausencia de proteína
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
La mutación ocurre, entonces, debido a una metilación excesiva de citosina en la región
promotora, que anula la expresión del gen y modifica la condensación de la cromatina,
formando el sitio frágil
El riesgo de expansión se incrementa a medida que aumenta el número de repeticiones
Aproximadamente el 5% de los casos, el síndrome se debe a mutaciones puntuales y
deleciones en el gen FMR1
EL paso de la forma premutada a la mutada depende de la estabilidad de la expansión del
triplete CGG
Expansiones estables no cambian de tamaño al pasar a la descendencia
Expansiones inestables cambian de tamaño
➢ Las mujeres portadoras, con la premutación , pueden pasar a la descendencia un número
aumentado de repeticiones del triplete CGG y, por tanto, pueden tener hijos/as con X
frágil
➢ Los hombres transmisores (XY) no suelen presentar inestabilidad y por tanto sus hijas
serán portadoras premutadas y sanas
Cromatina sexual X
Es un corpúsculo de heterocromatina facultativa de aproximadamente 1μm, visible en
interfase
Corresponde a uno de los cromosomas X condensado (inactivo) en la mujer
Puede estar localizado en:
-
Nucléolo
Membrana nuclear (células epiteliales)
Estructura en palillo de tambor (neutrófilos)
Teoría de la inactivación del cromosoma X
Inactivación del cromosoma x/compensación de la dosis/ Lyonización (Mary Lyon, 1961)
En las células somáticas de una mujer solo uno de los cromosomas X es activo para la
transcripción
El otro cromosoma X es inactivo/heterocromático (cromatina sexual X) y se situará en el
corpúsculo de Barr
Por lo cual, la mujer no tiene doble expresión de los genes ligados al X
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
LYONIZACIÓN
Ocurre durante la fase temprana del
desarrollo
En este proceso, cada célula de la masa
celular interna selecciona al azar un
cromosoma X para su inactivación
Todas las células hijas que deriven de una
célula concreta tienen inactivo el mismo
cromosoma X de la célula a partir de la que
se han creado
Depende de la célula se silencia uno de los
cromosomas X (puede ser el materno o el
paterno)
Debido al proceso de Lyonización, las
mujeres son siempre mosaico (en las células
somáticas con respecto al cromosoma X)
Fundamentos moleculares de la inactivación del cromosoma X Therman 1974
Hay un centro de inactivación del X, situado en una región del brazo corto (q) del cromosoma
X, donde se sitúa el gen XIST.
Este gen sólo se expresa en el X inactivo, y da lugar a un tipo de ARN que actúa sobre el propio
cromosoma.
Esto conforma la señal de inactivación del cromosoma X, que son cambios de conformación
de la cromatina, metilación de ciertas regiones en los X inactivos y bloqueo de la transcripción
La consecuencias de la inactivación del cromosoma X es que en los trastornos ligados al X, la
proporción de células en las que permanece activo el alelo normal o el mutante varía en los
diferentes tejidos
Ideas importantes:
La inactivación sólo afecta a las células somáticas, no a las células germinales. Esto asegura
que el óvulo reciba una copia activa del cromosoma X
En anomalías estructurales en el cromosoma X, la inactivación no es aleatoria. En casi
todos los pacientes con esta anomalía, el cromosoma anormal suele ser el inactivo
La inactivación no afecta a los extremos de los brazos p y q de los cromosomas X, lo que
puede explicar que individuos con cromosomas X extras presentan anomalías fenotípicas
Leonor Amador Pérez
HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA Y
La transmisión ocurre de varón a varón: genes holándricos
Ejemplos:
-
Gen SRY
Factores reguladores de la espermatogénesis
Antígenos secundarios de histocompatibilidad (H-Y)
GENÉTICA
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 24
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXPRESIÓN DE LOS GENES
PENETRANCIA Y EXPRESIVIDAD
•
Pleiotropía/genes pleiotrópicos
Son genes que determinan diversos efectos fenotípicos
Debido a la diversidad de tipos celulares que pueden utilizar un mismo producto génico, se
pueden observar diferentes manifestaciones fenotípicas dependiendo de los tejidos u órganos
afectados
EJEMPLOS
Síndrome de Marfan: el producto génico alterado es la fibrilina; conduce a alteraciones
cardiovasculares, esqueléticas y oculares
Fibrosis quísticas el producto génico alterado es un transportador de cloro; conduce a
alteraciones de los pulmones, páncreas, glándulas sudoríparas
•
Fenocopias
Son cambios fenotípicos, provocados por factores ambientales, que se asemejan a los efectos
originados por una alteración genética
EJEMPLO: Focomelia y aquiropodia
En ambas enfermedades el paciente presentará un aspecto muy similar: importante
deformación en las extremidades
Focomelia: es una malformación congénita que provoca defectos de los miembros. Esta
enfermedad se origina debido a que la madre se medique con talidomida durante el embarazo
Aquiropodia: es una malformación congénita caracterizada por la ausencia de manos, pies y
antebrazos. Ocurre por a una mutación autosómica recesiva
•
Anticipación y expansión repetitiva
Anticipación:
Ciertas enfermedades genéticas presentan una edad de aparición más precoz y/o expresión
más grave en las generaciones más recientes del árbol genealógico.
Se relacionan con la expansión de ciertas secuencias nucleotídicas
Expansión
Aumento en el número de repeticiones de un determinado triplete de un gen, en las sucesivas
generaciones
EJEMPLO: Síndrome del X frágil
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
MODELO ATÍPICO DE HERENCIA MONOGÉNICA: Impronta genómica/imprinting
Es un fenómeno genético por el que ciertos genes son expresados de un modo específico
según el sexo del progenitor
Se trata de un fenómeno epigenético que afecta a la expresión de ciertos genes (0,1-1%)
dependiendo de su procedencia materna o paterna, sin cambios en la secuencia de ADN
Este proceso implica que los genomas maternos y paternos no son funcionalmente
equivalentes en algunos loci (genes con impronta) por lo que hay una expresión monoalélica
Mecanismo de la impronta
1. La impronta se establece durante la gametogénesis; todos los gametos producidos por un
individuo tendrán ciertos genes “marcados” dependiendo del sexo (impronta específica de
sexo)
2. Después de la fecundación, en el cromosoma correspondiente, para ciertos genes existirá
una copia del padre con impronta paterna y otra de la madre con impronta materna
3. La impronta persiste desde el nacimiento y en la vida adulta a través de todas las
divisiones celulares (solo se expresará la copia materna o paterna)
En los genes que siguen el mecanismo de la impronta se localizan las ICR (regiones de control
de la impronta); estas suelen estar cerca del gen que se va a marcar
En las células de la línea germinal:
Durante la ovogénesis y en la espermatogénesis se produce un borrado de la impronta
materna y paterna
Después se establecen las improntas específicas de sexo en el gameto masculino y femenino
De esta manera, todos los gametos femeninos tendrán impronta materna y los masculinos
impronta paterna
En resumen, el imprinting es proceso biológico por el cual un gen o dominio genómico se encuentra
marcado bioquímicamente, indicando su origen parental
Las improntas pueden deberse a uniones covalentes (metilación del ADN) o a uniones no covalentes
(interacciones ADN-ARN)
La impronta corresponde a cambios en el patrón de expresión génica que no implican
alteraciones en la secuencia del ADN. Estos cambios pueden ser, por ejemplo, la metilación de
citosinas en dinucleótidos
La metilación origina cambios en la estructura de la cromatina que inhiben la transcripción
génica, es decir, es una forma de inactivación de un gen
En el hombre, los genes con impronta tienen funciones importantes en el crecimiento y
diferenciación embrionaria y fetal, así como en el crecimiento y función de la placenta.
Otros genes están relacionados con el desarrollo del Sistema Nervioso Central y con la
conducta.
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Los genes con impronta tendrán ICR
la
En las células adultas con genes
con impronta la expresión es
monoalélica
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Las dos primeras patologías en las que se demostró la existencia de impronta genómica son el
síndrome de Prader-Willi y el síndrome de Angelman
Síndrome de Prader-Willi (SPW)
El Síndrome se debe a la pérdida de expresión de unos genes del cromosoma 15 que sólo se
expresan en el padre
Alteraciones genéticas
• En el 70% de los casos ocurre por una deleción “de novo ” del brazo largo del cromosoma
15 procedente del padre
Esto elimina la copia activa paterna y sólo tienen la información genética de la copia
materna que debido a la impronta no es funcional
•
En el 30% de los casos ocurre porque se heredan dos copias del cromosoma 15 de origen
materno
Fenotipo: hipotonía neonatal, obesidad, talla baja, hipogonadismo y discapacidad intelectual
Síndrome de Angelman (SA)
El síndrome se debe a la eliminación de la copia activa materna de un gen en el cromosoma 15,
quedando solo la copia paterna que debido a la impronta no es funcional
Alteraciones genéticas
En el 70% de los casos ocurre por una deleción en el cromosoma 15 procedente de la madre
de un gen con impronta
Fenotipo: discapacidad intelectual, crisis epilépticas y marcha atáxica
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 25
GENÉTICA POLIGÉNICA Y MULTIFACTORIAL
La herencia cuantitativa estudia los caracteres heredables cuantitativos/continuos
Estos caracteres muestran, en general, una distribución continua de los fenotipos. No existen
fenotipos claramente delimitados.
Característica de los rasgos cuantitativos
1. No existe una relación directa entre genotipo y fenotipo como sucede en la mayoría de las
características cualitativas. Se observa un rango continuo de fenotipos
2. En general, resultan de complejas interacciones entre ciertos factores genéticos y
ambientales: herencia multifactorial
3. Para analizar las variaciones fenotípicas se utilizan métodos estadísticos tales como la
media y la varianza
Herencia poligénica/cuantitativa
Se determina un carácter morfológico, fisiológico o conductual por la acción conjunta de
muchos genes independientes, los genes menores/poligenes
Los poligenes están situados en diferentes loci (en el mismo cromosoma en distintos)
Tienen efectos aditivos (acumulativos) en el que ningún gen es dominante con respecto a otro;
cada gen, independientemente, sigue los principios mendelianos de segregación
Herencia poligénica=acción conjunta de varios genes
Herencia multifactorial
Es la herencia en la que la determinación de un rasgo cuantitativo, intervienen además de los
efectos aditivos de muchos genes, los factores ambientales
Herencia multifactorial=acción conjunta de varios genes + factores ambientales
Se puede determinar el grado de influencia de los factores genéticos y ambientales de un
rasgo cuantitativo a partir de la heredabilidad
HEREDABILIDAD (h2)
La heredabilidad de un rasgo que presenta variación* continua es la proporción de la variación
fenotípica total de un rasgo que puede atribuirse a la variación genética aditiva
*A la variación también se le puede llamar varianza
Valor de h2
0< h2< 0,25
Heredabilidad
baja heredabilidad
0,25< h2< 0,50
0,5< h2 < 1
heredabilidad media
alta heredabilidad
Variación fenotípica observada se debe a causas
ambientales (gran influencia ambiental)
El componente genético aditivo tiene una gran importancia
y el ambiente no tiene influencia sobre el rasgo
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Ejemplo de heredabilidad de un rasgo: estudio de las huellas dactilares
Los esbozos de las huellas aparecen en la semana 12 del desarrollo, las huellas están formadas
por crestas cutáneas
El número de crestas de las huellas dactilares se aproxima a una curva normal y apenas tienen
influencia del ambiente.
Aquí se observa una tabla en la que se indica la estimación de la heredabilidad partir de las
correlaciones entre parientes con grado de parentesco conocido
Relación
Madre-hijo
Padre-hijo
Hermanos
Gemelos dicigóticos
Gemelos monocigóticos
Correlación
prevista
0.50
0,50
0,50
0,50
1,00
Correlación
observada
0,48
0,49
0,50
0,49
0,95
Heredabilidad
0,96
0,98
1,00
0,98
0,95
Algunos rasgos multifactoriales, como es el caso de ciertas enfermedades, presentan
variaciones en su herencia:
✓ No obedecen a herencia monogénica (mendeliana)
✓ Están determinadas por los efectos aditivos de múltiples factores genéticos y factores
ambientales
✓ No responden a una distribución continua de fenotipos: los individuos están afectados o
no lo están (no hay grado intermedio)
Para explicar estos ejemplos se ha propuesto la hipótesis del modelo del umbral/modelo
discontinuo
MODELO DISCONTÍNUO
En este modelo:
✓ Todos los factores genéticos y ambientales que influyen en el desarrollo de un trastorno
multifactorial se consideran como predisposiciones
✓ La predisposición de todos los individuos de una población se representa mediante una
curva de distribución normal:
- Los individuos afectados están en un extremo de la curva
✓ Se considera umbral el punto a partir del cual la combinación de los factores genéticos
(múltiples mutaciones), epigenéticos y ambientales dan lugar a la aparición del trastorno
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Riesgo de recurrencia en las enfermedades multifactoriales
Es difícil de establecer ya que hay muchos genes implicados y los efectos ambientales pueden
variar
Se suele estimar el riesgo empírico a partir de los datos obtenidos en familias afectadas por la
enfermedad
Riesgo de recurrencia entre familiares en enfermedades multifactoriales
Aumenta la recurrencia:
•
•
•
•
Si hay de más de un familiar cercano afectado
Si está presente una forma grave del trastorno
En los familiares de una persona afecta que pertenece al sexo
con menos probabilidades de sufrir el trastorno
Si hay consanguinidad
Disminuye la recurrencia:
En familiares más lejanos
Grado de desplazamiento del valor del umbral está relacionado con la
proporción de genes comunes
Más genes afectados
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Ejemplos de trastornos multifactoriales (siguen el modelo del umbral)
Malformaciones congénitas
Labio leporino
Paladar hendido
Estenosis pilórica
Luxación congénita de cadera
Cardiopatías congénitas
Trastornos del adulto
Enfermedad coronaria
Hipertensión arterial
Diabetes insulinodependiente
Obesidad
Ciertos tipos de cáncer
Enfermedad de Alzheimer
Esquizofrenia
Enfermedad maniaco-depresiva
Infertilidad
Epilepsia
Labio leporino (con o sin paladar)
Afecta a 1 de cada 1000 recién nacidos
Se produce por una fusión incompleta o nula de los tejidos embrionarios que constituirían el
labio superior y el paladar
La causa es multifactorial
-
Relacionada con ciertos fármacos
Puede estar asociado a otros defectos congénitos
Labio leporino:
Paladar hendido:
Estenosis pilórica
Consiste en un estrechamiento del píloro debido a un aumento del tamaño de la capa
muscular que rodea el esfínter pilórico (hipertrofia e hiperplasia)
Es más frecuente en hombres
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 26
CONCEPTO DE CITOGENÉTICA
La citogenética es el estudio de los cromosomas y de sus anomalías
Aplicaciones del análisis cromosómico
• Diagnóstico clínico de alteraciones
cromosómicas
• Diagnóstico prenatal
• Mapeo génico
• Citogenética del cáncer
Situaciones clínicas en las que se aconseja su estudio
• Nacidos muertos y muerte neonatal
• Embarazos en edades avanzadas
• Antecedentes familiares con anomalía cromosómica
• Problemas de fertilidad
• Neoplasias
Técnica de bandeo cromosómico
Permite detectar bandas específicas en los cromosomas: forman un patrón estable y
característico para cada pareja
Facilita la identificación de cada cromosoma y permite detectar deleciones, duplicaciones y
otras anomalías
1. Convencionales
Número total de bandas, aproximadamente 450
Bandeado estándar. Bandas G (Giemsa)
Bandeado Q (Quinacrina)
Bandeado R (reverse)
Bandeado C ( Centromérica)
Bandeado N
Regiones ricas en A-T
Idénticas a las bandas G pero fluorescente
Inverso al G y Q
Heterocromatina constitutiva
Regiones NOR
2. De alta resolución (bandas profase/prometafase )
Más de 1000 bandas. Bandas G o R
Representación del patrón de bandeo de un cariotipo (bandas G)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Técnica de fish
Es una técnica con un elevado potencial diagnóstico
Se preparan sondas específicas de ADN marcadas con un
flurocromo que son complementarias con un determinado
segmento de ADN
Se pueden utilizar preparaciones de cromosomas en metafase,
profase e interfase y se examinan con microscopía de
fluorescencia cromosomas, regiones cromosómicas o genes
Se podrá fabricar un cariotipo espectral haciendo un marcado especifico de cada cromosoma
con sondas de ADN (translocación 2-22)
Se utilizan sondas específicas de cada cromosoma que han sido marcadas con diferentes
fluorocromos . Se asigna un color diferente a cada espectro generado por cada sonda,
haciendo el pintado cromosómico
ALTERACIONES CROMOSÓMICAS/CROMOSOMOPATÍAS
Son cambios en los cromosomas observables al microscopio en los que están implicados un
número elevado de genes
Repercusiones clínicas: poligénicas, polifénicas y polietiológicas
Las cromosomopatías son responsables de una proporción elevada de anomalías genéticas
(1:150 200 nacidos vivos) y son la principal causa de discapacidad intelectual y abortos
Tipos de anomalías
- Numéricas
- Estructurales
Pueden afectar a:
- Uno o más autosomas
- Cromosomas sexuales
- Ambos tipos de cromosomas
Las formas más frecuentes son la aneuploidía y las translocaciones recíprocas
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 27
ATLERACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS
Afectan al número de cromosomas ( puede ocurrir por ganancia o pérdida de cromosomas)
Dotaciones cromosómicas:
Haploide (n): 23 cromosomas, en gametos
Diploide (2n): 46 cromosomas, células somáticas
Euploide: el número de cromosomas es múltiplo 23 (diploide es euploide, 46 cromosomas)
Poliploide: incremento de la dotación completa de cromosomas, el número de cromosomas es múltiplo
de 23 pero no es 46 (3n,4n, etc.)
Aneuploide: ganancia o pérdida de cromosomas individuales. Por tanto, el número de cromosomas no
es múltiplo de 23
-
POLIPLOIDIAS
Triploidias (69 cromosomas)
Tetraploidias (92 cromosomas)
CAUSAS
✓ No reducción del número de cromosomas en la meiosis I o II o en la mitosis
Si en la mitosis en las ovogonias o espermatogonias no se reduce en número de cromosomas,
estas serán células tetraploides y en la meiosis dará lugar a gametos diploides que al fecundar
a una célula haploide dará lugar a un cigoto triploide
✓ Dispermia: fecundación de un óvulo por dos espermatozoides formando cigoto triploide
✓ Al final de la meiosis II: cuando se forma el óvulo y el segundo corpúsculo polar, éste
último puede quedar incluido en el conjunto cromosómico total; habrá gameto diploide y
otro gameto haploide, se produce un cigoto triploide
✓ No tiene lugar la citocinesis en la primera división de segmentación, cigoto tetraploide
Poliploidías en el humano
Triploidia (3n)
Es poliploidía más frecuente; son causa del 15 al 20% abortos espontáneos
Produce la muerte en el primer mes de vida
➢ La causa más frecuente es la dispermia
Tetraploidias (4n)
Son menos frecuentes que las triplodias; son causa de un 5% de los abortos espontáneos
Son raros los casos de nacidos vivos
➢ Causas:
1. Alteración mitótica al inicio del periodo embrionario (92XXXX o 92XXYY)
2. Fusión de dos cigotos diploides
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
ANEUPLOIDIAS
Las células contienen un número de cromosomas que no es múltiplo de 23
Se producen por ganancia o pérdida de uno o más cromosomas (somáticos o sexuales)
Constituyen los tipos más frecuentes e importantes de anomalías cromosómicas desde el
punto de vista clínico.
TIPOS
-
En autosomas: autosomopatías
Gonosomas: gonosomopatías
Trisomías y monosomías son las más frecuentes
Trisomías 2n+1
•
En autosomas
La más frecuente en nacidos vivos es la trisomía en el par 21: síndrome de Down
Otras observadas en nacidos vivos son trisomía 18 y la trisomía 13
•
En los cromosomas sexuales presentan la forma XXX, XXY, XYY
Monosomías 2n-1
•
•
En autosomas causa aborto
En Gonosomas causa la monosomía X: síndrome de Turner
CAUSAS
✓ La causa más frecuente es la no disyunción en la meiosis I (cromosomas homólogos) o
meiosis II (cromátidas)
✓ No disyunción mitótica (embrión)
✓ Retraso en la anafase
✓ No apareamiento entre cromosomas homólogos (segregación incorrecta de cromosomas)
✓ Alteraciones cromosómicas estructurales translocaciones de brazos completos e
isocromación
No disyunción en la mitosis
No disyunción en la meiosis
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TRISOMÍAS MÁS FRECUENTES
Trisomía 21: síndrome de Down
Es la anomalía cromosómica más frecuente y la principal causa genética de discapacidad
intelectual moderada a leve
Presenta una gran variabilidad en el fenotipo
Representa 95% trisomías
Incidencia: 0,6 a 1 de cada 1000 nacidos
Hay relación con la edad de la madre:
-
Madre de más de 35 años: incidencia de 1:300
Madre de 40 años: incidencia de 1:100
Madre de 45 o más: incidencia de 1:25
CAUSAS
✓
✓
✓
✓
El 95% de los casos ocurre por no disyunción cromosoma 21 materno
El 5% de los casos ocurre por no disyunción del cromosoma 21 paterno
El 4% de los casos ocurre por translocación robertsoniana
Del 1 al 3% ocurre por mosaicismo (cariotipo normal y trisomía en 21)
Trisomía 18: síndrome de Edwards
Es la segunda trisomía autosómica más frecuente; es la anomalía más habitual en nacidos
muertos con malformaciones congénitas
CAUSAS
✓ La causa más frecuente: no disyunción meiótica en la madre (también influye la edad
materna)
✓ El 20% de los casos se debe a una translocación brazo completo (cromosoma 18/grupo D)
La alteración cromosómica no tiene lugar entre cromosomas acrocéntricos y por tanto, no
es robertsoniana
✓ El 10% ocurre por mosaicismo, habrá mayor tasa de supervivencia
FENOTIPO:
-
Contractura en flexión de los dedos de la mano
Pie en mecedora y talón prominente
Orejas pequeñas Y boca pequeña
Esternón corto
Retraso del crecimiento y del desarrollo neurológico
La enfermedad tiene una elevada tasa de mortalidad
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
Trisomía 13: síndrome de Patau
FENOTIPO:
-
Labio leporino y paladar hendido
Microcefalia y macroftalmia
Polidactilia y pie en mecedora y malformaciones viscerales
La tasa de supervivencia es baja, el 90% mueren el primer año de vida
CAUSAS
✓ No disyunción meiótica (más frecuente en la madre)
✓ El 20% de los casos ocurre por translocación robertsoniana (cromosoma 13/grupo D)
✓ Puede ocurrir por mosaicismo
Alteraciones en el número de cromosomas sexuales/ gonosomopatías
Los síntomas clínicos comunes en estas enfermedades son alteraciones en el área gonadal
Incidencia en los nacidos vivos:
-
1: 400 (varones)
1: 650 (mujeres)
CAUSAS
✓
✓
✓
✓
No disyunción meiótica
Isocromación Xp, Xq
Deleción del cromosoma X (en algunos casos del síndrome de Turner)
Mosaicismo
GONOSOMOPATÍAS MÁS FRECUENTES
•
Trisomías:
Síndrome de Klinefelter
Ocurre por aumento del número de cromosomas X sexuales, tiene una incidencia de 1: 1000
Los varones presentan esta fórmula cromosómica:
•
•
El 80% de los casos 47,XXY
El 20% de los casos 48,XXXY o mosaico 47,XXY / 46,XY
FENOTIPO:
-
Individuos altos (superior a la media)
La mayoría son estériles con azoospermia y atrofia de túbulos seminíferos (TS).
Inteligencia normal. Trastornos de la conducta a medida que aumenta el número de
cromosomas X extras
La presencia de 2 cromosomas X parece ser desfavorable para la supervivencia de células
germinales; no obstante, pueden quedar túbulos seminíferos con espermatogénesis
Las cromosomas X extras tienen en el 50% de los casos origen materno y en el otro 50%
origen paterno
Leonor Amador Pérez
Síndrome del superhombre (duplo Y )
Ocurre por la presencia de dos cromosomas Y sexuales
Fórmula cromosómica 47,XYY
FENOTIPO:
-
Son varones altos (superior a la media)
Cierto grado de trastornos del aprendizaje
Mayor incidencia de trastornos de la conducta
CAUSA: no disyunción en la meiosis II, siempre de origen paterno.
Los síntomas de esta enfermedad pueden pasar desapercibidos
Síndrome de la superhembra
Se trata de una trisomía en el cromosoma X sexual; fórmula cromosómica 47,XXX
Incidencia 1: 1000 de mujeres
FENOTIPO:
-
Con frecuencia problemas de infertilidad, abortos de repetición
Trastornos del aprendizaje y conducta
CAUSA: no disyunción materna
La enfermedad suele pasar desapercibida ya que no hay manifestaciones fenotípicas
especiales
•
Monosomías
Monosomía del cromosoma X: síndrome de Turner
Incidencia de 1:2500 de las recién nacidas vivas
TIPOS:
-
Monosomía completa: ocurre en el 60% de los casos; fórmula cromosómica 45,X
Monosomía parcial: ocurre en el 40% de los casos (se puede deber a mosaico o a
anomalías estructurales)
➢ Debido a anomalía estructurales: ocurre en un 20% de los casos
o Isocromosomas: 46X i(Xq) 46X i(Xp)
o Deleción: 46X del (Xq) 46 X del (Xp)
➢ Debido a mosaicismo: ocurre en el 20% de los casos
Fórmulas cromosómicas: 45 X / 46 XX 45 X / 46 X, i (Xq) 45 X / 46 XY
GENÉTICA
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
FENOTIPO:
-
El signo más frecuente es la talla baja altura de unos 1.50
La talla baja se relaciona con el brazo corto del cromosoma X; la ausencia de dosis dobles de
genes de la región pseudoautosómica que serían necesarios para el crecimiento normal (por
ejemplo, con la ausencia del Xp o iXq se observa talla baja)
-
Cuello ancho y membranoso “cuello alado”
Tórax ancho en forma de escudo
Anomalías cardiacas y renales (en el 50% de los casos)
Disgenesia gonadal
La disgenesia gonadal parece relacionarse a deleciones del brazo corto y largo del cromosoma
X con fallo ovárico
CAUSAS
-
No existe relación con la edad materna
La mayoría de los casos : No disyunción paterna
La viabilidad de los cigotos 45, X está disminuida en la vida intrauterina (99% mueren en el
primer trimestre: letal intrauterino). Representan un 7% de los abortos espontáneos
Pero la fórmula cromosómica 45,X sí es compatible con la vida después del nacimiento.
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TEMA 28
ALTERACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES
Son cambios que afectan a la forma o a la estructura de los cromosomas
Pueden estar implicado uno o más cromosomas
-
Si no hay pérdida o ganancia de material genético, el cambio está balanceado
Si hay pérdida o ganancia, el cambio está desequilibrado
MOMENTO EN EL QUE SUCEDEN LAS ALTERACIONES ESTRUCTURALES
•
En las primeras etapas del desarrollo (en el cigoto)
Todas las células del individuo tendrán la alteración
•
En etapas posteriores del desarrollo
Se originan líneas celulares con diferente constitución cromosómica: mosaicos
cromosómicos
•
En el individuo adulto
- En células somáticas
- En células germinales: puede transmitirse a la descendencia
TIPOS DE ALTERACIONES ESTRUCTURALES
-
Deleciones
Duplicaciones
Translocaciones
Inversiones
Isocromación/mis-división
DELECIONES
Pérdida de un segmento cromosómico, provocado por la pérdida de bandas o sub-bandas, que
origina un desequilibrio ya que hay una pérdida de información genética en la región
correspondiente
Tiene consecuencias grabes
ORIGEN: en la mayoría de los casos ocurre por un entrecruzamiento desigual en la meiosis de
un progenitor
DETECCIÓN
Se pueden detectar por métodos citogenéticos:
•
•
•
Bandeado (convencional o de alta resolución)
FISH
CGH
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
CONSECUENCIAS EN EL INDIVIDUO PORTADOR DE UNA DELECCIÓN
El individuo presentará una pareja de cromosomas homólogos, pero uno de ellos estará
delecionado: habrá una monosomía parcial del segmento delecionado
Las consecuencias dependen del tamaño delecionado, del número y funciones de los genes
perdidos
CLASIFICACIÓN DE LAS DELECIONES
Según la extensión de la deleción
1) Deleción propiamente dicha: se pierden bandas
Ejemplo: síndromes delecionales
2) Microdeleción: se pierden sub-bandas
Ejemplo: síndromes y enfermedades microdelecionales
Según la localización
1) Terminales
2) Intersticiales
Deleción terminal simple
Se pierde el fragmento cromosómico de un extremo
Deleción terminal doble
Se pierden dos fragmentos cromosómicos de los extremos
Generalmente se produce una anillación: el resto del cromosoma que queda se une formando
un anillo
Deleción intersticial
Se origina la rotura cromosómica en dos puntos del mismo brazo, produciéndose la
pérdida de un fragmento intermedio; los fragmentos restantes se unen
Se detectan por bandeo cromosómico
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
ENFERMEDADES CAUSADAS POR DELECIONES
Causadas por deleciones
Síndrome de maullido de gato
Causada por una deleción parcial terminal (o intersticial) del brazo p cromosoma 5 o del brazo
completo
SÍNTOMAS Y FENOTIPO:
-
Desarrollo anormal de la glotis y la laringe
Microcefalia
Orejas de implantación baja
Ojos separados
Micrognatia: maxilar inferior pequeño
RELACIÓN FENOTIPO-CARIOTIPO
Hay regiones cromosómicas críticas implicadas: unas son responsables de llanto en forma de
maullido de gato (5p15.3), y otras implicadas en el desarrollo del fenotipo facial y retraso
mental (15.2)
En la mayor parte de los casos, se produce una pérdida espontánea de una parte del
cromosoma 5 durante la formación del óvulo o del espermatozoide
El 12% son descendientesde portadores de translocaciones o de inversión pericéntrica
Causadas por microdeleciones
Enfermedad
Síndrome de Prader-Willi
Síndrome de Angelman
Tumor de Wilms
Retinoblastoma
Localización de la microdeleción
Brazo q del cromosoma 15 paterno
Brazo q del cromosoma 15 materno
Cromosoma 11
Cromosoma 13
DUPLICACIONES
Presencia de un segmento repetido en uno de los cromosomas homólogos
CAUSAS
✓ Entrecruzamiento desigual en la meiosis
✓ Segregación anormal en la meiosis en individuos portadores de translocaciones o
inversiones
CONSECUENCIAS: son menos graves que las deleciones ya que no se pierde material genético
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TRANSLOCACIONES
Es un cambio de lugar de uno o más segmentos de un cromosoma; se requiere rotura
cromosómica en uno o varios puntos
TIPOS
Translocación intracromosómica
Cambio de lugar de un segmento en el mismo cromosoma del que procede (son poco
frecuentes)
Translocaciones Intercromosómicas
•
Recíprocas
Rotura de cromosomas no homólogos con intercambio recíproco de los segmentos
desprendidos
•
Robertsonianas
Rotura cromosómica en puntos próximos a los centrómeros, tienen lugar entre
cromosomas acrocéntricos
CONSECUENCIAS
El individuo portador de la translocación suele ser normal; pero tiene un riesgo elevado de
formar gametos desequilibrados y descendencia anormal
Dependiendo de los gametos formados, los descendientes pueden ser:
-
Normales, portadores de la translocación
Con duplicaciones o con deleciones de material genético
Este tipo de translocaciones en las células somáticas, a veces, pueden ser la causa de aparición
de tumores: leucemias, linfomas
EJEMPLOS DE ENFERMEDADES: leucemia mieloide crónica y linfoma de Burkitt
•
Leucemia mieloide crónica
Los pacientes con leucemia mieloide crónica presentan una translocación entre los
cromosomas 9 y 22; la translocación en estos cromosomas es llamada translocación Filadelfia
El cromosoma 9 alberga el proto-oncogen ABL, este gen tiene actividad tirosina quinasa
Este gen se transfiere a una región del cromosoma 22 en un grupo de punto de rotura BCR
(breakpoint cluster region)
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
TRANSLOCACIÓN ROBERTSONIANA/FUSIÓN CÉNTRICA
Ocurre por la translocación de brazos completos entre cromosomas acrocéntricos
Puede ocurrir entre todos cromosomas acrocéntricos: 13, 14, 14, 21 y 22 (menos la
translocación 14-15)
Translocaciones Robertsonianas más frecuentes: 13q-14q y 14q-21q
➢ La traslocación 21-21 en todos los embarazos darán lugar a trisomía 21
CONSECUENCIAS:
Un individuo portador de una translocación robertsoniana es aneuploide y fenotípicamente
normal; el cariotipo equilibrado con 45 cromosomas
Aunque material genético cambiado, como el individuo presenta fenotipo normal, serán
translocaciones balanceadas**
** Translocaciones balanceadas o equilibradas (patrones de segregación en la descendencia)
INVERSIONES
Es un cambio de orientación de un segmento cromosómico; el cromosoma se rompe en dos
puntos y ese segmento se reinserta en su lugar original, pero en sentido inverso
TIPOS
Inversiones paracéntricas
Identificables mediante bandeo o FISH
Inversiones pericéntricas
Identificables mediante bandeo
Leonor Amador Pérez
GENÉTICA
CONSECUENCIAS
Como las inversiones producen un reordenamiento balanceado, pocas veces producen
enfermedades en los portadores de la inversión.
No obstante hay excepciones en las que la inversión que interrumpe el gen del factor VIII
provocando hemofilia
•
•
Anomalías cromosómicas en la descendencia, errores en el entrecruzamiento meiótico
Gametos desequilibrados con duplicaciones o deleciones de segmentos cromosómicos
ISOCROMACIÓN
Formación de cromosomas metacéntricos cuyos brazos contienen la misma información
genética
CAUSA: división del cromosoma en el plano transversal en mitosis I o meiosis II
Los isocromosomas en la mayoría de los autosomas son letales
ENFERMEDADES:
Síndrome de Turner: es la monosomía del par sexual X i(Xq); la isocromación más común
Trisomía 21: isocromación en el cromosoma 21
Trisomía 13: isocromación en el cromosoma 13
INSERCIÓN
Parte de un cromosoma se inserta en una posición inusual dentro
del mismo u otro cromosoma.
-
Si no hay ganancia o pérdida de material cromosómico: la
persona normalmente será sana
Si hay ganancia o pérdida de material cromosómico: la persona
puede tener algún tipo de secuela
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 29
CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE DESARROLLO HUMANO
La embriología estudia los procesos que contribuyen a la formación de un organismo
Se ocupa tanto de las primeras etapas del desarrollo como de todos los procesos que se
producen antes del nacimiento, es decir, estudia el periodo prenatal de la vida
Etapas del desarrollo humano
PERIODO DE EMBRIOGÉNESIS
1. Blastogénesis
Desarrollo del cigoto hasta la aparición de los esbozos de los órganos formación y desarrollo de
los anexos embrionarios
ETAPAS:
1) Segmentación: formación del blastocisto (1ª semana)
2) Implantación y formación del disco bilaminar (2ª semana)
3) Gastrulación/formación del disco trilaminar (3ª semana)
2. Organogénesis ( de la 4ª semana a 8ª)
Objeto de estudio de la anatomía humana en la embriología especial
PERIODO FETAL
De la 9ª semana hasta el momento del nacimiento
PROGÉNESIS
1. Gametogénesis: formación de las células germinales/gametos (óvulo o espermatozoide)
2. Fecundación: formación del cigoto
Gametogénesis
Es el proceso mediante el cual se forman las células germinales o gametos
FINALIDAD:
✓ Formar células con dotación haploide
✓ Conseguir que los gametos adquieran las características morfológicas y funcionales que los
hagan aptos para la fecundación
FASES:
1) Fase de multiplicación
2) Fase de crecimiento
3) Fase de maduración
Objeto de estudio de la embriología general
PROGÉNESIS
1. Gametogénesis
2. Fecundación
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
1. Fase de multiplicación (mitosis)
Los primeros precursores reconocibles de los gametos son las células germinales primordiales
Se originan fuera de las gónadas, en la pared del saco vitelino
Estas células migran mediante movimientos ameboides, se dividen por mitosis e invaden los
esbozos de las gónadas en la 6ª semana del desarrollo y se diferencian en gonias:
•
•
Espermatogonias: con capacidad mitótica desde la semana 12 y durante toda la vida del
individuo
Ovogonias: con capacidad mitótica que solo entre las semanas 9 y 22
2. Fase de crecimiento:
Las gonias dan lugar a los citos I:
•
•
Las espermatogonias forman los espermatocitos I
Las ovogonias forman los ovocitos I
3. Fase de maduración (meiosis)
En los citos I tendrá lugar la primera división meiótica, dándose lugar a los citos II
En los citos II se da la segunda división meiótica formando los gametos
En los seres humanos, el feto femenino empieza a formar ovogonias, pero se detiene el
proceso de meiosis en la etapa de ovocito secundario hasta la pubertad
Los ovocitos primarios se rodean de células foliculares y epiteliales planas, formando el
folículo primordial
Alrededor del séptimo mes de gestación, los ovocitos primarios comienzan a dividirse por
meiosis I formando el ovocito secundario, pero en el diploteno de la profase I, se detiene la
división meiótica.
Este prolongado lapso de inactividad, llamado dictiotena , culmina cuando se alcanza la
pubertad, momento en que se reinicia el proceso de ovogénesis por acción hormonal.
Se supone que las células foliculares segregan una sustancia que frena el proceso de
maduración del ovocito primario
En la pubertad, por efectos hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual
➢ La segunda división meiótica ocurre después de efectuarse la penetración del
espermatozoide
En los varones, la meiosis se inicia cuando el individuo alcanza la madurez sexual
Células germinales
primordiales
Gonias
Cito I
Cito II
Gameto
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
GAMETOGÉNESIS FEMENINA
A partir de la pubertad, se produce el ciclo ovárico
En el ciclo ovárico se reanuda la meiosis I y se forma un ovocito II y una célula pequeña, que es
el primer corpúsculo polar.
El ovocito II entra en meiosis II y queda detenido en metafase II:
✓ Si es fecundado, completa la segunda división meiótica y se forma el óvulo y el segundo
corpúsculo polar
✓ Si no es fecundado se expulsa en la menstruación
Evolución numérica y cronológica de la células germinales del ovario
Fase de multiplicación
Ovogonias* (semana 9 a 22)
Ovocitos primarios (semana 12 a 25)
Parada en dictiotene
Atresia
Pico máximo de células
(ovogonia y ovocitos I)**
Pubertad ≈ 400.000 ovocitos I
detenidos en dictiotene
*Las primera ovogonias esperan tres semanas para transformarse en ovocitos I
**Degeneran células a partir del pico máximo este momento y hasta el nacimiento; en ese momento hay aproximadamente 2x106
ovocitos I detenidos en dictiotene
SECUENCIACIÓN DE LA GAMETOGÉNESIS FEMENINA
1) En los ovarios , los ovocitos primarios con 46 cromosomas entran en meiosis I para dar origen a dos células
diploides
2) Una de ellas ( ovocito secundario ) recibe casi todo el citoplasma del ovocito primario, la otra cuerpo polar se
destruye o se vuelve a dividir
3) El ovocito secundario entra en la meiosis II y se detiene en metafase II
4) En la ovulación, el ovocito secundario se libera desde el ovario y llega hasta el oviducto donde espera a los
espermatozoides
5) Si un espermatozoide penetra el ovocito secundario, éste se activa y finaliza la meiosis II, formándose 1 óvulo
maduro y 1 cuerpo polar
6) La meiosis produce 1 óvulo maduro y 2 o 3 cuerpos polares
El citoplasma del óvulo maduro es una fuente de nutrientes y otros elementos importantes para el desarrollo del
embrión
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
GAMETOGÉNESIS MASCULINA
En la espermatogénesis, las gonias dan lugar a espermatocitos I a partir de la
pubertad.
El espermatocito I entrá en meiosis I y dará lugar a dos espermatocitos II. Estos,
tras la
meiosis II, darán dos células iguales entre sí (hay 4 en total), las espermátidas.
Estas aún no tienen las características morfológicas y funcionales para poder
fecundar, por lo que sufren ciertas modificaciones para dar lugar a los
espermatozoides maduros (capaces de fecundar)
Diferencias enfre la gametogénesis masculina y femenina
OVOGÉNESIS
Se realiza en los ovarios
Ocurre a partir de una ovogonia
Cada ovogonia da lugar a un óvulo y tres cuerpos
polares inútiles
En la meiosis I no se divide el material equitativamente
quedando casi todo el citoplasma en una célula hija
La mujer nace con un número determinado de óvulos
aproximadamanete 400 000
ESPERMATOGÉNESIS
Se realiza en los testículos
Ocurre a partir de una célula diploide llamada
espermatogonia
Cada espermatogonia da origen a cuatro
espermatozoides
En la meiosis el material se divide
equitativamente
Durante toda la vida del hombre se producen
espermatozoides de manera ininterrumpida
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 30
ESPERMATOGÉNESIS
Es el proceso biológico que conduce a la formación del espermatozoide, lo cual se realiza en
los testículos (gónada masculina)
Tras varias ondas de proliferación y diferenciación de las células germinales en distintos
momentos desde el nacimiento, en la pubertad es cuando se consigue la formación de
espermatozoides de forma continua y durante todo el periodo fértil de su vida
ESTRUCTURA DEL TESTÍCULO
Los testículos son órganos situados fuera del abdomen en el hombre, y están recubiertos por
una bolsa de piel muy diferenciada llamada escroto
El testículo está revestido por tejido conjuntivo de relleno muy denso llamado albugínea.
La albugínea se prolonga hacia el interior formando unos tabiques.
Los tabiques se introducen desde la cápsula y llegan hasta el mediastino testicular, formando
unos huecos llamados lobulillos testiculares (hay de 200 a 300 lóbulos por testículo)
En cada lobulillo hay líquido intersticial y de 1 a 4 túbulos seminíferos
Regulación de la actividad del testículo: Eje hipotálamo-hipófisis-testículo
El hipotálamo genera gonadotropina (GNRH) que estimula a la adenohipófisis para generar
hormona foliculoestimulante (FSH) y hormona luteinizante (LH); estas estimulan las funciones
testiculares:
-
Exocrina: producción de espermatozoides
Endocrina: producción de hormonas
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TÚBULOS SEMINÍFEROS
En cada testículos hay entre 600 y 800 túbulos seminíferos muy contorneados
Los túbulos tienen forma de U ya que el comienzo y el final es recto.
Miden de 40 a 50 cm con un diámetro de 200 unos µm (cada testículo alcanzan una longitud
total de más de 300 metros)
La espermatogénesis tiene lugar en los túbulos seminíferos
Túbulo seminífero
Tejido intersticial
Luz central (L)
Células de Leydig (CL)**
Epitelio seminífero (Ep)
Capilares (Cp)
Membrana basal (MB)
Estroma: tejido conjuntivo laxo
**Las células de Leydig se encargan de la secreción endocrina del testículo (testosterona)
En el epitelio seminífero encontramos dos tipos celulares:
•
•
Células de Sertoli
Células de la serie germinal
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
CÉLULAS DE SERTOLI
Las células de Sertoli se encuentran en el interior de los túbulos seminíferos, envolviendo a las
células germinales y dando lugar a la barrera hematotesticular
CARACTERÍSTICAS:
✓ No se dividen después de la pubertad
✓ Ocupan todo el espesor del epitelio seminífero
✓ Presentan numerosas prolongaciones apicales y
laterales que rodean a las células germinales
✓ Núcleo grande y nucléolo evidente
✓ Citoplasma rico en organelas
✓ Entre las células de Sertoli se establecen uniones
nexo y desmosomas
✓ Entre las prolongaciones más basales uniones
ocluyentes
✓ Presentan receptores para FSH
Las uniones ocluyentes, entre las prolongaciones laterales que están más próximas a la base
en células de Sertoli contiguas, delimitan dos compartimentos en el epitelio seminífero:
1) En el compartimento yuxtaluminal/adluminal (entre dos células de Sertoli) se localizan:
- Células que experimentan meiosis: CITOS I, CITOS II
- Espermátidas que se están diferenciando (redondas y alargadas)
2) En el compartimento basal (por debajo de las uniones ocluyentes, en contacto con la
lámina basal) se localizan:
- Células que se dividen por mitosis: espermatogonias
Las uniones ocluyentes son la base estructural de la barrera hematotesticular (BHT):
✓ Es una barrera dinámica ya que permite que las células germinales asciendan en el epitelio
✓ Crea un micromediombiente especial en el compartimento yuxtalumninal: mantiene
aisladas del sistema inmune a las células germinales haploides que están situadas en el
compartimento yuxtaluminal
✓ Proteínas plasmáticas y anticuerpos circulantes son excluidos de la luz de los túbulos
seminíferos impidiéndose que se pongan en contacto con las células
FUNCIONES:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Sostén físico de las células germinales
Establece la BHT
Regula la nutrición de las células germinales
Barrera protectora
Sincroniza y regula la espermatogénesis
Fagocita: restos citoplásmicos de espermátides y espermátides anómalas
Síntesis y secreción de distintos compuestos**
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
**Compuestos sintetizados por las células de Sertoli
•
•
•
•
•
•
Líquido testicular rico en proteínas y electrolitos hacia la luz del túbulo seminífero
Hormona antimülleriana (durante el periodo embrionario)
Estimulada por FSH sintetiza proteína fijadora de andrógenos (ABP) que se une a la
testosterona
Inhibina: retrocontrol negativo de FSH
Activina: retrocontrol positivo.
Otras proteínas: transferrina y factores de crecimiento
CÉLULAS DE LA SERIA GERMINAL
Van a ir dividiéndose y transformándose para dar lugar a espermatozoides, se localizan en el
compartimento basal
Son las espermatogonias Ad, Ap y B
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
FASES DE LA ESPERMATOGÉNESIS
Célula germinal (2n)
FASE DE PROLOFERACIÓN: (ESPERMATOGONIA)
proliferación por mitosis en el compartimento
basal
Diploides
FASE DE CRECIMIENTO: (CITO I) células en
el compartimento basal sufren meiosis 1
Diploides
FASE DE MADURACIÓN: (CITO II) células en el
compartimento basal sufren meiosis 2 se
forman (ESPERMÁTIDAS)
Haploides
ESPERMIOGÉNESIS: se forman
(ESPERMATOZOIDES)
Haploides
ESPERMIOGÉNESIS
La espermiogénesis es la secuencia de cambios morfológicos y funcionales que sufren las
espermátidas hasta transformarse en espermatozoides
1)
2)
3)
4)
Fase de Golgi
Fase del casquete o capuchón
Fase del acrosoma
Fase de maduración
FASE GOLGI
A partir del Aparato de Golgi se forman gránulos proacrosómicos (PAS +) que se fusionan y
constituyen una vesícula acrosómica , que se adhiere a la membrana nuclear.
La posición de la vesícula determina el polo anterior
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
FASE DE CAPUCHÓN CEFÁLICO
La vesícula se aplana, se extiende sobre el núcleo y forma un casquete/capuchón en la región
anterior.
Los centriolos emigran al polo posterior y la espermátida gira orientando el capuchón hacia la
membrana basal
FASE ACROSÓMICA
Se redistribuye el contenido acrosómico, formando el acrosoma; el núcleo se aplana y alarga y
comienza a condensarse la cromatina
Aparecen el manguito microtubular y el anillo perinuclear, comienza a formarse el flagelo
(axonema: patrón 9+ 2) y a alargarse la célula
FASE DE MADURACIÓN
Sigue alargándose progresivamente la célula; el núcleo adquiere forma piriforme y aplanada,
se condensa totalmente la cromatina
El citoplasma se desplaza hacia el polo caudal y alrededor del centriolo y del axonema en
crecimiento se forman sucesivamente el cuello y el flagelo
Se desagrega el manguito y finalmente el citoplasma residual es fagocitado por la célula de
Sertoli
Los espermatozoides se liberan al perder la conexión con los cuerpos residuales de Regnaud;
estos últimos son posteriormente fagocitados por la célula de Sertoli
La Espermatogénesis completa (desde espermatogonia hasta espermatozoide) requiere 74
días
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 31
OVOGÉNESIS
La ovogénesis es el proceso biológico que conduce a la formación del gameto femenino;
ocurre en el ovario
ESTRUCTURA DEL OVARIO:
Tiene forma de almendra, y a nivel celular está revestido
por una monocapa de epitelio monoestratificado.
Bajo este apreciamos varias estructuras:
-
-
Una zona superficial se denomina corteza ovárica
En el interior de la corteza ovárica están los folículos
que contienen a los ovocitos.
Una zona más interna, la médula del ovario.
CICLO OVÁRICO
Conjunto de cambios cíclicos que se producen en la corteza ovárica cada 28 o 28±2 días desde
la pubertad y durante toda la etapa reproductora de la mujer
Regulación del ciclo ovárico: Eje hipotálamo-hipófisis-ovario
El Hipotálamo sintetiza la hormona liberadora de
gonadotropinas ( GnRH ) que actúa sobre las células del
lóbulo anterior de la hipófisis y estimula la liberación de
gonadotropinas hipofisarias (LH y FSH) y estas hormonas
ejercen una acción directa sobre los ovarios y regulan el
ciclo ovárico
Fases del ciclo ovárico:
1. Fase folicular: (primeros 14 días del ciclo) finaliza con la ovulación
Durante esta fase tiene lugar el crecimiento y
maduración de folículos.
➢ Se sintetizan estrógenos
2. Fase luteínica: (comprende los días 14 al 28 del
ciclo)
Se forma en el ovario el cuerpo lúteo
➢ Se sintetiza progesterona
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
FASE FOLICULAR
Es la fase de crecimiento y maduración de folículos
Los folículos son unas unidades funcionales en la cual, la célula germinal (ovocito) está
íntimamente asociado con células somáticas especializadas
Tipos de folículo
•
•
•
•
•
Folículo primordial
Folículo primario
Folículo secundario/preantral
Folículo terciario/antral
Folículo maduro/de Graaf
1. Folículo primordial
Son los más abundantes, con un diámetro aproximado entre 15 y 40 µm
Se localiza en la zona superficial de la corteza ovárica, constituyen la reserva folicular
Se forman durante la etapa prenatal y se observan durante la vida intrauterina, infancia y
etapa fértil; algunos inician la fase de crecimiento y otros permanecen en reposo meses o años
COMPONENTES:
-
Una capa de células foliculares plana
Ovocito I (dictiotene) de pequeño tamaño 9 a 25 µm de diámetro
Membrana basal rica en proteínas
2. Folículo primario
El folículo primordial se activa y se transforma en el folículo primario; de mayor tamaño (40
µm)
COMPONENTES:
-
Una capa de células foliculares cubicas
Ovocito I (dictiotene)
Membrana basal
Las células foliculares y el ovocito comienzan a sintetizar la membrana pelúcida en forma de
pequeñas placas
Se inicia la formación de la TECA mediante diferenciación de las células del estroma que rodea
al folículo
Entre células foliculares y ovocito se establecen uniones de tipo nexo
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
MEMBRANA PELÚCIDA
Está compuesta por glicoproteínas sulfatadas filamentosas: ZP1, ZP2 Y ZP3 (es PAS+)
A microscopio óptico presenta aspecto
estriado, ya que está atravesada por las
microvellosidades de la membrana
plasmática del ovocito y por largas
prolongaciones de las células foliculares
3. Folículo secundario
Es de mayor tamaño que el primario (120 a 200 µm)
COMPONENTES:
-
Ovocito I: detenido en dictiotene continua su crecimiento
Membrana pelúcida: rodea totalmente al ovocito I y se
engrosa
Las células foliculares: proliferan y aumenta en número
distribuyéndose en capas 2 a 6 capas
Líquido folicular: a medida que aumenta el número de
capas de células foliculares, se deposita entre las células
Membrana basal: granulosa
Teca desarrollada: interna y externa
La TECA interna esta próxima a la membrana granulosa, y muy vascularizada. Sus células
tienen receptores LH que, en respuesta a la estimulación por LH segregan la androstenediona
(hormona esteroide) que se transfiere a las células de la granulosa.
La TECA externa tiene aspecto fibroso sin vascularizar. No es secretora, y está formada por
tejido conectivo.
Las células foliculares con aspecto granular son las células de la granulosa, adquieren
receptores para FSH, los FSHr; son secretoras de estrógenos
En el folículo secundario, existe cooperación endocrina entre las células de la granulosa y las
de la TECA interna:
La aromatasa enzima sintetizada por las células de la granulosa, interviene en la conversión de
androstenediona en estrógenos:
1) Sobre las células de la teca induce aumento de síntesis de LHr: formación de
androstenediona a partir de LH
2) Sobre las células granulosas induce aumento de FSHr: paso de androstenediona a
estrógenos
3) Los estrógenos van a tejidos y células diana
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
4. Folículo terciario
A medida que aumenta el líquido folicular, las pequeñas lagunas confluyen hasta constituir una
laguna única, el antro. En este momento el folículo se denomina terciario
COMPONENTES:
-
Ovocito I: detenido en dictiotene en posición
excéntrica
Membrana pelúcida: más gruesa
Células de la granulosa
Cavidad antral
Corona radiante
Disco/cúmulo prolígero
Membrana granulosa
Teca (interna y externa)
Los estrógenos sobre las células de la granulosa en los folículos terciarios inducen a la síntesis
de LHr
5. Folículo madura/de Graaf
Días 12 a 14. Es el de mayor tamaño (≈20 mm Ø). Antes de la ovulación hace prominencia en la
superficie del ovario
COMPONENTES
-
-
Ovocito I: excéntrico
Células de la granulosa: se redistribuyen como en el folículo terciario
➢ Región del cúmulo ovígero
➢ Región de células de la granulosa que revisten la pared
del folículo
➢ Corona radiante (capa de células de la granulosa que
rodean la membrana pelúcida)
Antro folicular
Líquido folicular: menos viscoso, rico en ácido hialurónico,
esteroides, gonadotropinas, factores de crecimiento
Teca: muy desarrollada
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
DINÁMICA FOLICULAR
Reclutamiento primario
Desde que se forman los folículos primordiales, pueden agruparse desde su estado de reposo e
iniciar la fase de crecimiento, es un proceso continuo desde el desde el quinto mes de vida
intrauterina
➢ Actúan factores locales estimulando el crecimiento de estos folículos, es un proceso
independiente de gonadotropinas
Reclutamiento cíclico
Después de la pubertad y durante el ciclo ovárico, se selecciona un grupo “cohorte ” de
folículos preantrales que prosiguen su crecimiento (es una fase de crecimiento acelerado)
➢ Es un proceso dependiente FSH
La selección y dominancia del folículo se establece en el folículo una semana antes de la
ovulación (momento preovulatorio)
➢ En el momento preovulatorio el dominante tendrá LHr y elevadas cantidades de FSHr
Atresia folicular: proceso degenerativo que se
inicia en cualquier estadio del desarrollo folicular
(apoptosis).
Los folículos atrésicos tienen un aspecto
histológico variable según el estadio evolutivo
38 horas antes de la ovulación la elevada concentración de estrógenos induce una liberación
súbita de LH por retrocontrol positivo
El pico de la LH provoca una serie de cambios en las estructuras foliculares que
desencadenarán la ovulación:
1. Retracción de las largas prolongaciones de las células granulosas próximas al ovocito y
desestabilización de las uniones de nexo entre ambas células (desconexión)
2. Deja de actuar el factor inhibidor de la maduración sobre el ovocito I y en consecuencia se
reinicia la 1º división meiótica: se forma ovocito II y un corpúsculo polar que queda entre
la membrana del ovocito y la membrana pelúcida (espacio perivitelino)
3. El ovocito II inicia la 2ª división meiótica y se detiene en metafase II si no hay fecundación
4. Maduración citoplasmática del ovocito y reorganización de organelas citoplasmáticas
Antes de la ovulación:
Aumenta la síntesis de ácido hialurónico en respuesta a LH y FSH y en consecuencia aumenta el volumen
folicular y se desagregan las células del disco prolígero quedando separadas de la corona radiante
Las células granulosas del cúmulo se desagregan, liberándose las células de la corona radiante que
rodean al Ovocito, que ya ha iniciado la 2ª división meiótica y se detendrá en Metafase II
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
OVULACIÓN
Previo a la ovulación el folículo maduro (15 20 mm) hace protrusión en la superficie del ovario
y forma el estigma
FASE LUTÉNICA
En ella ocurre la formación del cuerpo lúteo a expensas de las células de la granulosa, células
tecales, capilares y tejido conjuntivo
1. Fase de rotura folicular (días 1 y 2 tras la ovulación)
La capa de células de la granulosa y las tecales se pliegan
Desaparece la membrana granulosa que está interpuesta entre ambos tipos de células
Penetra sangre debido a la rotura de capilares procedentes de la teca interna. La sangre fluye
hacia la cavidad antral , formándose un coágulo central transitorio
2. Fase de vascularización (días 3 a 4 tras la ovulación)
Sustitución del coágulo central por tejido conectivo, a modo de cicatriz.
Reorganización y formación de nuevos capilares de la teca interna hacia la
granulosa, permitiendo que esta capa de células quede vascularizada
Transformación progresiva de las células de la teca interna y de la granulosa en
células luteínicas, mediante el proceso de luteinización
3. Fase de maduración (días 5 a 9 tras la ovulación)
Se completa la luteinización, formándose el cuerpo lúteo maduro
El cuerpo lúteo es una glándula de secreción interna, de patrón cordonal, encargada de
sintetizar esteroides (progesterona y en menor cantidad estrógenos)
4. Fase re regresión
El aumento de progesterona y estrógenos, sintetizados en el cuerpo lúteo, inhibe la secreción
de LH y FSH
Si no hay fecundación e implantación la disminución de LH (por debajo de un umbral crítico),
induce la degeneración o involución del cuerpo lúteo, el cual entra en fase de regresión,
transformándose en cuerpo albicans
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
CICLO ENDOMETRIAL
Cambios que suceden cada 28±2 días en la capa funcional del endometrio, inducidos por
estrógenos y progesterona
FASES:
1.
2.
3.
4.
Menstrual (días 1 a 4/5)
Proliferativa/estrogénica (días 5 a 15)
Secretora/luteínica/progestacional (días 15 a 26)
Isquémica/premenstrual (días 28 a 26)
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 32
GAMETOS Y TRANSPORTE
ÓVULO
El óvulo es una célula inmóvil con dotación cromosómica 22+X
Su viabilidad es de 24 horas aproximadamente, contiene al ovocito detenido en metafase II
(n,2c)
CARACTERÍSTICAS CITOLÓGICAS
Presenta las siguientes partes:
-
Organelas y principios inmediatos
Gránulos corticales
Membrana pelúcida
Microvellosidades: con receptores para el
espermatozoide
Láminas anilladas
Láminas anilladas
TRANSPORTE
El recorrido es desde el ovario al oviducto/Trompa de Falopio hasta llegar a la cavidad uterina
Infundíbulo (fimbrias): presenta fimbrias, en esta porción es en la que cae el ovocito II con la
membrana pelúcida en un primer momento
Ampolla: el ovocito será fecundado a este nivel
Istmo: El espermatozoide se capacita para fecundar a este nivel
Segmento intramural: Es la desembocadura de la trompa en el útero
Tras la ovulación, el ovocito una vez captado por
las fimbrias y es transportado pasivamente
favorecido por el movimiento de los cilios que
baten hacia la cavidad uterina: estrógenos y
progesterona, y los movimientos peristálticos de
la trompa.
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
ESPERMATOZOIDE
El espermatozoide es una célula móvil con dotación cromosómica 22+X (ginospermios) o 22+Y
(androspermios)
Su viabilidad es de hasta 80 horas después de la eyaculación
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS
Su estructura básica es cabeza y cola
Cabeza
Contiene al núcleo y al acrosoma
Cola
•
•
•
•
Cuello corto: contiene el centriolo proximal y 9 columnas segmentadas
Pieza intermedia (extremo proximal del flagelo): contiene 9 fibras densas, la vaina
mitocondrial y membrana plasmática
Presenta axonema 9 tripletes + 2
Pieza principal: contiene 7 fibras densas, una vaina fibrosa y membrana plasmática
Presenta axonema
Pieza terminal: contiene axonema y membrana plasmática
DEPÓSITO Y TRANSPORTE DE LOS ESPERMARTOZOIDES: VÍAS ESPERMÁTICAS
Liberados los espermatozoides en la luz de los túbulos seminíferos, atraviesan los túbulos
rectos y la rete testis y se dirigen a los conductos eferentes; a través de estos, alcanzan el
epidídimo, en cuya cola se almacenan hasta la eyaculación; en la eyaculación se expulsan a
través del conducto deferente y uretra
En el recorrido hay unas glándulas genitales que
segregan el líquido seminal:
•
•
•
Vesículas seminales
Próstata
Glándulas bulbouretrales
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
MODIFICACIONES EN LOS ESPERMATOZOIDES PARA ADQUIRIR LA CAPACIDAD FECUNDANTE
El proceso que incluye varias etapas :
1. Maduración: en el epidídimo
2. Activación de la motilidad: durante la eyaculación
3. Capacitación: en el istmo de la Trompa de Falopio
Maduración:
Se reabsorbe el líquido testicular y se eliminan espermatozoides anómalos por fagocitosis
Proceso de maduración bioquímica:
✓
✓
✓
✓
Modificación de dominios moleculares de la membrana
Estabilización de la cromatina condensada
Adquisición de movilidad anterógrada
Quedan envueltos por glicoproteínas segregadas por las células epididimarias
La cola del epidídimo es la zona de depósito de espermatozoides maduros.
Transporte por las vías femeninas:
Comienza por la vagina, el espermatozoide recorre el cuello uterino para llegar a la cavidad
uterina (llegan unos 106 espermatozoides) y se dirigen hacia la trompa de Falopio (hasta su
tercio externo llegan de 300 a 500 espermatozoides)
Los espermatozoides pasan por las trompas de Falopio mediante mecanismos de natación y
contracciones tubáricas; solo un pequeño número de espermatozoides se sitúa cerca del óvulo
en el momento adecuado
Captación:
Es un proceso complejo, muy importante para la fecundación, que consiste en modificaciones
bioquímicas de la membrana plasmática que permitirán al espermatozoide:
•
•
•
Reconocer la membrana pelúcida del ovocito
Sufrir la reacción acrosómica
Reconocer a la membrana del ovocito
Inducida por las secreciones femeninas (factores inductores) la membrana plasmática del
espermatozoide:
✓ Adquiere nuevos receptores específicos
✓ Aumenta su fluidez gracias a cambios en la distribución y composición de fosfolípidos y
reducción de colesterol
✓ Se produce una gradual eliminación y/o alteración de las glicoproteínas periféricas
Los espermatozoides adquieren movimientos muy enérgicos (hiperactivación) son cambios en
el modelo de movimiento como consecuencia de la capacitación:
✓ Incremento de la asimetría y de la amplitud de la curvatura flagelar
✓ Baja progresión
✓ Aumento del empuje generado por el flagelo
La hiperactivación favorece que un número limitado de espermatozoides puedan llegar a la
ampolla y tomar contacto y atravesar las envolturas ovulares
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 33
FECUNDACIÓN
Es el proceso biológico a través del cual se unen los gametos masculino y femenino para dar
lugar al cigoto
Ocurre en las 24 horas después de la ovulación
TIPOS:
•
•
Natural
Asistida a través de técnicas de reproducción asistida
Efectos de la fecundación
✓
✓
✓
✓
Restablece la dotación cromosómica diploide (2n) en el cigoto
Determina el sexo genético
Reúne los caracteres hereditarios maternos y paternos en el cigoto
Desencadena la segmentación
La fecundación implica una serie de procesos celulares y moleculares:
FENÓMENOS ANTERIORES A LA PENETRACIÓN DEL ESPERMATOZOIDE
1. Paso de los espermatozoides a través de la corona radiante
Los espermatozoides mediante la actividad local de la hialuronidasa disgregan las uniones
entre las células de la corona radiante: sus movimientos hiperactivos de éstos contribuyen a
atravesarla
La proteína PH20 anclada a la membrana plasmática del
espermatozoide, es la que presenta actividad hialuronidasa, esta
actividad permite la penetración del espermatozoide a través de la
corona radiante
2. Reconocimiento y unión de espermatozoides a la zona pelúcida
La proteína ZP3 de la membrana pelúcida interactúa con una proteína receptora de la
membrana plasmática del espermatozoide que reconoce a O-oligosacáridos de ZP3
Como consecuencia de estas interacciones, en el espermatozoide aumentan la concentración
de calcio y el pH citosólico y se fosforilan proteínas que desencadenan los procesos
moleculares que dan lugar a la reacción acrosómica
3. Reacción acrosómica
Se fusionan las membranas plasmática y acrosómica externa, a
intervalos regulares y se forman vesículas mixtas, que se desprenden
liberándose las enzimas contenidas en el acrosoma (acrosina e
hialuronidasa)
Queda expuesta la membrana acrosómica interna
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
4. Penetración del espermatozoide a través de la zona pelúcida
El espermatozoide queda anclado a la membrana pelúcida mediante la interacción de la
proteína PH20, presente en la membrana acrosómica interna, con proteína
ZP2 de la membrana pelúcida
La acrosina liberada en la reacción acrosómica crea un pequeño túnel en la
membrana pelúcida
Este pequeño túnel es atravesado por el espermatozoide, gracias a la fuerza
mecánica proporcionada por el movimiento del flagelo, hasta llegar al espacio
perivitelino
5. Unión y fusión de la membrana plasmática del ovocito y la membrana plasmática del
espermatozoide
En este proceso intervienen la membrana postacrosómica del espermatozoide y la membrana
plasmática del ovocito II
En ambas membranas hay proteínas fusógenas complementarias entre sí (PH3O del
espermatozoide y el complejo integrina α 3,5,6 β1 y proteína CD9 del ovocito)
Como consecuencia ambas membranas establecen continuidad y penetra el espermatozoide
FENÓMENOS SIMULTÁNEOS A LA PENETRACIÓN DEL ESPERMATOZOIDE
1. Bloqueo de la polispermia
Bloqueo rápido o primario: ocurre debido a un cambio de potencial de la membrana
plasmática del ovocito (óvulo). Se inicia en la zona donde ha penetrado el espermatozoide y se
extiende radialmente
Bloqueo lento o secundario: ocurre debido a la reacción cortical**
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
**Reacción cortical: origina cambios definitivos en la zona pelúcida y en
la membrana plasmática que bloquean la polispermia
Se basa en la exocitosis de los gránulos corticales que inducen a:
•
•
Cambios en la membrana plasmática del ovocito, ya que se
incorporan componente de la membrana de los gránulos
Liberación de enzimas entre ellas una proteasa que elimina los
oligosacáridos de la ZP3 e hidroliza parcialmente la ZP2
Ambos hechos impiden que se produzcan interacciones con nuevos
espermatozoides (se impide la polispermia)
2. Reanudación de la meiosis II y formación del segundo corpúsculo polar
3. Activación metabólica del óvulo
Aumenta la permeabilidad de la membrana celular, se reactiva el metabolismo y se reanuda la
síntesis celular
Como consecuencia, aumenta el consumo de oxígeno
FENÓMENOS POSTERIORES A LA PENETRACIÓN DEL ESPERMATOZOIDE
1.
Degradación de elementos del espermatozoide excepto núcleo y centriolo
Solo queda la cabeza del espermatozoide dentro del óvulo
2. Formación de los pronúcleos femenino y masculino
Una vez finalizada la meiosis II y reorganizada la membrana nuclear, se forma el pronúcleo
femenino
Después, tendrá lugar la separación de protaminas del núcleo del espermatozoide; como
consecuencia, se produce una descondensación de la cromatina. Tras la unión de histonas se
forma el pronúcleo masculino
3. Replicación del ADN
El material genético pasa de ser (n, c) a ser (n, 2c)
Una vez que se replica el ADN, el centriolo se duplica apareciendo el primer centrosoma, y las
membranas de los pronúcleos se interdigitan
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
4. Singamia
Las membranas se fragmentan, quedando libres los cromosomas paternos y maternos. Será en
este momento en el que se mezclen los cromosomas paternos y maternos, constituyéndose el
cigoto
5. Anfimixis
Los cromosomas del óvulo y del espermatozoide se alinean sobre un solo huso metafásico.
Tras la alineación, tendrá lugar la primera división de segmentación
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 34
SEGMENTACIÓN
Es el proceso caracterizado por divisiones mitóticas sucesivas del cigoto, no acompañado de
crecimiento celular. En la especie humana es de tipo total y sub-igual
Las células resultantes reciben el nombre de blastómeras
La segmentación transcurre durante el transporte del preembrión desde el lugar de
fecundación hasta el de implantación en el útero; comienza aproximadamente 30 horas
después de la fecundación
Las divisiones mitóticas sucesivas dan lugar a células (blastómeras) que reducen su tamaño con
cada división debido a que el preembrión está rodeado de la membrana pelúcida
FENÓMENOS MORFOLÓGICOS
1. Estado bicelular
Ocurre en el primer día, y aparecen las dos primeras blastómeras rodeadas
por la membrana pelúcida. Se pueden observar también los dos corpúsculos
polares
2. Compactación
En el estadio de 8 células las blastómeras pasan de ser redondeadas y con
pocas adherencias entre ellas a aplanarse y aumentar el contacto entre sí
estableciéndose uniones ocluyentes y nexo
3. Mórula
Masa celular interna
Las blastómeras continúan dividiéndose y aproximadamente 3 días después de la fecundación,
forma tejidos del embrión
forman una mórula
El pre-embrión humano llega a la cavidad uterina en fase de
mórula a los 4 días
Masa celular externa
forma el trofoblasto
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
4. Cavitación: blastocisto
Comienza a penetrar líquido entre los espacios intercelulares de la masa celular interna y de
forma gradual, estos espacios confluyen y forman una cavidad denominada blastocele
Las blastómeras de la zona apical (zona más superficial) se unen por uniones ocluyentes,
mientras que debajo se unen por uniones comunicantes
Polo embrionario
Polo abembrionario
ESTADIO DE BLASTOCISTO:
Desaparece la membrana pelúcida y se produce especialización de blastómeras en dos linajes
celulares distintos:
•
En la capa epitelial externa: trofoblasto
La porción del trofoblasto adosada al embrioblasto es el trofoblasto embrionario/polar y el
resto es el trofoblasto parietal/mural
•
En la masa celular interna: islote germinativo/embrioblasto
El blastocisto en la cavidad uterina se desprende de la membrana pelúcida
para preparar la implantación (rompe la membrana pelúcida)
FUNCIONES DE LA MEMBRANA PELÚCIDA
Antes de la formación del cigoto:
✓ Barrera selectiva que sólo permite el paso de espermatozoides de la misma especie.
✓ Evita la polispermia tras la penetración del espermatozoide.
Una vez formado el cigoto:
✓ Impide que se disocien las blastómeras en las primeras etapas del preembrión.
✓ Filtro que permite el paso de al preembrión de sustancias secretadas por la trompa.
✓ Impide la implantación prematura del preembrión en la pared de la trompa uterina.
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
Establecimiento de los ejes corporales anteroposterior y dorsoventral
La orientación anteroposterior es dirigida por la posición del 2º corpúsculo polar y se establece
en el estadio bicelular. Este eje recorre el plano entre las dos primeras blastómeras
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 35
IMPLANTACIÓN
Proceso mediante el cual el preembrión, en fase de blastocisto, se pone en contacto y se
introduce en el espesor de la mucosa uterina/endometrio
La implantación, en la especie humana ocurre en el fondo uterino, en el tercio superior de la
cara posterior
COMPONENTES DEL ENDOMETRIO
•
•
•
•
•
•
Epitelio de revestimiento con células ciliadas y secretoras
Glándulas endometriales
Estroma conjuntivo
Células
Matriz extracelular
Vasos sanguíneos (arterias y venas)
ZONA BASAL: no se modifica por cambios en los niveles hormonales y no se pierde en la
menstruación. Está irrigada por las arterias basales
ZONA FUNCIONAL: sufre cambios a lo largo del ciclo endometrial, por influencia hormonal
(estrógenos y progesterona) y se desprende durante la menstruación. Está irrigada a través de
las arterias espirales
CICLO ENDOMETRIAL
Son los cambios que suceden cada 28±2 días en la capa funcional del endometrio, inducidos
por estrógenos y progesterona; presenta cuatro fases (relacionadas con el ciclo ovárico)
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
1. FASE MENSTRUAL (días 1 a 4/5)
Se produce el desprendimiento de la zona funcional
2. FASE PROLIFERATIVA/ESTROGÉNICA (días 5 a 15)
La fase proliferativa está regulada por los estrógenos que inducen al crecimiento de la mucosa
a partir de la zona basal
➢ FASE INICIAL: glándulas escasas, cortas y rectas y estroma denso.
➢ FASE FINAL: crecimiento importante de las glándulas que adoptan una trayectoria
tortuosa, epitelio alto y estroma más laxo
Continúa el desarrollo de las arterias espirales hasta alcanzar un espesor de unos 5mm
3. FASE SECRETORA/LUTEÍNICA/PROGESTACIONAL (días 15 a 26)
La fase secretora está regulada por la progesterona
•
•
FASE INICIAL: (días 15 a 18) aumenta el espesor de la mucosa debido al incremento de
líquido en el estroma; continua el crecimiento glandular y vascular y la proliferación de
células del estroma
FASE MEDIA: (días 19 a 23) las glándulas son muy tortuosas casi en forma de tirabuzón.
Por acción de la progesterona se sintetizan y segregan glucoproteínas y glucógeno. Los
vasos están muy desarrollados. Ocurre la edematización (transformación de las células del
estroma)
La mucosa llega a un espesor de hasta 7mm
•
FASE FINAL: (días 24 a 26) las glándulas tienen forma de sierra y las arterias espirales
presentan cambios degenerativos
En este momento se puede producir la implantación; si no hay implantación se volvería a la
fase menstrual pasando antes por la fase isquémica:
4. FASE ISQUÉMICA/PREMENSTRUAL (días 26 a 28)
Las hormonas segregadas por el cuerpo lúteo disminuyen hasta alcanzar niveles críticos
(regresión cuerpo lúteo)
Se producen cambios en la irrigación de las arterias espirales y la contracción intermitente de
estas arterias
Como consecuencia ocurre una isquemia de la zona funcional, anoxia y necrosis
DECIDUALIZACIÓN
Reacción decidual: (se inicia en la fase secretora media) consiste en la transformación de las
células del estroma endometrial con aumento de tamaño y una acumulación de glucógeno y
lípidos. Formándose las células deciduales
La decidualización se inicia en la zona de endometrio donde se implantará el pre-embrión y se
extiende al resto de la zona funcional del endometrio
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
FENÓMENOS ANTERIORES A LA IMPLANTACIÓN
En el endometrio:
Se producen modificaciones morfológicas y funcionales que convierten al endometrio en un
endometrio receptivo durante la ventana de implantación
Receptividad uterina: capacidad adquirida por el endometrio, que lo convierte en apto para la
correcta implantación del blastocisto (pre-embrión)
Ventana de implantación: periodo limitado de tiempo (de 24 a 48 horas) en el que el
endometrio se transforma en receptivo, coincide con los días 5 o 6 postovulatorios. Este
periodo abarca los días 20 y 21 dentro de la fase secretora media
MODIFICACIONES DE LAS CÉLULAS Y GLÁNDULAS DEL ENDOMETRIO
Ocurren en la fase secretora media, en los días 20 y 21 (ventana de implantación)
Las células del epitelio y las de las glándulas endometriales segregan glicodelina-a a la
cavidad uterina. La glicodelina-a es una glicoproteína que inhibe la respuesta inmunitaria
frente al pre-embrión que se va a implantar
Las glándulas endometriales aportan a la cavidad uterina, una secreción rica en glucógeno y
fructosa
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
MODIFICACIONES MORFOLÓGICAS DEL EPITELIO DE REVESTIMIENTO DEL ENDOMETRIO
Es el primer lugar de contacto con el pre-embrión
Las células epiteliales pierden en sus caras laterales las uniones tipo nexo y desmosomas
Las microvellosidades de la superficie apical desaparecen y en su lugar se forman
microprotusiones, los pinópodos, que representan el marcador morfológico más importante
de la receptividad endometrial ya que permiten el contacto directo de las células epiteliales
con el trofoblasto
Las células epiteliales presentan en su superficie apical:
•
•
•
Glicoproteínas: mucina asociada a la membrana (MUC-1) que impide la adhesión directa
del blastocisto al epitelio
Receptores de interleucina-1 (IL-1) fundamentales para la implantación
Receptores para Integrinas con una subunidad b3
En el blastocisto:
Ocurre la pérdida de la membrana pelúcida, este proceso es llamado eclosión
Aumenta el tamaño del blastocisto y su superficie es adherente: presenta IL-1 en la
superficie del polo embrionario
El trofoblasto segrega gonadotropina coriónica humana (HCG) y otros factores
En cuanto a los antígenos del blastocisto:
•
•
No expresa los antígenos de histocompatibilidad clásicos y por tanto no son reconocidos
como extrañas por las células maternas (no se produce rechazo inmunológico)
Expresa el antígeno de histocompatibilidad HLA-G que es menos inmunogénico y está
relacionado con la tolerancia inmunológica
FASES DE LA IMPLANTACIÓN
PERIODO PREIMPLANTATORIO
1. Aposición
Es el proceso de contacto del blastocisto con el endometrio, es
una unión débil, el blastocisto con su polo embrionario
orientado hacia la superficie del epitelio
La superficie apical del epitelio está cubierta por MUC-1 y
receptores de IL-1 que permiten la unión con el blastocisto (que
tiene IL-1)
En esta fase contactan los pinópodos del epitelio y las
microvellosidades del trofoblasto embrionario/polar
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
PERIODO IMPLANTATORIO
2. Adhesión
Es una unión firme en la que interviene numerosas células; se produce
la unión integrina con subunidad b3con su receptor del endometrio
En esta fase la MUC-1 es escindida localmente, para permitir la unión de
la integrina a su receptor
Posteriormente el trofoblasto inicia el desplazamiento entre las células
epiteliales
3. Invasión
Las células del trofoblasto embrionario se introducen entre las células
del epitelio endometrial
Se reduce el número de desmosomas lo que facilita la penetración
Las prolongaciones de las células del trofoblasto se introducen entre las
células del epitelio endometrial y atraviesan la membrana basal:
-
En el estroma se produce la reacción decidual
El trofoblasto invade el estroma endometrial
TIPOS DE DECÍDUA
L a decidua es la recubierta uterina (endometrio) específicamente durante la gestación; es la
capa funcional del endometrio, el cual da origen a la porción materna de la placenta.
En el segundo mes de embarazo de diferencian tres tipos:
DECIDUA BASAL: se encuentra entre el preembrión y el resto de la pared uterina y más tarde
constituirá la placenta
DECIDUA CAPSULAR: separa el embrión de la cavidad uterina
DECIDUA PARIETAL: cubre las paredes del útero
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
DIÁLOGO ENTRE PREEMBRIÓN Y DECÍCUA: EQUILIBRIO DE FUERZAS
Son procesos que ocurren una vez implantado el blastocisto, con un pre-embrión de
aproximadamente 7 días y medio y que permite al blastocisto quedar plenamente incluido en
la pared uterina a los 10 días de la fecundación
En el estroma se produce la reacción decidual, que forma la decídua; la decidua forma
citoquinas y factores de crecimiento. Estos sustancias regulan al trofoblasto:
•
Segrega HCG, HPL y proteasas; estas sustancias se encargan de:
- Proliferación y diferenciación del trofoblasto
- Controlan la invasión
• Progresa la decidualización
Las proteasas producen la disociación del estroma endometrial
La HCG promueve el mantenimiento del cuerpo lúteo durante el inicio del embarazo causando
que éste secrete la hormona progesterona.
La función de la HPL consiste en modificar el metabolismo de las mujeres durante el embarazo
para facilitar el aporte de energía al feto.
El trofoblasto induce a la producción de sustancias vasodilatadoras
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 36
DISCOS EMBRIONARIOS
A partir del embrioblasto se van a formar hojas blastodérmicas que según su número
constituirán discos bilaminares o trilaminares
Disco bilaminar
Se denomina disco bilaminar al conjunto de las dos hojas blastodérmicas interna y externa
(hipoblasto y epiblasto)
Se diferencian a partir del embrioblasto del blastocisto
FORMACIÓN DEL DISCO BILAMINAR
La formación del disco bilaminar comienza, aproximadamente en el día 6, después de que el
blastocisto, en su polo embrionario, se haya puesto en contacto con el endometrio.
El primer signo de diferenciación del disco es la formación de un estrato de células cúbicas el
hipoblasto/hoja blastodérmica interna
El hipoblasto se forma por segregación de las células del embrioblasto que lindan con el
blastocele.
Posteriormente el resto del embrioblasto se dispone formando una capa de células cilíndricas,
que constituye el epiblasto
Hacia el día 7 el preembrión contiene ya el disco bilaminar completamente formado:
epiblasto+hipoblasto
Tras la formación del disco bilaminar, se forman dos vesículas embrionarias:
1. VESÍCULA AMNIÓTICA
Inicia su formación hacia el día 7 del desarrollo (hasta ese momento las células del epiblasto
estaban en contacto con el trofoblasto)
Aparecen unas pequeñas cavidades que formaran la cavidad amniótica; en la que el suelo será
el propio epiblasto y el techo será unas células planas llamadas amnioblastos que proceden del
epiblasto
Al conjunto de la cavidad más todo el revestimiento es lo que se conoce como vesícula
amniótica/amnios
2. SACO VITELINO PRIMARIO
Inicia su formación con después al amnios, y está totalmente formado en el pre-embrión de 9
días.
Se constituye a partir de la proliferación de células del hipoblasto, que se desplazan por
debajo del trofoblasto y forman la membrana de Heuser/endodermo parietal o
extraembrionario
El saco vitelino primario está delimitado por el hipoblasto (techo) y la membrana de Heuser
(pared)
Su cavidad es la cavidad vitelina/exocelo
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
MESODERMO EXTRAEMBRIONARIO
Una vez formada la membrana de Heuser, sus células se dividen y se segregan disponiéndose
entre la pared del saco vitelino y el trofoblasto.
Estas nuevas células forman el mesodermo extraembrionario, dispuesto a modo de red con
numerosas cavidades, que al principio son pequeñas y después aumentan de tamaño.
Hacia el día 12, estas cavidades confluyen dando lugar al celoma extraembrionario,
replegándose el mesodermo extraembrionario a las paredes
Finalmente, el mesodermo extraembrionario recubre el amnios y el saco vitelino, y formará
parte de las vellosidades coriónicas. Es un tejido de soporte, relleno y nutrición, porque a
partir de un determinado momento se vasculariza
Aumenta el espacio
entre las cavidades
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
Disco trilaminar
El disco trilaminar se forma durante la tercera semana del desarrollo, a partir del disco
bilaminar, gracias a:
-
La formación de una nueva hoja blastodérmica: el mesodermo intraembrionario
La modificación de las preexistentes
Se conoce como gastrulación al proceso que establece la formación de las tres capas
germinativas
FORMACIÓN DEL DISCO TRILAMINAR: GASTRULACION
Se debe a una proliferación celular intensa
Como consecuencia, se producen grandes migraciones celulares asociadas a movimientos
morfogenéticos o topogenéticos y, los grupos celulares resultantes, interaccionan entre sí
provocando fenómenos de inducción
Determina el inicio de la morfogenia del embrión y su orientación axial
Comienza con la formación de la línea primitiva en la superficie del epiblasto
Hacia el día 15:
En la superficie del epiblasto, en su zona central y a nivel caudal, se
produce una activa proliferación celular que sobresale hacia la cavidad
amniótica y que da lugar a la línea primitiva (al principio es una línea
tenue)
Una vez que aparece la línea primitiva ya pueden identificarse los ejes
craneocaudal e izquierdo y derecho del preembrión
Hacia el día 16:
Las células epiblásticas proliferan, se hunden, y desplazan hacia
un espacio existente entre epiblasto e hipoblasto.
Durante este desplazamiento cambian de forma y constituyen
nuevas capas de células ventrales al epiblasto. Este hundimiento
celular en la línea primitiva da como resultado la formación de un
surco: el surco primitivo
En el extremo craneal o cefálico de la línea aparece un
engrosamiento llamado nódulo primitivo/de Hensen, en cuyo
centro aparece la fosita primitiva/blastoporo
La línea primitiva es un centro de organización y de distribución celular que constituye:
A partir del epiblasto y el hipoblasto: una capa intermedia denominada mesodermo
intraembrionario. Las células proliferan abundantemente y emigran siguiendo una
dirección lateral y cefálica.
•
•
Lateralmente llegan hasta el mesodermo extraembrionario.
Las que siguen la dirección cefálica forman la lámina cardiogénica
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
Al final del día 16:
El mesodermo intraembrionario forma una hoja completa en el embrión humano
La capa superior (restos del epiblasto) pasa a llamarse ectodermo embrionario
La capa inferior, que ha desplazado al hipoblasto original, se llama endodermo embrionario
De esta manera se forma disco trilaminar
ESQUEMA FORMACIÓN DE LA LÍNEA PRIMITIVA EL DÍA 15
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 37
ANEXOS EMBRIONARIOS
Los anexos embrionarios/membranas fetales son estructuras que permiten que se mantenga
una estrecha relación entre la madre y el embrión durante la vida intrauterina, son
imprescindibles para que el embrión pueda sobrevivir y desarrollarse
Los anexos embrionarios son:
•
•
•
•
•
Trofoblasto (forma el corion)
Amnios
Saco vitelino
Alantoides
Pedículo de fijación que (forma el cordón umbilical)
Anexos derivados de la masa
celular interna
TROFOBLASTO
El trofoblasto está presente en el blastocisto y se diferencia en
dos porciones:
•
•
Trofoblasto embrionario/polar
Trofoblasto parietal/mural
En la fase de invasión de la implantación tiene lugar la
diferenciación del trofoblasto en citotrofoblasto y
sincitiotrofoblasto
SINCITIOTROFOBLASTO
Las células del sincitio constituyen una masa citoplasmática con múltiples núcleos y presentan
en su superficie microvellosidades y citoplasma electrodenso. Tiene una gran capacidad de
fagocitosis y pinocitosis.
Estas células sintetizan hormonas proteicas como el lactógeno placentario (HPL), la
gonadotropina coriónica humana (HCG) y esteroides (progesterona y estrógenos)
CITOTROFOBLASTO
Se caracteriza por estar formado por células con un núcleo central, cromatina laxa ,
abundantes organelas de síntesis y gran capacidad de división.
Sintetizan progesterona y lactógeno placentario (HPL)
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
DIFERENCIACIÓN DEL TROFOBLASTO
La célula precursora del trofoblasto es el citotrofoblasto. Cuando se divide, una de las células
constituye la población de reserva de citotrofoblasto y la otra pasa a formar:
a) El sincitiotrofoblasto mediante fusión de sus membranas con las demás células sincitiales
b) El trofoblasto que formará parte de la cubierta citotrofoblástica en la decidua basal
c) El trofoblasto invasor que modificará las arterias espirales
EVOLUCIÓN DEL TROFOBLASTO DURANTE LA IMPLANTACIÓN
1. Periodo lacunar
Aproximadamente en el día 9 y con el embrión incluido en el espesor de la mucosa uterina,
aparecen en el sincitio espacios lacunares que confluirán formando hendiduras
Las células sincitiales invaden el estroma endometrial. Los capilares maternos aparecen
dilatados por la acción de sustancias vasodilatadoras secretadas por las células del trofoblasto
y adoptan forma de sinusoides.
Por efecto de proteasas la pared de estos capilares se rompe y la sangre materna entra hacia
los espacios lacunares del sincitio
En el día 12, se establece el primer contacto de la sangre materna con una estructura
trofoblástica del preembrión
Lámina + trofoblasto=corion
2. Periodo trabecular
Día 13: (vellosidades primarias) prolongaciones digitiformes que se extienden en dirección a la
decidua desde el corion
Al principio de la tercera semana: (vellosidades secundarias) presentan un eje mesodérmico
procedente de la somatopleura
Al final de la tercera semana: (vellosidades terciarias) debido a la vascularización, cada
vellosidad presenta en su eje central un sistema arterio-capilar-venoso
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
Barrera placentaria= mesodermo vascularizado + citotrofoblasto + sincitiotrofoblasto
En la cuarta semana ya se ha establecido una compleja red vascular que facilita los
intercambios de gases, nutrientes y productos metabólicos de desecho
Cubierta citotrofoblástica
DISTRIBUCIÓN Y TOPOGRAFÍA DE LAS VELLOSIDADES TERCIARIAS
Hacia el 3º mes, se produce un marcado desarrollo de las
vellosidades del polo embrionario
Las vellosidades comienzan a formarse en el polo embrionario y
se van extendiendo al vegetativo, pero poco a poco en el corion
vegetativo irán desapareciendo:
•
•
Corion frondoso en el polo embrionario
Corion leve/calvo en el polo vegetativo
Corion frondoso + decidua basal = placenta
MODIFICACIONES MORFOLÓGAS DEL TROFOBLASTO DURANTE LA GESTACIÓN
MODIFICACIONES MORFOLÓGICAS EN LA DECIDUA BASAL A CARGO DEL TROFOBLASTO:
1. Formación de la cubierta citotrofoblástica externa (al principio del segundo mes)
Se forma gracias a la proliferación de células citotrofoblásticas, las cuales atraviesan el ápice
de la vellosidad contactan con la decidua y se extienden lateralmente
2. Plegamiento a nivel de la decidua y formación de tabiques placentarios (cuarto y quinto
mes)
3. Formación de la cubierta citotrofoblástica interna
Desde la cubierta citotrofoblástica externa emigran células citotrofoblásticas y forman esta
segunda cubierta
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
MODIFICACIONES MORFOLÓGICAS DE LAS ARTERIAS ESPIRALES
Las células trofoblásticas del trofoblasto invasor se dividen, invaden las arterias espirales y
modifican las paredes de éstas.
El resultado es la formación de las arterias uteroplacentarias; estas presentan mayor
diámetro, baja resistencia y un aumento significativo del flujo sanguíneo materno hacia el
espacio intervelloso
MODIFICACIONES MORFOLÓGICAS EN LA DECIDUA
Ocurren desde el cuarto mes hasta el final de la gestación
Las células citotrofoblásticas de las cubiertas involucionan formando:
•
•
Membrana de Nitabuch: depósitos de citotrofoblasto remanentes en la decidua basal o
lado materno
Membrana de Rohr: interrupción de citotrofoblasto inmediatamente en contacto con las
vellosidades del lado materno.
MODIFICACIONES MORFOLÓGICAS DE LAS VELLOSIDADES TERCIARIAS
Al final del cuarto mes se produce una
pérdida gradual de citotrofoblasto, por lo
que ocurre un adelgazamiento del
mesodermo extraembrionario y una
reducción de la barrera
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
MODIFICACIONES MORFOLÓGICAS DE LAS VELLOSIDADES PLACENTARIAS
La vellosidades placentarias son desde el punto de vista estructural todas se consideran
terciarias. Pero podemos distinguir según su distribución y topografía: vellosidades de anclaje,
libres y tronco principal
FINAL DEL PRIMER TRIMESTRE
FINAL DEL SEGUNDO TRIMESTRE
FINAL DEL TERCER TRIMESTRE
Ocurre la involución del
citotrofoblasto:
- Disminución de la superficie
de mesodermo
extraembrionario.
- Aumento de capilares fetales
próximos a la superficie
Se produce una ramificación
máxima de las vellosidades y
un adelgazamiento de
citoplasma del
sincitiotrofoblasto
Las agrupaciones de núcleos del sincitiotrofoblasto forman los nudos sincitiales
MODIFICACIONES MORFOLÓGICAS DE LA BARRERA PLACENTARIA EN LAS VELLOSIDADES
TERCIARIAS
Esta barrera impide la mezcla de sangre materna y fetal y permite el intercambio de sangre
entre madre y feto
El grosor de la barrera varía según la evolución del embarazo, notándose un adelgazamiento
progresivo, que va desde más de 10 micras al inicio, hasta 1 a 2 micras hacia el final del
embarazo
Además, esta barrera tiene un comportamiento dinámico influido por el movimiento de la
sangre que ingresa en forma pulsátil al espacio intervelloso
El adelgazamiento de la barrera es a expensas de la desaparición progresiva del
citotrofoblasto, que se inicia desde la semana 16, quedando a partir del tercer trimestre
solamente el sincitiotroblasto. Ello explicaría la razón del mayor riesgo de infección vertical en
el tercer trimestre de la gestación
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TEMA 38
LA PLACENTA
La placenta es el órgano que permite la comunicación mami-feto través
del cordón umbilical
Tiene funciones múltiples básicas para el crecimiento y supervivencia
del feto en su vida intrauterina:
✓ Evitar que el sistema inmunológico de la madre rechace al feto
como un cuerpo extraño
✓ Adquirir el oxígeno y los nutrientes y eliminar los desechos del feto
Al referirnos a placenta a término, nos referimos a la placenta al final del embarazo o después
del nacimiento; tiene las siguientes medidas:
-
Diámetro: 15 – 25 cm
Espesor: 3 cm
Peso: 500 - 600 g
La placenta está formada por:
•
•
Componente materno: es una transformación de la membrana o mucosa uterina
Componente fetal: trofoblasto
El lado fetal de la placenta está compuesto por cientos de vasos sanguíneos entrecruzados. En
la evolución del trofoblasto se genera la placa coriónica con los distintos componentes
placentarios.
La porción materna (placa basal) es la parte más externa de la placenta, en contacto con la
pared uterina. Está formada por tejido embriónico y tejido materno (decidua basal con los
vasos y glándulas uterinas)
CARACTERÍSTICAS DE LA PLACENTA
•
•
•
•
Forma discoidea
Hemocorial (la sangre materna de los espacios intervellosos queda separada de la sangre
fetal por un derivado coriónico)
Caduca
Se localiza en la zona de implantación del blastocisto, cara posterior de la cavidad uterina
MORFOLOGÍA DE LA PLACENTA
1. Cara materna: en contacto con la decidua basal. Es de color rojo oscuro,
consistencia esponjosa y superficie rugosa.
En ella se pueden reconocer de 15 a 20 lóbulos/cotiledones separados
entre sí por surcos formados por los tabiques placentarios
2. Cara fetal: en ella se inserta el cordón umbilical. Es lisa y brillante
Se aprecian radialmente los vasos coriónicos y su superficie está cubierta
por el amnios
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
ESTRUCTURA DE LA PLACENTA
Corion frondoso + decidua basal = placenta
El corión frondoso y la decidua basal se organizan en dos placas:
•
•
Placa basal/decidual (parte materna)
Placa fetal/coriónica
El cotiledón materno es la unidad morfofuncional de la placenta. Un cotiledón está limitado
por tabiques placentarios, y se define como la porción de placenta que depende de un tronco
velloso principal.
PLACA BASAL
Es la parte de la placenta que está en la cara materna. Está formada por estroma endometrial
modificado, en el que distinguimos:
Células deciduales: derivadas del estroma del endometrio, forman una capa compacta de
células con abundantes lípidos y glucógeno
Revestimiento interno de sincitiotrofoblasto: rodea las vellosidades trofoblásticas que
contienen los vasos sanguíneos del feto
Estría/membrana de Rohr: depósito de fibrina en los espacios intervellosos.
Estría/membrana de Nitabuch: tejido fibrinoide que separa al corion frondoso de la decidua
basal y determina el límite de la placenta e impide que ésta invada el miometrio materno
Si la placenta invadiera el miometrio se formaría una placenta acreta que ocasiona grandes hemorragias durante el parto
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
TABIQUE PLACENTARIO
Tiene la misma estructura que la placa basal
PLACA FETAL/CORIÓNICA
Se observa el origen de un tronco velloso principal
procedente de la placa coriónica; desde fuera hacia dentro
podemos apreciar:
Un ribete de amnioblastos y a continuación el mesodermo
extraembrionario vascularizado
Restos de citotrofoblasto y revestida por sincitiotrofoblasto
y depósitos de sustancia fibrinoide
VELLOSIDADES PLACENTARIAS
Desde el punto de vista estructural todas las vellosidades son terciarias, las primeras surgen de
la placa coriónica y pertenecen al tronco velloso principal
El tronco velloso principal se tronco se ramifica dando vellosidades de segundo y tercer orden
(vellosidades libres) que están flotando en la sangre materna en los espacios intervellosos.
Las vellosidades de anclaje que se insertan en la placa basal y a veces en un tabique
Las vellosidades libres se localizan en los espacios intervellosos.
A medida que progresa la gestación, las vellosidades libres se alargan y ramifican de forma que
son mayoritarias las vellosidades terminales (función de conexión)
En general, las vellosidades serán cada vez más delgadas
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
CIRCULACIÓN PLACENTARIA
En la circulación placentaria intervienen:
1. Vellosidades
2. Espacios intervellosos
3. Vasos endometriales
➢ Las vellosidades libres presentan un sistema de capilares venosos por donde circula
sangre fetal.
➢ Los espacios intervellosos contienen sangre materna procedente de las arterias
uteroplacentarias
➢ Los vasos endometriales presentan un sistema de arterias y venas
CIRCULACIÓN FETAL:
Del feto sale sangre desoxigenada. Donde el cordón umbilical sale del feto, las arterias se
dividen en vasos de disposición radiada y se ramifican libremente en la placa coriónica antes
de entrar en las vellosidades
Dentro de la vellosidad, los vasos sanguíneos forman un sistema arterio-capilar-venoso de
modo que la sangre fetal queda muy cerca de la materna. En estado normal no hay mezcla de
sangre materna y fetal**
La sangre una vez oxigenada pasa a la venas de paredes delgadas que siguen a las arterias y
retorna a las sitios de inserción del cordón umbilical donde convergen formando la vena
umbilical
CIRCULACIÓN MATERNA:
La sangre materna oxigenada entra en los espacios intervellosos a través de las arterias
espirales que se abren en estos espacios. El flujo es pulsátil a manera de chorros pudiendo
ascender hasta la placa coriónica
Cuando desaparece la presión sanguínea, ésta fluye lentamente alrededor de las superficies de
las vellosidades permitiendo el intercambio de productos metabólicos, gases, etc. con la
sangre fetal
Por último, la sangre desoxigenada llega a la placa decidual y desemboca en las venas
endometriales
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
**Barrera placentaria
Son los tejidos que actúan de barrera en las vellosidades y que separan la sangre materna de la
fetal. La barrera placentaria está formada por:
•
•
•
•
•
Sincitiotrofoblasto. A partir del cuarto mes ha
desaparecido el citotrofoblasto.
Membrana basal del sincitiotrofoblasto
Mesodermo extraembrionario muy adelgazado y con
numerosos vasos
Membrana basal endotelial
Endotelio del capilar fetal
En muchos casos, los capilares fetales están tan próximos a la
superficie de la vellosidad, que en ellos el estroma desaparece,
las membranas fetales se fusionan y la barrera queda tan sólo
constituida por tres capas: sincitio, membrana basal (las dos
anteriores fusionadas) y endotelio capilar
MODIFICACIONES DE LA PLACENTA MADURA
En una gestación normal aparecen una serie de modificaciones que al principio no adquieren
mucha importancia pero que si se alargan en el tiempo pueden alterar las funciones de
intercambio:
•
•
•
Depósitos de sustancia fibrinoide que ya había pero pueden darse en lugares no deseables
de manera que pueden alterar porciones de placenta
Modificación de la barrea placentaria. Debido al engrosamiento y desorganización de la
membrana basal
Depósitos de calcio
FUNCIONES DE LA PLACENTA
1. De intercambio
RESPIRATORIA: intercambio de gases
NUTRITIVA: agua, glucosa, aminoácidos, ácidos grasos, péptidos, minerales, vitaminas, etc.
EXCRETORA: productos de desecho metabólico
2. Endocrina (síntesis de hormonas)
Esteroideas: progesterona, estrógenos
Polipeptídicas: gonadotropina coriónica humana (HCG), lactógeno placentario humano (HPL)
La placenta sintetiza progesterona y necesita la colaboración de la corteza suprarrenal fetal
para la síntesis de estrógenos. Para ello, la progesterona se convierte en la corteza suprarrenal
fetal en andrógenos (DHEA/DHEAS) y son utilizados por la placenta para sintetizar estrógenos.
Esta colaboración entre la placenta y la corteza suprarrenal fetal es la base del concepto de
unidad fetoplacentaria
Leonor Amador Pérez
DESARROLLO HUMANO
3. Funciones defensivas
INMUNOLÓGICAS: transferencia de inmunidad pasiva gracias a la transferencia de
inmunoglobulina G
Frente a fármacos, agentes infecciosos y otros elementos
Impide el paso hacia el feto de numerosos microrganismos y sustancias, pero permite el paso
de algunas sustancias nocivas:
•
•
•
•
•
•
VIRUS (rubéola, citomegalovirus, herpes simple, varicela, y VIH), bacterias (Treponema) y
Protozoos (Toxoplasma)
Antibióticos: tetraciclinas, penicilina, sulfamidas
Ácido retinoico
Talidomida
Drogas
Alcohol
4. Síntesis de factores proteicos
Factores de crecimiento:
Epidérmico, transformante, del endotelio vascular y placentario. Estimulan la proliferación de
células trofoblásticas
Factor de crecimiento transformante (TGFb):
Producido principalmente por la decidua; ejerce un control clave sobre la proliferación,
migración e invasión de las células trofoblásticas