Chicos: Versión 2.2 Última actualización: 2020-12-03
Recordemos que las dos acciones más efectivas para evitar contagios son:
Genética de poblaciones
La herencia a nivel de las poblaciones sigue una ecuación descrita independientemente por dos científicos del siglo 20, el matemático británico GH Hardy y el médico germano W Weinberg. La ecuación de Hardy-Weinberg es fundamental para entender el cambio evolutivo, aunque paradójicamente la ley matemática establece que las proporciones de los genes alelos de una población ideal permanecen constantes de una generación a otra. La ecuación nos sirve para conocer la proporción de genes alelos (dominantes y recesivos) y de los distintos genotipos (homocigoto dominante, homocigoto recesivo y heterocigoto) de un determinado locus.
Variación de las freciencias genotípicas AA, Aa y aa
También permite descubrir si una población está en equilibrio (no está cambiando) o en desequilibrio (está evolucionando) y cuál mecanismo evolutivo está actuando. Estudien la siguiente presentación de diapositivas. Ya saben que deben de capturarlas en su móvil para visualizarlas sin consumir datos.
Flores de chícharo, carácter color de la flor en sus dos formas de expresión, flor blanca y flor púrpura.
Chicos: Versión 1.9 Última actualización 2020-11-23
Recordatorio
Estamos viviendo todavía la pandemia del SARS-CoV-2. No hay país del Mundo que escape a ella.
Noten cómo México sigue resistiendo y aún no explota su número de casos como otros países.
Ya saben cuales son las medidas. En la CdMx estamos a punto de regresar al color rojo. Ayuden informando a las personas de su entorno. A falta de vacuna, las medidas son simples y son 24/7:
* Tose o estornuda en el brazo
* Quédate en casa siempre que puedas
* Toma sana distancia
* No te toques la cara
* Lávate las manos muchas veces
* Ventila todos los espacios cerrados
* A falta de sana distancia, usemos BIEN y TODOS el cubrebocas .
Genética Mendeliana
Ahora estudiaremos la Herencia, es decir, la capacidad de los organismos de transmitir a sus descendientes la información necesaria para fabricar todas las macromoléculas de su cuerpo y a través de ellas llevar a cabo ese conjunto complejo de procesos que llamamos Vida.
En los cromosomas está la información que se hereda a los descendientes.
Es conocimiento popular que los hijos se parecen a sus padres, pero ¿Cómo es posible que ello ocurra? ¿Por qué no siempre, ni con todos los rasgos? ¿Porqué se dice que Juanito abueleó?
Hija y Madre.
¿Cuál es la base del parecido?
El parentesco resulta de la Replicación del ADN de los cromosomas. Primero se hacen copias y luego se heredan esas copias de información.
La herencia es una propiedad que tiende a conservar los rasgos de los organismos de una generación a otra. Sin embargo y aunque parezca paradójico es esencial para el origen de las especies de nuestro planeta.
No animada. Especies de hongos, noten la variedad.
Darwin y Wallace descubrieron el mecanismo principal de lo que en los años 50s del siglo 19 se llamaba, Transformismo (trans- = al otro lado = a través, form- = forma e -ismo = modo de pensar o creencia). Es decir, las especies cambian a lo largo del tiempo geológico, se convierten en otras especies emparentadas. Tal como se representa en el esquema inferior.
Árbol filogenético de los animales paquidermos.
El Transformismo pronto fue rebautizado por otros científicos, para desgracia (dado que induce a errores de comprensión), como Evolución (e- = exterior = hacia afuera, vol- = volver = girar y -ción = proceso). Así pues la idea precisa de Darwin y Wallace de que las especies pasan de una forma a otra (de una especie original a otra descendiente) se mal interpreta constantemente al cambiarle de nombre. Ya que por sus lexemas el significado común de la palabra evolución implica un proceso de desenrollar, desenvolver un cambio, variar según un modo preestablecido y eso no es lo que Wallace y Darwin descubrieron. Las especies surgen sin seguir rutas preestablecidas, bajo las exigencias del microambiente que enfrentan y el azar de sus mutaciones.
De inmediato, las personas cultas del siglo 19 reutilizaron la Scala Naturae, un antiguo gráfico sobre la jerarquía de los seres para mal representar la evolución como escala (escalera) evolutiva.
Así pues, la palabra "Evolución" tiene dos significados:
En la vida cotidiana, su significado original equivale a decir Desarrollo (des- = perder, arroll- = arrollar) o desenvolvimiento. Por ejemplo, el desarrollo embrionario, es un proceso de cambio de ruta pre-establecida: cigoto --> Mórula --> Blastocisto --> Gástrula --> Embrión --> feto --> Neonato.
El significado actual asignado por los biólogos a esa palabra, en contra de su propio significado original, consiste en el proceso de cambio no predeterminado de los organismos de una especie a lo largo de cientos o miles de generaciones originando un árbol de ascendencia común.
El esquema representa nuestro conocimiento de como fue la evolución en nuestro Dominio Eukarya
Estudien las siguientes presentaciones. Hagan una lista de los nombres de conceptos (no definiciones) y hechos importantes. Como siempre, sugiero que armen una descripción de los contenidos de cada diapositiva, simulen ser como un comentarista deportivo con mucha enjundia. Describan con sentimiento, pasión, alegría y dolor. (CG4). JUEGUEN Y APRENDAN. Hay conocimiento procedimental que deben ejercitar.
No olviden bajar las diapositivas o presentación a su móvil usando Wifi para que no gasten datos, sobretodo si no tienen conexión a Internet permanente.
Lleven a cabo las cruzas siguientes. * CC x cc ** EE x ee *** TªTª x TºTº
CG2. Les dejo de regalo un enlace a una pieza de música:
La biodiversidad surge de la evolución de las especies
Genética y Evolución
Avanzamos con su curso y entramos a los contenidos del tercer corte, Genética y Evolución. Explicaremos cómo y qué se hereda cuando los organismos se reproducen y las consecuencias para la especie cuando se suceden las generaciones a lo largo de periodos de tiempo prolongados.
Cariotipo humano, el conjunto de cromosomas de una célula
Relaciones evolutivas de las especies vivas y extintas de elefantes
En caso de requerirlo puede verse el video de una clase con los contenidos de ésta página, piquen en el vínculo.
¿Qué son los genes y cómo funcionan?
Empecemos señalando que las células son la unidad de la Vida. La Vida es una compleja red de procesos que resultan de la interacción de moléculas y macromoléculas que reaccionan entre sí gracias a que éstas (las células) son sistemas abiertos que toman sustancias y energía de su entorno, transforman a ambas y a otras les dejan salir.
Pequeña ventana a la red de reacciones químicas que ocurren en las células
Las células existen, se autoconstruyen, autorregulan y se reproducen gracias a la acción conjunta de unas decenas de pequeñas moléculas inorgánicas (PMI), alrededor de mil pequeñas moléculas orgánicas (PMO), cientos o miles de oligomoléculas (péptidos, oligonucleótidos y oligosacáridos) y desde miles a poco más de cien mil macromoléculas diferentes según la especie (proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos). Conformando complejos multimoleculares y organelos que realizan las funciones celulares.
Por ejemplo en los músculos estriados la unidad anatómica y funcional que genera movimiento y fuerza es el Sarcómero, el cual es un complejo multimolecular constituido por diversas proteínas.
Miofibrillas y Sarcómero
Estructura molecular del Sarcómero
El gif animado muestra las sustancias que participan en la generación de fuerza en las moléculas del citoesqueleto de una célula muscular
Como lo sabes de biología 1, cada una de estas proteínas son fabricadas por los ribosomas de acuerdo a las instrucciones de un gen de los miles que contiene el ADN de la célula. Así pues, lo que es una célula y los procesos que puede realizar dependen de la información genética (el conjunto de sus genes, Genoma) que contiene. Las células a lo largo de su evolución han adquirido la información (los genes) que les permite aumentar su orden interno a costa de desordenar su medio. La Vida es la expresión de dicha información que se almacena y se transfiere de unas moléculas a otras.
La madeja en esta microfotografía electrónica muestra a la única molécula circular de ADN de la bacteria Escherichia coli.
La información genética se almacena a largo plazo en el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y consiste en las instrucciones para construir las macromoléculas que participan en casi todos los procesos celulares, los diversos tipos de ARN y las Proteínas.
Cromosomas desenrollados dentro del núcleo celular.
Estructuras a diferente tamaño de la Información genética
Un gen es una secuencia de monómeros (incluyendo sus variantes en diferentes linajes) que codifica la elaboración de macromoléculas funcionales. Éstas macromoléculas interaccionan entre sí conformando los procesos vitales.
Cada línea representa una interacción entre macromoléculas, los puntos (proteína >>> ARN) 3200 asociaciones entre 1700 proteínas. Cada proteína tiene su gen.
La secuencia de pares de bases del ADN almacena también la información de cuándo, cuánto, dónde y en respuesta a qué circunstancias del entorno se deben producir las decenas de miles de especies diferentes de proteínas y ARNs que cada célula requiere para vivir.
Los pares de bases C=G, G=C, T=A y A=T son las "letras" químicas usadas para escribir la información genética.
Las macromoléculas se asocian por complementaridad de superficies determinando los procesos celulares. Formando complejas redes de interacciones que terminan construyendo a los organismos y su fenotipo (la apariencia, físico, forma o funcionamiento dado).
2 moléculas proteicas y un trozo de ADN. Factores de transcripción unidos a su secuencia específica.
Un gen entonces es una secuencia de pares de bases que codifica la síntesis de una molécula de ARN funcional. La mayoría son ARN mensajeros que a su vez codifican la síntesis de moléculas de Proteína. Los genes tienen una porción regulatoria (que indica cuándo y cómo se lee el gen) y otra estructural (que dicta el orden de los monómeros). Estructura de un gen eucariótico:
El gen se transcribe en ARN, luego se corta y pega uniendo las secuencias codificadoras de aminoácidos (exones) pra formar el ARN mensajero que dirige la elaboración de la proteína.
Así pues, el fluir normal de la información genética en la célula sigue el siguiente esquema:
En las células procarióticas es más directo, con frecuencia no ha terminado la transcripción cuando ya se está traduciendo. Porque sus genes no están interrumpidos por secuencias no codificantes (intrones):
El ADN almacena información usando 4 "letras químicas" que son las bases nitogenadas G (guanina), A (adenina), C (citosina) y T (timina) de sus nucleótidos. El ADN es una doble hélice hecha de pares de bases de nucleótidos A=T y G=C que unen sendas cadenas de nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster.
El ADN tiene dos cadenas complementarias de nucleótidos que son moldes recíprocos: La cadena sentido en dirección 5' ---> 3' y la cadena antisentido en dirección opuesta 3' ---> 5'. De allí que la información en el ADN está almacenada 2 veces, una en cada cadena:
La síntesis de una cadena de ADN requiere una cadena molde y los 4 nucleótidos activados, es decir en forma de: dGTP, dATP, dCTP y dTTP. La adición de cada nucleótido sólo ocurre en el extremo 3' de cada cadena. Así que la síntesis ocurre en sentido 5' a 3'
Toda célula procede de otra célula progenitora y recibe de ella su información genética. Así pues, como ya lo estudiamos, antes de cada división celular ocurre la Replicación del ADN. Las dos cadenas del ADN se separan y sirven de molde para rehacer las cadenas complementarias: La G empareja a la C, la A a la T y viceversa:
5'TATgCgTAAAgCTTC3'
__________3'TTCgAAg5'
---> 5'TATgCgTAAAgCTTC3'
3'ATACgCATTTCgAAg5'
--->
5'TATgC3'____________
3'ATACgCATTTCgAAg5'
Así se forman dos moléculas idénticas a la original aunque cada una de ellas tiene una cadena vieja y otra nueva. La replicación es semiconservativa. De ese modo cada célula hija tendrá la información para fabricar las macromoléculas necesarias para funcionar. Cuando la célula requiere de una proteína o de un ARN funcional, entonces copia el gen correspondiente, pero usando un "alfabeto" distinto. En vez de GACT del ADN usa GACU del ARN.
El proceso se llama transcripción del ADN porque se escribe la misma información, pero usando un conjunto de "signos" un poco distinto. En vez de T se usa U.
Noten que cada T en la cadena sentido está representada por una U en el ARNm. El ARNm se elabora tomando como molde a la cadena antisentido 3' --> 5'.
Como puedes ver en la imagen de arriba, la cadena antisentido es el molde para elaborar el ARN que crece por su extremo 3'.
Copia al archivo de texto de la asignación la siguiente molécula de ADN y debajo de la cadena antisentido escribe la secuencia de ribonucleótidos de unidos durante la transcripción del ADN. Regresa la tarea de inmediato.
Nota que yo empecé el ejercicio, continúa tú. Ya escribí 4 nucleótidos de ejemplo y el símbolo de la guanina con "ge minúscula" para no confundir con la C de la citosina.
Muestro la cadena sentido en naranja, la cadena antisentido en verde y el ARN en azul.
5'TATgCgTAAAgCTTCgCTACgATCCgTAgCUCgACCATCgA3'
3'ATACgCATTTCgAAgCgATgCTAggCATCGAgCTggTAGCT5'
5'UAUg...
En las células, muchas de las moléculas de ARN fabricadas son de ARNr (r = ribosomal) que se ensamblan con decenas de proteínas para constituir los ribosomas (las "máquinas" que fabrican proteínas) catalizando la formación del enlace peptídico, otras son de ARNt (de transferencia) cuya función es transportar cada uno de los 20 tipos de aminoácidos proteicos al ribosoma. Las moléculas ARN mencionadas se llaman no codificantes (nc) porque no dirigen la síntesis de proteínas como el ARNm (m = mensajero. Recientemente se han descubierto muchas moléculas de ARNnc distintas que participan en la regulación de distintas fases del flujo de información y también en la defensa antiviral de las células.
La mayoría de las moléculas de ARN parecen pertenecer a la clase codificante, el ARNm. Estos, son una especie de "planos lineales" de las proteínas que contienen el nombre (o codón) de cada uno de los aminoácidos que deben de ser unidos para fabricar los miles de proteínas que requiere una célula para funcionar.
En el ARNm se encuentra codificada la secuencia de aminoácidos que debe unir el ribosoma como una serie de tripletes de nucleótidos llamados codones. Hay 64 codones posibles y sólo 20 aminoácidos proteicos. Así que hay codones sinónimos para casi todos los aminoácidos.
Por ejemplo: el codón GGG = glicina, GGU = glicina y UUU = fenilalanina o UUC = fenilalanina.
El esquema que contiene todos los codones y su equivalencia se llama código genético que es prácticamente Universal. En el esquema se especifican en círculos concéntricos la primera "letra": G, A, C o U; la segunda: G, A, C o U, la tercera "letra" de cada codón (también G, A, C o U) y el aminoácido que codifica.
En el esquema circular mostrado abajo, los codones se muestran radialmente desde el centro hacia afuera. Los aminoácidos se escriben con su símbolo de 3 letras. Los colores muestran el tipo de aminoácido:
Por ejemplo:
Ahora, traduce en la asignación de TEAMS el pequeño trozo de ARN que simula ser un ARNm. Usa el código genético. Busca el codón de inicio y a partir de ese triplete coloca el símbolo de tres letras del aminoácido correspondiente. Precisamente como se muestra en la figura de arriba. Luego envía el ejercicio.
En 1985 se secuenció el primer genoma de un organismo, el de la eubacteria Haemophilus influenzae con 1.83 Mpb de ADN, 1765 genes codificando para 1610 proteínas y 155 ARNs (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/genomes/165?).
Haemophilus influenzae al microscopio electrónico de barrido, 24,000x de David M Phillips
Las entidades biológicas, organismos y virus tienen un genoma. Por ejemplo él del virus SARS-CoV-2 se secuenció unos cuantos días después (diciembre de 2019) de su descubrimiento en pacientes de COVID en Wuhan, China. Así nos enteramos que es 1 molécula de ARN 5' a 3' de unos 30 Kb.
Se muestran 6 genes de los 15 ó 16 que tiene.
El gen de la espícula del coronavirus es muy importante porque la proteína por él codificada le permite al virus adherirse a la membrana de algunas de nuestras célula e iniciar la invasión de su citosol. De ahí que muchas de las más de 150 candidatos a vacuna en estudio intentan dirigir la respuesta inmune a esta proteína, en particular al sitio de unión con la ACE-2.
Virus SARS-CoV-2 unido a la proteína que usa para iniciar la invasión
Los genes tienen miles o decenas de miles pb de longitud, el gen S del coronavirus es de 3822 bases que codifican para 1274 aminoácidos. En el vínculo se muestra el primer registro de dicho gen del virus secuenciado en China en diciembre de 2019.
En la actualidad tenemos secuencias genómicas completas, borrador, variantes o parciales de 396 693 especies de organismos diferentes en las cuales se han reconocido de cientos a decenas de miles de genes. (https://gold.jgi.doe.gov/organisms?page=3&count=25) Obviamente la anotación de cada uno de esos genes es compleja.
Gráfica del número de clases de seres vivos que tienen especies con genomas secuenciados. Resalté la rebanada de nuestra clase, mamíferos, 1149 especies con genoma completo o parcialmente secuenciado.
Para fines didácticos solamente usamos letras escritas en itálicas. Las letras mayúsculas o con el exponente (w = wild o +) se refieren a las variantes de genes (alelos) dominantes y con el exponente (-) a los genes alelos recesivos. Por ejemplo A, a, B, b, D, d, Rh+, Rh-, Pur+ y Pur-.
Ejemplo de genes alelos en un par de cromosomas homólogos
Hola. Antes de que revisen la página, les aviso que ante la imposibilidad de tener reunión en Teams por falta de energía eléctrica y en consecuencia de Internet tendremos que cambiar el modo de trabajar. Ya casi son 48 horas sin luz y aunque la CFE prometió atender la falla pronto, no lo ha hecho.
La clase está grabada en este Video. Véanlo como si fuera su clase. Dura 53 minutos. Detengan el video cada 20 minutos, levántense, caminen 60 segundos y dediquen 20s para mirar a lo lejos. Luego retornen al video. Recopilen todos los conceptos que puedan conforme aparecen en el video. Para detenerse sobre cualquier tópico, simplemente analicen esta página.
¡Quiten las trabas que les impiden conocer la Realidad!
A veces basta con destapar los ojos.
Bien Chic@s:
En esta semana trataremos el desarrollo embrionario humano. Describiremos cómo se transforma una estructura de nivel de organización "Célula" en otra de nivel "Individuo".
Antes que nada es necesario hablar de los gametos. Estos se forman por Meiosis seguida de una diferenciación adecuada para el rol de cada uno de ellos.
Los espermatozoides se forman en la pared de los túbulos seminíferos (semin- = semilla y fer- = llevar) de los Testículos.
El testículo esta lleno de tubos en cuya cara interna se forman los espermatozoides
Allí, en la superficie interior, células madre de los espermatozoides (tipo B) se dividen por mitosis varias veces e inician la meiosis lo que da origen a 4 espermátidas haploides conectadas por puentes citoplásmicos.
Espermatogénesis {Meiosis + Diferenciación y Especialización celulares}
Éstas células, ya haploides, deben diferenciarse a espermatozoides y madurar (espermiogénesis). Esto último ocurre en los tubos del epidídimo.
Noten como se reduce el citoplasma y se ensambla un gran flagelo y una gran vesícula de secreción (acrosoma), se compacta el núcleo y se acomodan muchas mitocondrias en la base del flagelo (undulipodio).
Los espermatozoides maduros son pequeñas células con poco citoplasma. Un núcleo habloide (1n) muy condensado, una gran vesícula (Acrosoma) con enzimas hidrolíticas, en la cabeza. En la pieza intermedia un centriolo proximal, mitocondrias y la cola es un largo y poderoso flagelo. Todo esto para llevar a cabo su función de buscar al óvulo y lograr la singamia (sin-= unión, gam- = gameto, -ia = condición) con el óvulo para entregar el juego de cromosomas masculino.
Antes se creía que el espermatozoide batía el flagelo simétricamente
Recientemente en julio un grupo de investigación mexicano reportó el modo real de batimiento del flagelo de los espermatozoides. Pueden leer la noticia aquí.
El batir es asimétrico y para corregir el impulso hacia adelante el espermatozoide rota sobre su eje.
Por otro lado, los óvulos se forman en el estroma de los ovarios fetales por cientos de miles de células madre de la ovocélula que inician asincrónicamente la Meiosis (s11-12), pero la detienen semanas después en Profase 1(ocurrido ya el entrecruzamiento). Manteniéndose así por años, lustros y décadas. Las ovogonias que no pudieron entrar a meiosis mueren por apoptosis. Al nacer quedan 700 mil folículos.
Mismos que disminuyen a 300 mil al llegar a la pubertad. La meiosis se reanuda solamente en los ovocitos activados por la Hormona folículo-estimulante (FSH). La división meiótica 2 se detiene en metafase 2 poco antes de la ovulación y concluye en la Trompa de Falopio, sólo si el ovocito es fecundado.
Cada especie libera un número distinto de óvulos en respuesta a diferentes condiciones ecológicas y del modo de Vida. En nuestra especie suele liberarse un óvulo hacia la mitad del ciclo menstrual. El folículo dominate estalla lanzando al ovocito rodeado de células foliculares (corona radiata) haciala cavidad abdominal.
Ovulación
Las trompas de Falopio atrapan al ovocito y lo conducen a su interior en dirección a la matriz.
Atrapamiento del ovocito liberado
Allí, en el primer tercio de las trompas, el óvulo espera a los espermatozoides que fueron depositados en el fondo de la vagina durante el coito. El medio ácido de la vagina mata a la mayoría de los espermatozoides, pero capacita a los sobrevivientes para iniciar un largo viaje hacia el óvulo a la velocidad de unos 2 mm/min. Primero atravesando el moco cervical para entrar al útero.
Entrada al útero de los espermatozoides
El moco cervical cambia para permitir el paso de los espermatozoides
El moco cervical selecciona a los espermatozoides por su motilidad. Sólo 1:10 pasa.
Luego los espermatozoides viajan hacia el primer tercio de la trompa de Falopio.
Trayectoria de los espermatozoides
Los espermatozoides viajan por el interior de trompa de Falopio en pos del ovocito, eventualmente se detienen adheridos a receptores en el epitelio para reiniciar el viaje horas después, por oleadas. Por ello la singamia puede ocurrir 48 horas después del coito.
Dentro de la trompa de Falopio, en pos del óvulo
Como ya sabemos, el ovocito está rodeado de dos envolturas que evitan la entrada de más de un espermatozoide. Lo cual es muy importante porque más de 2 ejemplares de cromosomas de cada tipo o de la mayoría de los genes, desequilibra la producción de proteínas con consecuencias casi siempre mortales.
La Corona Radiata es una esfera de células foliculares y la capa pelúcida está hecha de macromoléculas como ácido hialurónico.
Un espermatozoide solo no es capaz de fecundar porque primero hay que destruir las dos envolturas del óvulo. Mismo que es labor colectiva que permite que un único espermatozoide llegue primero a tocar y adherirse a la membrana plasmática del ovocito y fertilizarlo.
No animada. Echándole montón al óvulo.
Una centena de espermatozoides, pues, avanzan separando las células de la corona radiata.
Luego, destruyen la capa pelúcida con las enzimas digestivas de su acrosoma (hialuronidasa), un espermatozoide se une a una proteína receptora en la membrana del óvulo, se fusionan ambas membranas plasmáticas, entrando al citosol el núcleo del espermatozoide y el centriolo proximal. El flagelo y las mitocondrias quedan afuera.
Singamia paso a paso
¿Qué impide que entre más de un espermatozoide? La Reacción cortical que genera una barrera para el paso de los demás espermatozoides.
Entrada de un espermatozoide
La reacción cortical se dispara al entrar el primer espermatozoide al citosol. Una onda de ión Ca2+ inunda todo el citosol. Por milisegundos, la concentración citosólica del ion calcio se eleva unas 100 veces.
Una onda de ión Ca2+ en segundos aumenta y disminuye su concentración citosólica disparando la reacción cortical.
El calcio activa al citoesqueleto para fusionar a pequeñas vesículas subyacentes a la membrana plasmática con esta. Haciendo impenetrable la cubierta hinchada que rodea al ovocito.
Formación de la envoltura postfertilización
El cigoto y los estados subsiguientes no crecen sino hasta el 15°día. Así se mantiene un diámetro de 0.1 a 0.2 mm. Más o menos por este tiempo termina la segunda división meiótica formando pequeños cuerpos polares (C.P.) con los demás cromosomas. Así pues, el cigoto recién formado tiene 2 núcleos haploides que pronto se fusionarán (cariogamia, cario- = núcleo y gam- = gameto).
Día 1
Cariogamia (fusión de los núcleos masculino y femenino)
Después de la cariogamia se dispara la segmentación del cigoto, es decir, una serie de mitosis aceleradas sin la fase G1 del ciclo celular: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 divisiones. Lo cual originan células cada vez más pequeñas. A partir de este momento dejamos el Nivel de Organización "Célula" y pasamos a niveles multicelulares.
Día 1, 2 células.
Día 2, 4 células
Día 3, 8 células
Conforme la trompa de Falopio transporta al cigoto en desarrollo hacia el útero, se forma una esfera sólida de células semejantes, la Mórula (mor- = mora).
Tras más divisiones generan células muy pequeñas formando una esfera hueca y dentro de ella una masa interna de células que se convertirán en el embrión.
Día 5. Blastocisto temprano, nótese la masa celular interna, abajo.
Hacia el día 6 el blastocisto llega a la matriz y se adhiere al endometrio donde comienza a intercambiar señales paracrinas.
Llegada del blastocisto al endometrio.
El blastocisto se sale de la capa pelúcida (eclosion, hatching -en inglés). Es como cuando el pollito sale del huevo, pero en los mamíferos ocurre muy pronto en el desarrollo para ser alimentado por el cuerpo materno.
Eclosión. No animada
El blastocisto tiene 2 grupos de células, unas formarán la placenta (trofoblasto) y otras al embrión (masa celular interna). Esta última forma un disco embrionario. Aquí ya tenemos el nivel de organización "Tejido"
El trofoblasto perfora al endometrio y lleva a cabo la implantación (im- = meter, plant- = plantar). Esto pasa entre el día 7 al 12 de desarrollo y aproximadamente el día 21 a 22 del último ciclo menstrual. En este momento el corion, uno de los 3 tejidos extraembrionarios (Amnios y alantoides son los otros) produce la hormona gonadotropina coriónica para ordenar la detención del ciclo menstrual.
Conforme el blastocisto se implanta, se organizan los tejidos extraembrionarios y la masa celular forma un disco embrionario de dos capas, ectodermo y endodermo (epiblasto e hipoblasto en esta ilustración)
Tejidos extraembrionarios del blastocisto y de la madre construyen la Placenta, un órgano dedicado a nutrir, excretar, respirar y secretar hormonas para el desarrollo del embrión y el feto.
Antes de proseguir veamos un resumen de los eventos de la la semana 1:
Practica el recuerdo. Relata lo que pasa. Inicia en el ovario.
El disco embrionario que dará origen a la cría tiene, luego de la implantación 2 capas de tejido embrionarios (ectodermo, azul y endodermo, naranja #8).
Vista dorsal del disco embrionario (azul) http://www.embryology.ch/anglais/hdisqueembry/triderm01.html
Luego entre el día 13 a 15 inicia una migración celular de células del ectodermo, la Gastrulación. En la figura anterior las flechas señalan la migración de las células que completa la conformación del tercer tejido embrionario, el mesodermo (meso- = en medio); por encontrarse entre el Ectodermo y el Endodermo. Estos tejidos embrionarios se darán origen por procesos de diferenciación y especialización celulares a todos los tejidos y órganos en el embrión y luego en el feto.
Video de la gastrulación en el pez cebra (el color indica la profundidad) y la consecuente formación del embrión con simetría bilateral, planos dorso-ventral y cefálico-caudal. https://morgridge.org/story/new-research-team-leader-foresees-era-of-smart-microscopes/
Corte transversal de una gástrula (gastr- = estómago y -ula = pequeña) de mamífero
La gástrula se pliega estableciendo los planos y ejes del cuerpo bilateral del embrión. Se encienden, entonces, diversos genes maestros para inducir la diferenciación y especialización de las células de acuerdo a su posición (extremos céfalo-caudal) construyendo los tejidos, órganos y todas las demás partes del cuerpo durante las 36 a 38 semanas de la gestación.
Semana 4 inicio, Homo Sapiens, estado Carnegie 10. 2 a 3 mm de largo. Vista lateral.
En el embrión ocurre la organogénesis (organ- = órgano y gen- = generar) con una lectura de los genes en cascadas de series de encendido y apagado de genes de acuerdo a todos los tipos de células del cuerpo (entre 210 a 300 diferentes). Los primeros blastómeros (las primeras células) son totipotenciales. De hecho los gemelos idénticos provienen de la separación de los primeros 2. Con el tiempo se van tomando decisiones del destino de cada célula leyendo juegos distintos de genes.
Por ejemplo: La gráfica muestra la expresión de distintos genes. En la etapa de 8 a 16 células hay una primer toma de decisión, unas células (verdes) formaran el trofoblasto y otras (amarillas) formaran la masa celular interna (ICM).
La organogénesis (organ- = órgano, gene- = formar) es el proceso que construye los órganos y los aparatos del cuerpo. Este proceso eleva los niveles de organización presentes en el embrión "Tejido", "Órgano", "Aparato" y finalmente el nivel "Individuo". La organogénesis es muy compleja, implica una intrincada cascada de procesos a lo largo de más de 30 semanas de desarrollo. Estos procesos aún no son conocidos del todo. Aunque se ha avanzado mucho e incluyen distintas comunicaciones celulares, inducción, reconocimiento, adhesión, motilidad, diferenciación y especialización celulares, además de muerte celular programada Para la formación de todos los tipos de células (77 tipos con 650 subtipos celulares*2), tejidos, órganos y aparatos del cuerpo. Los procesos celulares mencionados se pueden repasar en la presentación ad hoc de la semana anterior.
Estructuras derivadas de los tejidos embrionarios
Como ejemplo de lo anterior tenemos el desarrollo de la mano. Como vimos la semana pasada, hay grupos de células que leen los genes adecuados en función de la concentración de moléculas inductoras generada por comunicación paracrina. No entraremos en detalles, hay inductores que marcan la posición 3d de cada célula disparando la lectura de juegos distintos de genes que llevan a las células a migrar o adherirse a otras, a dividirse por mitosis o suicidarse y a diferenciarse para formar distintos tejidos y órganos.
Desarrollo de la mano. Modificado de https://plasticsurgerykey.com/congenital-hand-i-embryology-classification-and-principles/
El embrión se va transformando conforme se construyen los tejidos, órganos y aparatos del cuerpo. Hacia el final de la semana 8 pasamos a otro estado llamado feto, en el cuál la forma humana es ya discernible. En todo este tiempo el embrión es más susceptible a daños por las sustancias comidas, bebidas, respiradas, inyectadas o fumadas por la madre. HAY QUE TENER MUCHO CUIDADO.
Estados Carnegie 10° (28 d) a 23° (56 d) del desarrollo embrionario humano
En el feto prosigue la organogénesis y crece. Sin embargo el nivel "Individuo" aún no se alcanza. Si hay un nacimiento muy prematuro (en realidad un aborto) entre la semana 9 y la 27, inclusive: el producto no suele ser viable.
Feto a la semana 9. Es del tamaño de una uva. No animada
Tamaño del producto durante las semanas de Gestación humana
Con las semanas, los órganos y tejidos van tomando formas anatómicas más maduras y son medianamente capaces de funcionar correctamente. Con la medicina moderna, fetos de menos de 28 semanas pueden nacer y sobrevivir. Sin embargo, hay riesgo que haya problemas de déficits sensoriales simples o dobles (ceguera, sordera o retraso mental) .
Ecografía 3D de un feto no-viable de 27 semanas. La organogénesis está muy avanzada, pero el feto es aún muy pequeño e inmaduro.
A las 28 semanas el feto suele ser viable con relativamente poca atención médica respecto a la necesaria para los fetos más jóvenes. De allí que su nivel sea de "Individuo". En este estado se denomina Feto Viable. Pero aún le faltan otras 10 ó 12 semanas de crecimiento y maduración.
Feto viable en posición correcta para nacer. No animada
El cerebro del feto a término recibe mensajes de todo el cuerpo de modo que cuando está maduro envía señales químicas al SN materno y la hipófisis de la madre envía oxitocina para iniciar las contracciones del miometrio, comenzando el trabajo de parto. El cual ocurre en la mayoría de las veces entre las semanas 38 a 41.
Parto
La fecha más probable del parto puede calcularse conociendo el día 1 del último ciclo menstrual. Simplemente a dicha fecha se le agrega 1 año, se restan 3 meses y suman 7 días. Por ejemplo. Si el último día 1 fue el 18 de septiembre de 2020. Se anota la fecha numéricamente y se realizan las sumas y restas:
2020 09 18
+ 1a -3m y +7d
-------- ----- -----
2021 06 25
La fecha más probable: Es el 25 de junio del 2021.
CG 2a. Un poco de música:
Referencias.
*1
*2 Molecular Atlases Reveal How Human Cells Develop and Grow Nov 16 2020 Technology Networks-https://www.technologynetworks.com/cell-science/news/molecular-atlases-reveal-how-human-cells-develop-and-grow-342841?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Cell%20Science&utm_medium=email&_hsmi=100124640&_hsenc=p2ANqtz-9px21roCg3ttjmXKVrcYCOs4Tj-0VGIOmPu--Xw34jxquldyN5jo47-Fkw6B_87Ww8Z-gjcl85ixFXzMuWxQbMtx3Ckw&utm_content=100124640&utm_source=hs_email
