Diferenciación celular y cáncer
Un óvulo fecundado es una sola célula. Meses después, un bebé tiene neuronas, células musculares, glóbulos rojos y miles de tipos más. Todas salieron de esa primera célula y todas tienen el mismo ADN. ¿Cómo es posible? Y ¿qué pasa cuando una célula se olvida de las reglas y se divide sin parar? Esa es la historia del cáncer. Al final de la página volveremos a la pregunta del óvulo.
Mismo genoma, células distintas
La diferenciación celular es el proceso por el cual una célula menos especializada se convierte en un tipo de célula con una forma y una función específicas. Así, tu cuerpo tiene células especializadas: neuronas que mandan señales, células musculares que se contraen, glóbulos rojos que transportan oxígeno, células de la piel que forman una barrera.
La clave es que la forma sigue a la función. Una neurona tiene ramificaciones largas para conectarse con otras células. Un glóbulo rojo maduro no tiene núcleo y deja más espacio para la hemoglobina. Una célula muscular tiene muchas mitocondrias porque gasta mucha energía.
Las células madre (stem cells) son células que todavía no se han especializado y pueden dividirse y convertirse en varios tipos de células. Las del embrión pueden formar casi cualquier tipo. Las de la médula ósea de un adulto producen los distintos tipos de células de la sangre.
Define diferenciación celular*. Luego nombra un ejemplo de célula especializada en un animal y explica su función.
Define diferenciación celular. Luego nombra un ejemplo de célula especializada en un animal y explica su función.
Una célula de la piel humana y una célula nerviosa humana tienen el mismo ADN, pero se ven y funcionan de manera muy distinta. Explica en una o dos oraciones qué hace…
Una célula de la piel humana y una célula nerviosa humana tienen el mismo ADN, pero se ven y funcionan de manera muy distinta. Explica en una o dos oraciones qué hace diferentes a las dos células.
Expresión génica y factores ambientales
Casi todas las células de tu cuerpo contienen todo el genoma. Una excepción son los glóbulos rojos maduros, que pierden el núcleo (y su ADN) al madurar, aunque se formaron a partir de células con el genoma completo. Pero una célula no usa todos los genes a la vez. La expresión génica es el proceso de usar la información de un gen para fabricar una proteína (transcripción y traducción). La expresión génica diferencial significa que células distintas expresan genes distintos.
-
Una célula muscular expresa los genes de las proteínas que se contraen (actina y miosina).
-
Un glóbulo rojo en formación expresa el gen de la hemoglobina.
-
Una neurona expresa genes de canales y receptores para enviar señales.
Esas proteínas determinan la estructura y la función de la célula. Por eso la diferenciación no cambia el ADN: cambia qué genes están encendidos.
¿Qué decide qué genes se encienden?
Los factores ambientales que rodean a la célula influyen en ello:
-
Señales químicas de células vecinas (hormonas y otras moléculas). En un embrión, las células cercanas a un grupo emisor de señales reciben una concentración alta y forman un tejido. Las más lejanas reciben una concentración baja y forman otro.
-
Posición de la célula en el embrión.
-
Nutrientes, temperatura y oxígeno. Por ejemplo, en algunos reptiles la temperatura de incubación de los huevos influye en el sexo de las crías.
-
Contacto con otras células.
Todas las células de un embrión en desarrollo provienen de un óvulo fecundado. Explica cómo estas células pueden convertirse en células musculares, sanguíneas y…
Todas las células de un embrión en desarrollo provienen de un óvulo fecundado. Explica cómo estas células pueden convertirse en células musculares, sanguíneas y nerviosas aunque compartan el mismo genoma. Incluye en tu explicación el papel de la expresión génica.
Unos científicos que estudian un embrión de rana observan que las células cercanas a cierto grupo de células señalizadoras forman un tipo de tejido, mientras que las…
Unos científicos que estudian un embrión de rana observan que las células cercanas a cierto grupo de células señalizadoras forman un tipo de tejido, mientras que las células más lejanas forman otro. Explica cómo un factor ambiental, como una señal química de células vecinas, puede influir en el tipo en que se convierte una célula. Da otro factor ambiental que pueda afectar la diferenciación.
Vuelve al principio: un óvulo fecundado forma todos los tipos de células porque, a medida que se divide, cada célula recibe señales distintas y activa un conjunto diferente de genes, aunque todas conservan el mismo genoma.
Puntos de control y cáncer
El ciclo celular tiene puntos de control (checkpoints): momentos en los que la célula revisa si todo va bien antes de seguir. Por ejemplo, se revisa si el ADN está dañado o si se copió completo. Si hay un problema, unas proteínas detienen el ciclo para reparar el daño. Si no se puede reparar, la célula se autodestruye.
El cáncer es una enfermedad en la que las células pierden el control del ciclo celular y se dividen sin los controles normales. Ocurre así:
-
Una mutación daña un gen que controla el ciclo celular (por ejemplo, el de una proteína que detiene el ciclo cuando hay daño).
-
La célula sigue dividiéndose con ADN dañado y las hijas heredan la mutación.
-
Se acumulan más mutaciones y las células se dividen aún más rápido.
-
Se forma una masa de células llamada tumor.
Las mutaciones pueden tener causas muy distintas: radiación ultravioleta (quemaduras solares), humo del tabaco, ciertas sustancias químicas, algunos virus (como el VPH) o errores al copiar el ADN. Los agentes que causan mutaciones se llaman mutágenos.
Nombra el proceso en el que una célula se divide sin los controles normales y forma una masa de células llamada tumor. Indica si un tumor maligno o un tumor benigno…
Nombra el proceso en el que una célula se divide sin los controles normales y forma una masa de células llamada tumor. Indica si un tumor maligno o un tumor benigno puede propagarse a otras partes del cuerpo.
El ciclo celular tiene puntos de control que revisan si hay daño en el ADN antes de que la célula se divida. Una mutación inutiliza una proteína que normalmente detiene…
El ciclo celular tiene puntos de control que revisan si hay daño en el ADN antes de que la célula se divida. Una mutación inutiliza una proteína que normalmente detiene el ciclo en un punto de control cuando el ADN está dañado. (a) Explica qué es probable que ocurra con las células que tienen esta mutación y siguen dividiéndose con ADN dañado. (b) Explica cómo esto podría llevar al cáncer.
Células cancerosas: división y diferenciación perdidas
Las células cancerosas se diferencian de las normales en varias características. Cada una se relaciona con las dos ideas de esta página: el control del ciclo celular y la diferenciación.
| Característica | Célula normal | Célula cancerosa |
|---|---|---|
| Velocidad de división | Regulada por señales | Rápida, sin regulación |
| Inhibición por contacto | Deja de dividirse al tocar a las vecinas | Sigue dividiéndose y se apila |
| Diferenciación | Especializada | Poco especializada |
| Ubicación | Se queda en su tejido | Puede invadir otros tejidos |
Una célula cancerosa suele parecerse más a una célula sin especializar: pierde su forma y su función normal, porque la mutación altera la expresión de genes que mantenían su identidad.
El papel del sistema inmunitario
El sistema inmunitario patrulla el cuerpo y reconoce muchas células anormales (por ejemplo, con proteínas alteradas en su superficie). Ciertos glóbulos blancos las destruyen. El cáncer aparece cuando una célula alterada escapa de esa vigilancia o se divide más rápido de lo que el sistema inmunitario puede eliminarla.
Un investigador compara dos muestras de tejido del mismo paciente y registra lo siguiente. | Característica | Muestra A (piel normal) | Muestra B (tumor) | |---|---|---|…
Un investigador compara dos muestras de tejido del mismo paciente y registra lo siguiente.
| Característica | Muestra A (piel normal) | Muestra B (tumor) |
|---|---|---|
| Tiempo en completar un ciclo celular | 24 horas | 10 horas |
| Las células dejan de dividirse al tocar a las vecinas | Sí | No |
| Las células tienen forma y función especializadas | Sí | Pocas |
| Células halladas en tejidos cercanos | No | Sí |
Usando los datos, analiza cómo la Muestra B muestra una alteración del ciclo celular y de la diferenciación. Explica cómo cada característica de la tabla se relaciona con la idea de que el cáncer es una división celular descontrolada, y predice si la Muestra B es más probablemente benigna o maligna. Justifica tu predicción.
Sofia lee que algunos cánceres están relacionados con la radiación ultravioleta (UV) y otros con ciertos virus. Escribe una respuesta de afirmación, evidencia y…
Sofia lee que algunos cánceres están relacionados con la radiación ultravioleta (UV) y otros con ciertos virus. Escribe una respuesta de afirmación, evidencia y razonamiento (CER) que conteste esta pregunta: ¿Cómo pueden causas muy distintas llevar a la misma enfermedad, el cáncer? Tu razonamiento debe conectar las mutaciones en genes que controlan el ciclo celular, la pérdida de la diferenciación normal y el papel del sistema inmunitario para encontrar y eliminar células anormales.