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Cromatina: ¿qué constituye nuestro ADN?

Cromatina

Cuando nos encontramos con literatura científica que describe el tema de la genética y la estructura celular, podemos notar el término cromatina. A pesar de que el nombre es muy similar al de cromosomas, es una unidad separada. ¿Qué es la cromatina y cuál es su propósito? ¿Cómo podemos realizar análisis sobre la cromatina?

¿Qué es la cromatina?

La cromatina es un complejo de ADN y proteínas que juntos forman cromosomas en el núcleo de las células eucariotas. Al principio de las investigaciones, se decía que era solo una sustancia coloreada contenida en el núcleo celular, pero más tarde se caracterizó como proteínas unidas al ADN. En resumen, es un material genético o macromolécula que contiene ADN, ARN y proteínas relacionadas que forman cromosomas en el núcleo de una célula eucariota.

Funciones de la cromatina en el núcleo celular:

• Protección contra daños en el ADN
• Empaquetamiento compacto del ADN para que quepa en la célula
• Control de la replicación del ADN y la expresión genética
• Apoyo a la molécula de ADN para permitir que se lleve a cabo el ciclo celular (meiosis y mitosis)

Nucleofilamentos de cromatina
La fotografía muestra una imagen microscópica de la cromatina presente en los glóbulos rojos de pollo.

Estructura de la cromatina:

La estructura de la cromatina se asemeja a la disposición de cuentas en un collar, en el que cada nucleosoma contiene ADN, que a su vez está rodeado por ocho proteínas llamadas histonas. La estructura completa depende principalmente de las fases del ciclo celular, ya que las células experimentan diversos cambios estructurales durante la división celular.

Cromatina e histonas
El diagrama muestra cómo se almacena el material genético en el núcleo celular.

Métodos de análisis de cromatina:

• Secuenciación por inmunoprecipitación de cromatina: un proceso utilizado para estudiar las interacciones de las proteínas con el ADN
• Aislamiento asistido por formaldehído de elementos reguladores: un método utilizado para controlar la secuencia de los fragmentos de ADN que están asociados con la actividad reguladora
• Secuenciación de sitios hipersensibles a la DNasa I: un proceso utilizado para reconocer la posición de las regiones monitoreadas, principalmente en base a la secuenciación del genoma completo
• Ensayo de secuenciación de cromatina accesible transponible: un método utilizado para estudiar la accesibilidad de la cromatina
• Huella de ADN: una técnica utilizada para identificar la proteína de unión al ADN
• Secuenciación de nucleasa microcócica: un método utilizado para estudiar los nucleosomas mediante la digestión de la cromatina

Courtney_2008
El diagrama muestra uno de los métodos de análisis de la cromatina: la huella de ADN.

Cromatina y cromosomas:

A pesar de sus nombres bastante similares, las dos formas de empaquetamiento del ADN descritas difieren entre sí en muchos aspectos.

• Presencia en la célula: esta proteína está presente durante todo el ciclo celular y el cromosoma se ve mejor durante la división celular

• Método de visualización: esta proteína es visible con un microscopio electrónico y el cromosoma con un microscopio óptico

• Aspecto: esta proteína tiene una forma alargada y estrecha visible en el núcleo celular, mientras que el cromosoma es más complejo y grueso, visible durante la división celular

• Apareamiento: esta proteína no se presenta en pares, pero el cromosoma sí

• Visibilidad: esta proteína se puede ver durante la interfase del núcleo celular y el cromosoma durante la fase M del ciclo celular

• Función: esta proteína ayuda a la replicación del ADN y el cromosoma actúa como transmisor de información genética

• Condensación: esta proteína está insuficientemente condensada, mientras que el cromosoma es una molécula condensada

Cromosomas humanos Cromomicina A3
Los cromosomas humanos son visibles en la imagen del microscopio

¿Qué son los retrovirus?

retrovirus_es

Hoy veremos los virus que tienen ARN en su estructura, es decir, los retrovirus. A medida que profundizamos en el tema de la inmunología, nos topamos con creaciones como los virus. Los propios virus son pequeños microbios que infectan las células humanas. Una vez infectadas, utilizan estas células como sitio de replicación. Además, los virus tienen muchos puntos de diferenciación en función de los cuales podemos asignarlos a grupos más pequeños. Una división de los virus se basa en el tipo de material genético que se encuentra en el virus.

¿Qué son los retrovirus?

Los retrovirus son un género de virus perteneciente a la familia Retroviridae. Utilizan ARN como material genético. Además, su nombre deriva de una enzima especial esencial para sus ciclos de vida: la transcriptasa inversa. Los pasos clave en la vida de los retrovirus que los distinguen de otros virus son la transcripción inversa y la integración del genoma.

Retrovirus que causan enfermedades en humanos:

  • Virus VIH: el virus que causa la enfermedad del SIDA
  • Virus linfotrópico T tipo 1 y tipo 2: un virus de transmisión sexual que causa leucemia de células T en adultos
Virus de inmunodeficiencia humana - representación estilizada
El gráfico muestra el virus VIH.

Estructura de los retrovirus:

Un retrovirus también se diferencia en su estructura de otros tipos de virus. Los retrovirus se construyen a partir de dos círculos exteriores concéntricos de bicapa lipídica, que en su interior contiene un complejo de proteínas de envoltura. Las proteínas de la cápside tienen forma hexagonal y las copias del genoma de ARN tienen forma de nucleproteínas unidas a bucles.

La envoltura viral está compuesta principalmente por lípidos y glicoproteínas codificadas por genes virales. La envoltura cumple principalmente una función protectora contra el entorno extracelular. Además, ayuda al retrovirus a fusionarse con la membrana de la célula huésped.

Dentro del retrovirus se encuentra material genético en forma de ARN. Consiste en un dímero de ARN con una tapa en 5′ y una cola poli-A en 3′ de longitud. Al final se encuentran genes no codificantes que ayudan en la replicación.

Virión gammaretrovirus
El gráfico muestra la estructura de un retrovirus, distinguiendo entre una entidad joven y una madura. En el virus maduro podemos observar la forma característica de la cápside.

El ciclo de replicación de un retrovirus:

Más comúnmente, este ciclo se ejemplifica con la replicación del virus VIH. A continuación dividiremos este proceso en etapas:

  1. Glicoproteínas específicas están presentes en la superficie de la envoltura viral. Estas estructuras permiten la unión a receptores específicos presentes en la superficie de leucocitos específicos
  2. Se produce la fusión del virus y la membrana de la célula huésped. Se produce la eliminación de las proteínas de la cápside y se liberan la proteína viral y el ARN
  3. La transcriptasa inversa cataliza la reacción para sintetizar una hebra de ADN complementaria al ARN viral
  4. La transcriptasa inversa cataliza la reacción para sintetizar la segunda cadena de ADN, complementaria a la primera
  5. El ADN bicatenario resultante se incorpora al ADN de la célula como un provirus. Se produce la integración del ADN
  6. Los genes del provirus se transcriben en moléculas de ARN, que actuarán como genomas en la próxima generación de virus y servirán como ARNm para la traducción de proteínas virales
  7. Entre las proteínas del virus, podemos distinguir las proteínas de la cápside, la transcriptasa inversa (una enzima formada en el citosol) y las glicoproteínas de la envoltura (formadas en el RE)
  8. Las vesículas transportan las glicoproteínas a la membrana celular
  9. Las cápsides luego se ensamblan alrededor del genoma viral y las moléculas de transcriptasa inversa
  10. Al final del ciclo, los nuevos viriones se desprenden de la célula huésped
vih bruto
La foto muestra las etapas del ciclo de replicación del retrovirus.

Células madre: ¿qué es un nuevo tipo de terapia?

Células madre

Cuando las pacientes embarazadas interesadas en temas médicos buscan información, se topan con un término como “células madre”. Aunque el nombre parece bastante intimidante y complicado, no lo es. ¿Para qué necesitamos estas células en medicina y cómo podemos obtenerlas?

¿Qué son las células madre?

Estas células son, coloquialmente hablando, el “material de construcción” de las células de nuestro cuerpo. Cuando se exponen a las condiciones adecuadas en el cuerpo o en el laboratorio, estas células se dividen para crear más células llamadas células progenitoras. Las células progenitoras luego se convierten en nuevas células especializadas, como células de tejido óseo o células de tejido muscular. Ninguna otra célula del cuerpo tiene la capacidad de producir otros tipos de células.

Diferenciación de células madre
El diagrama muestra las posibilidades de transformación de una célula madre.

¿Cómo cultivamos células madre en el laboratorio?

El cultivo de células en el laboratorio también se conoce como “cultivo celular”. Se trata de proporcionar a las células las condiciones adecuadas para que puedan multiplicarse en condiciones de laboratorio. En un plato adecuado se coloca un caldo nutritivo llamado medio de cultivo, que está optimizado para cultivar diferentes tipos de células madre. La mayoría de las nuevas células se adhieren a la superficie del plato donde luego se dividen y cubren una superficie adicional. La placa de cultivo se llena a medida que se producen más divisiones, por lo que es necesario volver a sembrar las células varias veces durante varios meses. Volver a sembrar las células se llama pase. Como resultado del cultivo, a partir de unas pocas células madre podemos obtener nuevas células en cantidades de hasta varios millones.

Cultivo celular en una pequeña placa de Petri
La foto muestra un plato en el que se realiza el cultivo celular.

¿De dónde se obtienen estas células?

  • Células madre embrionarias: se obtienen de embriones que tienen entre 3 y 5 días de edad. Estas células son pluripotentes, lo que significa que pueden producir todos los tipos de células del cuerpo
  • Células madre adultas: estas células se pueden tomar de la mayoría de los tejidos del cuerpo adulto, como la médula ósea o el tejido adiposo. Estas células, sin embargo, sólo pueden producir nuevas células de la misma especie, es decir, las células de la médula ósea sólo pueden producir glóbulos rojos.
  • Células transformadas: como resultado de muchos estudios, los científicos han logrado transformar células estándar del cuerpo adulto en estas células. Al alterar genes en células adultas, los investigadores pueden reprogramarlas para que funcionen de manera similar a las células embrionarias.
  • Células madre perinatales: se encuentran en el líquido amniótico y en la sangre del cordón umbilical. Estas células tienen la capacidad de transformarse en células especializadas.
Fase de colonia de células madre embrionarias humanas
Una imagen de microscopio muestra células embrionarias humanas.

¿Cómo utilizamos las células madre?

Gracias a sus propiedades especiales, podemos utilizar las células madre en muchos campos diferentes de la medicina. Gracias a ellos, los científicos pueden estudiar cómo funciona nuestro cuerpo e investigar nuevos medicamentos. También se utilizan como forma de terapia. Bueno, podemos trasplantar estas células de un cultivo a un cuerpo humano afectado por una enfermedad. A menudo se utilizan en enfermedades como la anemia aplásica grave, la leucemia, el linfoma, el mieloma múltiple, la anemia falciforme, la talasemia, la inmunodeficiencia combinada grave (SCID) y el síndrome de Hurler.

Terapia con células madre para la esclerosis múltiple
La imagen muestra el uso de la terapia con células madre en un paciente.

Bacterias: un mundo colorido bajo el microscopio

bacterias

Con el desarrollo de la medicina, comenzamos a observar cada vez más de cerca los factores que causan todo tipo de enfermedades. Usando el microscopio, pudimos ver colonias de objetos coloridos de muchas formas diferentes. Después de mucha investigación, los científicos las llamaron bacterias, sobre las cuales aprenderemos más en el artículo de hoy. ¿Cómo se estructuran las bacterias y qué enfermedades provocan?

La estructura de una célula bacteriana

A diferencia de las células que forman nuestro organismo, las células bacterianas tienen una estructura propia de una célula procariótica. Se diferencian de las células eucariotas en muchas características típicas de este tipo de células. La característica más importante que diferencia a ambos tipos es la presencia de material genético en la célula bacteriana. Bueno, no se encuentra en el núcleo de la célula, sino que está contenido en el citoplasma; en este caso lo llamamos nucleoide. Además, las células bacterianas tienen una pared celular característica hecha de mureína. Según la disposición de las membranas y las paredes celulares, podemos dividir las bacterias en Gram positivas y Gram negativas. Las bacterias también suelen tener patas especiales llamadas cilios, que les permiten moverse ágilmente por el cuerpo. Un dato adicional interesante es que el material genético de las bacterias tiene una forma esférica, mientras que en las células animales sólo se encuentra en las mitocondrias.

Diagrama de células procariotas-bacterias
En el diagrama podemos ver orgánulos y estructuras individuales de la célula bacteriana. Podemos ver que muchos de ellos también ocurren en células eucariotas.

Las enfermedades bacterianas más comunes:

  • Sepsis: causada por una gran cantidad de bacterias que se multiplican rápidamente
  • Neumonía – causada por Streptococcus pneumoniae
  • Infecciones del tracto urinario: causadas con mayor frecuencia por la bacteria Escherichia coli
  • Meningitis: puede ocurrir tanto por infección viral como por hongos, pero la bacteriana es la más común
  • Tuberculosis: es una enfermedad causada por la bacteria Mycobacterium tuberculosis
  • Diarrea: su causa más común es la infección por la bacteria E. coli

¿Cómo reconocer una infección bacteriana?

Existen varias vías de infección con bacterias que causan infecciones bacterianas. Los más comunes son a través de gotitas, contacto directo con una persona enferma, contacto con agua o alimentos infectados y a través de insectos. Los síntomas más comunes de una infección bacteriana son:

  • Fiebre
  • Escalofríos
  • Debilidad
  • Dolor de cabeza

Además, también podemos notar:

  • Cambios en la piel: enrojecimiento, hinchazón, úlceras
  • Síntomas en el sistema digestivo: diarrea, dolor abdominal, náuseas y vómitos
  • Cambios en los pulmones: tos, dificultad para respirar, dolor en el pecho y flema
  • Cambios en el sistema urogenital: dolor al orinar, secreciones de los órganos reproductivos, aumento de la producción de orina y dolor durante las relaciones sexuales

Si nota algún síntoma preocupante, comuníquese con su médico de cabecera, quien luego le recetará los medicamentos adecuados y planificará la terapia. Muy a menudo, las infecciones bacterianas se tratan con antibióticos administrados por vía oral.

Infecciones_bacterianas_y_especies_involucradas
La imagen muestra numerosas infecciones bacterianas que ocurren en el cuerpo humano, destacando las bacterias que las causan.
termómetro
Un síntoma común de una infección bacteriana es la fiebre. En la foto vemos la temperatura medida con un termómetro.

Cultivo bacteriano:

Para obtener cultivos bacterianos puros, que luego puedan usarse en pruebas microbiológicas, se realizan cultivos bacterianos. Implican tomar una pequeña muestra de una colonia bacteriana y cubrirla en un plato con un medio adecuado. La inoculación se realiza cubriendo linealmente el sustrato. Después de la inoculación, las placas se cierran y se dejan en condiciones apropiadas para obtener colonias bacterianas aisladas, limpias y recién formadas.

Resistencia antimicrobiana
La foto muestra el aislamiento de bacterias por cultivo.

Células mononucleares

Celulas mononucleares

Las células mononucleares, o células nucleares totales, son células madre mesenquimales que participan en los procesos de regeneración y reparación de los tejidos. Son células primitivas, no especializadas, que tienen la capacidad de transformarse en diferentes tipos de células del organismo. Su función es reemplazar los tejidos dañados como consecuencia de un traumatismo o del envejecimiento.

¿Qué son las células mononucleares?

Las células mononucleares circulantes o residentes en los tejidos son activadas por complejos inmunitarios o del complemento y producen una serie de citocinas y quimiocinas que perpetúan la respuesta inflamatoria.

Varios estudios científicos y clínicos han demostrado que cuando se inyectan en una lesión de cartílago, tienen grandes propiedades regenerativas. De hecho, ayudan a formar nuevos vasos sanguíneos y activan la reparación del tejido gracias a los macrófagos.

Los macrófagos son células tisulares mononucleares que incorporan a su citoplasma partículas extrañas y microorganismos para destruirlos (fagocitosis). Ante una lesión, se acumulan en la zona para limpiarla e iniciar el proceso de reparación.

La inyección de TNCs polariza los macrófagos e invierte el proceso de proinflamatorio a antiinflamatorio, es decir, activa la fase reparadora de la lesión.

Célula mononuclear de sangre periférica (PBMC)

Las células sanguíneas mononucleares periféricas, abreviado PBMC, son células uninucleadas de la sangre con un núcleo redondo. Entre ellas se encuentran los linfocitos y los monocitos, que desempeñan un papel importante en el curso de una respuesta inmunitaria.

Las células mononucleares de la sangre periférica humana (PBMC) se aíslan de la sangre periférica y se identifican como cualquier célula sanguínea con un núcleo redondo (por ejemplo, linfocitos, monocitos, células asesinas naturales (NK) o células dendríticas).

Muchos tipos de células participan en el mantenimiento del tejido intestinal. Sin embargo, los principales actores son las células epiteliales de revestimiento y el sistema inmunitario. Las células mononucleares de sangre periférica humana (PBMC) se utilizan para estudiar el efecto de los bioactivos dietéticos en diversas células inmunitarias. Estas células se aíslan fácilmente de la sangre de donantes sanos o de buffy coats (concentrados de leucocitos, un subproducto de los bancos de sangre de los hospitales en la fabricación de glóbulos rojos y concentrados de trombocitos a partir de sangre total anticoagulada). Las PBMC tienen una composición, un fenotipo y un estado de activación diferentes a los de las células que se encuentran en el tejido intestinal. Sin embargo, es un sistema de prueba útil para estudiar los efectos inmunomoduladores de los compuestos bioactivos de la dieta.

Célula mononuclear de sangre periférica

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