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Células en tejidos

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Tejido (biología): En biología, el tejido es un nivel de organización celular intermedio entre las células y un órgano completo. Un tejido es un conjunto de células similares del mismo origen que juntas realizan una función específica. (Wikipedia) ¿Son todas las células de un tejido de un tipo?

En la definición de tejido, ¿qué es del mismo origen?


Lo que dices es cierto que la mayoría de las células de un tejido son del mismo tipo. Sin embargo, como ocurre con la mayoría de las reglas en biología, casi siempre hay una excepción a estas reglas. Solo hay cuatro tipos de tejidos (se pueden dividir en otras subdivisiones): músculo, epitelial, conectivo y nervioso. También una Tejido muscular está formado por un conjunto de miocitos (células musculares). Por lo tanto, la respuesta a su pregunta sería sí, las células de un tejido son (si no todas, entonces) casi todas del mismo tipo.


Muchos tipos / clases diferentes de células comprenden un solo tejido. Por ejemplo, el tejido epitelial de la piel de los mamíferos puede contener células que producen pelo, excretan sudor o no hacen ninguna de estas cosas, sino que simplemente sirven como barrera. Todas estas células son tejido epitelial. Aquí hay otro ejemplo de la diversidad de tipos de células en un solo tejido: las células del cerebro son parte del 'tejido nervioso', pero hay miles de diferentes tipos de células neuronales (el número exacto está creciendo en realidad; consulte este sitio web, donde se tomó esta imagen).

La sangre es técnicamente un tejido y, sin embargo, hay muchos, muchos tipos diferentes de células sanguíneas.

En referencia a su segunda pregunta, las células comparten un origen común en un tejido porque provienen de una pequeña cantidad de células precursoras, como la representación en la imagen de arriba para las células sanguíneas.


Biología AP: tipos de células y tejidos

Las células especializadas recubren el interior de nuestros vasos sanguíneos. Estas células ayudan a controlar la vasoconstricción y la vasodilatación y juegan un papel importante en la permeabilidad de los vasos sanguíneos. Estas células se pueden clasificar como ¿cuál de las siguientes?

Las células endoteliales recubren el interior de los vasos sanguíneos y los vasos linfáticos y tienen muchas funciones importantes, incluidas, entre otras, las descritas en la pregunta. Una función adicional de las células endoteliales es la participación en la coagulación sanguínea.

El endotelio generalmente recubre las vías completamente internas (como el sistema vascular), mientras que el epitelio generalmente recubre las vías que están abiertas al entorno externo (como los sistemas respiratorio y digestivo). Las células nerviosas están especializadas para la señalización y los glóbulos rojos están especializados para el transporte de oxígeno.

Pregunta de ejemplo n. ° 1: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál de los siguientes es no compuesto de células epiteliales?

Revestimiento de las cámaras del corazón.

Revestimiento de los tractos intestinales

Revestimiento de las cámaras del corazón.

Las células epiteliales componen el exterior del cuerpo, es decir, la piel y el revestimiento de los sistemas que se conectan con el exterior del cuerpo, como los tractos respiratorio, excretor y digestivo. El estómago es parte del tracto digestivo, al igual que los intestinos. Saber que el tracto digestivo está revestido de células epiteliales nos permite eliminar el revestimiento del intestino de las opciones de respuesta. De manera similar, los alvéolos son parte del sistema respiratorio y las nefronas son parte del sistema excretor.

El revestimiento de las cámaras del corazón es parte del revestimiento vascular, que está hecho de células endoteliales y no está expuesto al ambiente exterior.

Pregunta de ejemplo n. ° 3: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál de estos no es una clasificación de célula epitelial?

El tejido epitelial suele clasificarse de dos formas: por la forma de las células y por su organización. La forma de la celda puede ser plana y poligonal (escamosa), alargada y rectangular (columnar) o corta y rectangular (cuboidal). Las celdas se pueden encontrar en una sola capa (simple) o en múltiples capas (estratificadas). El epitelio pseudoestratificado suele tener forma columnar y consta de una sola capa celular que tiene la apariencia de múltiples capas.

Sprilli es una clasificación de bacterias en forma de espiral.

Pregunta de ejemplo n. ° 4: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál de las siguientes estructuras del ojo de los vertebrados controla la cantidad de luz que ingresa a la pupila?

La luz entra al ojo a través de la pupila y se enfoca en la parte posterior del ojo para formar una imagen en la retina. La retina contiene bastones y conos que pueden convertir la imagen en señales nerviosas para que el cerebro las interprete.

El iris es el músculo alrededor de la pupila que le permite dilatarse o contraerse. Cambiar el tamaño de la pupila alterará la cantidad de luz que ingresa al ojo.

Los músculos ciliares unen el cristalino a la esclerótica (la parte exterior blanca del ojo). Contraer o relajar estos músculos cambiará el punto focal del cristalino, lo que permitirá al ojo enfocar correctamente la imagen en la retina. Los músculos ciliares y el cristalino no afectan la cantidad de luz que ingresa al ojo.

El cuerpo ciliar está adyacente a los músculos ciliares y produce humor acuoso, un líquido que llena el espacio entre la córnea y el cristalino.

Pregunta de ejemplo n. ° 5: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál es la función de las células epiteliales cuboideas en el cuerpo humano?

Las células epiteliales cuboideas participan en la secreción y absorción en el sistema exocrino del revestimiento de las glándulas.

Pregunta de ejemplo n. ° 6: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál es la función especializada de los epitelios estratificados?

Protección contra fuerzas mecánicas y químicas.

Absorción y filtración

Soporte estructural para tejidos

Protección contra fuerzas mecánicas y químicas.

Los epitelios estratificados están compuestos por dos o más capas de células epiteliales. El mayor número de células asociadas con los epitelios estratificados crea una función más compleja que los epitelios estratificados están involucrados en la protección de las fuerzas mecánicas y químicas.

Pregunta de ejemplo n. ° 1: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la función del tejido epitelial en el cuerpo humano?

Apoyar y conectar diferentes tipos de tejidos y órganos.

Contrato para crear movimiento

Transmitir señales químicas y eléctricas.

Actuar como una barrera reguladora entre dos lugares del cuerpo.

Actuar como una barrera reguladora entre dos lugares del cuerpo.

El tejido epitelial recubre los vasos sanguíneos, los órganos y las cavidades del cuerpo humano. La función principal del tejido epitelial es regular la secreción, la absorción y el transporte a través de las superficies. El tejido epitelial también juega un papel en la protección y detección de señales, por lo tanto, el papel del tejido epitelial es actuar como una barrera reguladora.

Pregunta de ejemplo n. ° 8: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál de las siguientes morfologías pueden ser las células epiteliales?

Las células epiteliales se pueden clasificar por morfología o forma. Las células epiteliales existen en las siguientes morfologías: escamosas, columnares o cuboidales.

Pregunta de ejemplo n. ° 9: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál de las siguientes opciones no es función del tejido epitelial?

El tejido epitelial actúa como barrera en el cuerpo humano. Las funciones del tejido epitelial son amplias e incluyen absorción, secreción, transporte y protección selectivos.

Pregunta de ejemplo n. ° 1: Comprensión de las células epiteliales y endoteliales

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor la morfología de las células escamosas en el tejido epitelial?

Son más anchos que altos

Son más altos que anchos

Su altura y ancho son iguales

Son más anchos que altos

Las células epiteliales tienen tres morfologías distintas: escamosas, cuboideas y columnares. Las células escamosas son más anchas que altas. En otras palabras, son planas.

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Algunas células actúan como células individuales y no están unidas entre sí. Los glóbulos rojos son un buen ejemplo. Su función principal es transportar oxígeno a otras células de todo el cuerpo, por lo que deben poder moverse libremente a través del sistema circulatorio. Por el contrario, muchas otras células actúan junto con otras células similares como parte del mismo tejido, por lo que están unidas entre sí y no pueden moverse libremente. Por ejemplo, las células epiteliales que recubren el tracto respiratorio están unidas entre sí para formar una superficie continua que protege el sistema respiratorio de partículas y otros peligros en el aire.

Muchas células pueden dividirse fácilmente y formar nuevas células. Las células de la piel mueren constantemente y son eliminadas del cuerpo y reemplazadas por nuevas células de la piel, y las células óseas pueden dividirse para formar hueso nuevo para su crecimiento o reparación. Por otro lado, algunas otras células, como ciertas células nerviosas, pueden dividirse y formar nuevas células solo en circunstancias excepcionales. Las lesiones del sistema nervioso (como una médula espinal cortada) generalmente no pueden curarse mediante la producción de nuevas células, lo que resulta en una pérdida permanente de la función.

Muchas células humanas tienen la función principal de producir y secretar una sustancia particular, como una hormona o una enzima. Por ejemplo, células especiales del páncreas producen y secretan la hormona insulina, que regula el nivel de glucosa en la sangre. Algunas de las células epiteliales que recubren los conductos bronquiales producen moco, una sustancia pegajosa que ayuda a atrapar partículas en el aire antes de que pase a los pulmones.


Tabla de contenido

Contenido
Contribuyentes al Volumen 3
Prólogo al Volumen 3
Prólogo al Volumen 1
Prólogo al Volumen 2
Contenido del Volumen 1
Contenido del Volumen 2
1. La organización molecular de células y tejidos en cultivo
I. Introducción
II. Métodos
III. Organización celular a nivel molecular
IV. Fibrogénesis en cultivo de tejidos
Referencias
2. Cultivo de tejidos en radiobiología
I. Introducción histórica
II. Los efectos de la radiación sobre la proliferación celular
III. Efectos de la radiación sobre el crecimiento de cultivos de tejidos y células
IV. Efecto de la radiación sobre el crecimiento de células aisladas
V. Irradiación de partes seleccionadas de la célula
VI. Algunos métodos falaz de medir el crecimiento
VII. Muerte celular no mitótica
VIII. Cambios degenerativos en el citoplasma
IX. Radiación y diferenciación celular
X. La radiosensibilidad de las células malignas
XI. Factores químicos que influyen en la radiosensibilidad
XII. Efectos de la radiación en el medio de cultivo
XIII. Comparación de la sensibilidad in vitro con in vivo
XIV. Comparación de diferentes tipos de radiación ionizante
XV. Efectos de la radiación ultravioleta
XVI. Conclusión
Referencias
3. Efectos de los organismos invasores en células y tejidos en cultivo
I. Introducción
II. Protozoos
III. Bacterias
IV. Micoplasma (PPLO)
V. Miyagawanella
VI. Poxvirus
VII. Virus del herpes
VIII. Adenovirus
IX. Virus de Papova
X. Mixovirus
XL Sarcomas y linfomas aviares
XII. Virus Picorna
XIII. Arbovirus
XIV. Virus varios
XV. Apología y epílogo
Referencias
4. Cultivos de células, tejidos y órganos en la investigación de virus
I. Introducción
II. Aislamiento de virus en cultivo de tejidos
III. Identificación de virus
IV. Titulación de virus
V. Replicación de virus
VI. Genética viral
VII. Producción de vacunas contra virus
VIII. Transformación de células por virus
IX. Estudios de virus en cultivos de órganos
Referencias
5. Producción de anticuerpos en cultivo de tejidos
I. Introducción
II. Primeros intentos de estudios in vitro
III. Estudios in vitro recientes
IV. Estudios combinados in vitro-in vivo
V. Conclusiones
Referencias
6. Cultivo de tejidos en farmacología
I. Introducción
II. Métodos de evaluación de la actividad de los fármacos
III. Cultivo de tejidos en sistemas de detección en quimioterapia del cáncer
IV. Cultivo de tejidos en el estudio de agentes farmacológicamente activos
Referencias
7. Cultivo de tejidos y órganos de invertebrados en la investigación celular
I. Introducción
II. Diseño de Medios Culturales
III. Preparación de materiales y técnicas
IV. Fuentes de células y tejidos
V. Crecimiento por división celular en cultivos de tejidos
VI. Agregación de células disociadas
VII. Cultivo de órganos y embriones en estudios del desarrollo
VIII. Cultivo de tejido de invertebrados en patología
Referencias
8. Introducción y métodos empleados en el cultivo de tejidos vegetales
I. Introducción
II. Técnicas de cultivo de órganos, tejidos y células libres
Referencias
9. Nutrición y metabolismo de cultivos de órganos y tejidos vegetales
I. Introducción
II. Aspectos de la nutrición inorgánica
III. Aspectos de la nutrición y el metabolismo del nitrógeno
IV. Requerimientos de carbohidratos y efectos fisiológicos de los azúcares y alcoholes de azúcar
V. Nutrición vitamínica
VI. Requisitos para sustancias reguladoras del crecimiento
VII. Vías de biosíntesis, `` genética bioquímica '' y adaptación en cultivos de órganos y tejidos
VIII. La liberación de metabolitos en el medio de cultivo
IX. La resistencia al crecimiento en cultivo encontrada con algunos órganos, tejidos y células
Referencias
10. Crecimiento, diferenciación y organogénesis en cultivos de tejidos y órganos vegetales
I. Introducción
II. Crecimiento y diferenciación en raíces cultivadas
III. Histogénesis en cultivos de callos
IV. Crecimiento y diferenciación en cultivos en suspensión
V. Conclusiones generales
Referencias
11. El uso del cultivo de tejidos en fitopatología
I. Introducción
II. La enfermedad de la agalla de la corona
III. Tumores genéticos
IV. Tumores de virus
V. Tumores de abeto
VI. Tumores de helecho
VII. Agallas de insectos
VIII. Nematodos
IX. Enfermedades bacterianas
X. Enfermedades fúngicas
XI. Enfermedades por virus
Referencias
Índice de autores
Índice taxonómico
Índice de materias


Fuerzas en biología celular

La mecanobiología, el estudio de cómo las fuerzas físicas controlan el comportamiento de las células y los tejidos, es un campo en rápido crecimiento. En este número, presentamos una serie de artículos de revisión especialmente encargados que analizan emocionantes desarrollos recientes en esta área.

El comportamiento celular está guiado no solo por señales químicas, sino también por las propiedades mecánicas de las células y su entorno. Las células son capaces de detectar y transducir las entradas mecánicas externas en señales bioquímicas y eléctricas que influyen en procesos como la proliferación celular, la adhesión, la migración y el destino. Tal mecanotransducción es importante en el desarrollo y la homeostasis y, de manera importante, afecta la progresión de enfermedades que incluyen distrofias musculares, cardiomiopatías, fibrosis y cáncer. Aunque nuestra comprensión de los mecanismos específicos de detección y transducción de fuerzas todavía se limita a los sistemas biológicos más manejables, los avances tecnológicos han contribuido al rápido crecimiento de este campo multidisciplinario. Cosechadoras de mecanobiología in vitro, trabajo basado en células con ex vivo y en vivo experimentos a nivel de tejidos y organismos, y reúne la biología clásica, la ingeniería y la física, para abordar cuestiones fundamentalmente biológicas celulares sobre cómo la mecánica afecta los procesos celulares. Como tal, ha surgido como una de las áreas más interesantes dentro del alcance de Biología celular de la naturaleza En la ultima década.

A la luz de su crecimiento significativo y el gran interés de este campo para nuestra amplia audiencia de biología celular, estamos encantados de lanzar una serie de artículos de revisión especialmente comisionados que analizan los avances recientes, con una revisión de Carl-Philipp Heisenberg, acompañada de los aspectos más destacados de la investigación sobre estudios recientes de mecanobiología publicados en otra parte. La serie se puede encontrar en una página dedicada de nuestro sitio web (http://go.nature.com/2pFbjPS) donde los lectores también pueden acceder a una biblioteca en línea compuesta por artículos relacionados publicados en Biología celular de la naturaleza y otra Naturaleza revistas.

En este número, Heisenberg y sus coautores revisan nuestra comprensión actual de cómo se producen la detección de mecanismos y la mecanotransducción en el contexto de la organización de los tejidos durante el desarrollo embriogénico. Para muchos procesos de desarrollo, todavía falta una comprensión mecánica, pero algunos procesos morfogenéticos se han estudiado con más detalle. Los autores brindan una descripción general de los conceptos que han surgido del estudio de tales sistemas, incluida la extensión del germband y la forma de discos imaginales en Drosophila al igual que Xenopus gastrulación y epibolia del pez cebra. Esta revisión también sirve como una excelente introducción a cómo las células perciben y transducen la fuerza.

El campo de la mecanobiología se ha impulsado en gran medida gracias al desarrollo de métodos sofisticados para sondear y cuantificar la respuesta a las fuerzas de las células y los tejidos, que van desde herramientas basadas en microscopía hasta sensores de fuerza molecular. Simultáneamente, el uso de dispositivos microfabricados ha hecho posible la manipulación de las limitaciones celulares. El próximo mes, Pere Roca-Cusachs y Xavier Trepat hablarán sobre los métodos utilizados para medir las fuerzas generadas por las células y su aplicabilidad en el laboratorio.

El sitio de adhesión de una célula a la matriz subyacente oa otras células es fundamental para acoplar la matriz extracelular o las células vecinas a las estructuras de detección mecánica intrínsecas de la célula, para generar retroalimentación mecánica y / o traducir fuerzas en señales bioquímicas. Las revisiones futuras de la serie discutirán estos eventos y cómo se relacionan con la migración celular, la forma y el crecimiento de las células, y los eventos nucleares como la organización y transcripción de la cromatina, en el desarrollo, la homeostasis y la enfermedad.

Queda mucho por descubrir en este campo estimulante en la encrucijada de la biología, la biofísica y la bioingeniería, y esperamos con ansias Biología celular de la naturaleza continúa siendo una salida clave para esta floreciente área de investigación. Agradecemos a nuestros autores y árbitros por sus contribuciones, y esperamos que esta Serie sirva tanto de información como de inspiración para nuestros lectores.


Conceptos básicos sobre biología celular | Tejidos celulares y funciones amp | Biología

La biología celular se ocupa de la unidad más pequeña de vida. Este curso contiene videos explicativos sobre células y tejidos. Al final de cada video, puede revisar sus conceptos con ejercicios llenos de diversión.

Este curso consta de sesiones de video con animación básica para una mejor visualización y comprensión.

Al final de cada sesión, puede responder a los divertidos ejercicios que le ayudarán a revisar bien sus conceptos.

Al finalizar este curso, podrá responder todas las preguntas de los capítulos Células y también tejidos.

También obtendrá una comprensión clara de todas las funciones tanto de las células como de los tejidos.

La biología celular es el estudio de la estructura y función celular, y gira en torno al concepto de que la célula es la unidad fundamental de la vida.

Centrarse en la célula permite una comprensión detallada de los tejidos y organismos que componen las células. Algunos organismos tienen solo una célula, mientras que otros están organizados en grupos cooperativos con una gran cantidad de células.

En general, la biología celular se centra en la estructura y función de una célula, desde las propiedades más generales compartidas por todas las células, hasta las funciones únicas y altamente intrincadas particulares de las células especializadas.

Al comprender esto, podrá profundizar su aprendizaje en biología y estudiar los diversos sistemas de órganos.


El mecanismo de control clave permite que las células formen tejidos y estructuras anatómicas en el embrión en desarrollo.

Bajo un microscopio, las primeras horas de la vida de cada organismo multicelular parecen incongruentemente caóticas. Después de la fertilización, un huevo unicelular que alguna vez fue tranquilo se divide una y otra vez, convirtiéndose rápidamente en un foso mosh visualmente tumultuoso de células compitiendo por posicionarse dentro del embrión en rápido crecimiento.

Sin embargo, en medio de este aparente pandemonio, las células comienzan a autoorganizarse. Pronto, surgen patrones espaciales, que sirven como base para la construcción de tejidos, órganos y estructuras anatómicas elaboradas desde el cerebro hasta los dedos de los pies y todo lo demás. Durante décadas, los científicos han estudiado intensamente este proceso, llamado morfogénesis, pero sigue siendo enigmático en muchos sentidos.

Ahora, investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard y el Instituto de Ciencia y Tecnología (IST) de Austria han descubierto un mecanismo de control clave que las células utilizan para autoorganizarse en el desarrollo embrionario temprano. Los hallazgos, publicados en Ciencias el 2 de octubre, arrojó luz sobre un proceso fundamental para la vida multicelular y abrió nuevas vías para mejorar las estrategias de ingeniería de tejidos y órganos.

Al estudiar la formación de la médula espinal en embriones de pez cebra, un equipo codirigido por Sean Megason, profesor de biología de sistemas en el Instituto Blavatnik del HMS, reveló que los diferentes tipos de células expresan combinaciones únicas de moléculas de adhesión para autoclasificarse durante la morfogénesis. Estos "códigos de adhesión" determinan qué células prefieren permanecer conectadas y con qué intensidad lo hacen, incluso cuando se producen reordenamientos celulares generalizados en el embrión en desarrollo.

Los investigadores encontraron que los códigos de adhesión están regulados por morfógenos, moléculas maestras de señalización que se sabe desde hace mucho tiempo que gobiernan el destino celular y la formación de patrones en el desarrollo. Los resultados sugieren que la interacción de los morfógenos y las propiedades de adhesión permite que las células se organicen con la precisión y la consistencia necesarias para construir un organismo.

"El objetivo de mi laboratorio es comprender los principios básicos de diseño de la forma biológica", dijo Megason, coautor correspondiente del estudio. "Nuestros hallazgos representan una nueva forma de abordar la cuestión de la morfogénesis, que es una de las más antiguas e importantes en embriología. Vemos esto como la punta del iceberg de tales esfuerzos".

Los conocimientos sobre cómo las células se autoorganizan en el desarrollo temprano también podrían ayudar en los esfuerzos para diseñar tejidos y órganos para usos clínicos como el trasplante, dijeron los autores.

"La construcción de tejidos artificiales para la investigación o aplicaciones médicas es un objetivo de importancia crítica, pero actualmente uno de los mayores problemas es la inconsistencia", dijo el autor principal del estudio Tony Tsai, investigador en biología de sistemas en el Instituto Blavatnik. "Hay una lección clara que aprender de la comprensión y la ingeniería inversa de cómo las células de un embrión en desarrollo son capaces de construir los componentes de un organismo de una manera tan robusta y reproducible".

Un ensayo de micropipeta mide la fuerza de adhesión entre dos células. Crédito: Tony Tsai / Sean Megason / Escuela de Medicina de Harvard

Encabezado por Tsai y en colaboración con Carl-Philipp Heisenberg y sus colegas de IST Austria, el equipo de investigación analizó primero uno de los marcos de morfogénesis mejor establecidos, el modelo de bandera francesa.

En este modelo, los morfógenos se liberan de fuentes localizadas en el embrión, exponiendo las células cercanas a niveles más altos de la molécula de señalización que las células más lejanas. La cantidad de morfógeno a la que está expuesta una célula activa diferentes programas celulares, particularmente aquellos que determinan el destino celular. Los gradientes de concentración de morfógenos "pintan" patrones en grupos de células, evocando las distintas bandas de colores de la bandera francesa.

Sin embargo, este modelo tiene limitaciones. Estudios previos del laboratorio de Megason utilizaron imágenes de células vivas y rastreo de células individuales en embriones de pez cebra para mostrar que las señales de morfógeno pueden ser ruidosas e imprecisas, particularmente en los límites de la "bandera". Además, las células de un embrión en desarrollo se dividen constantemente y están en movimiento, lo que puede alterar la señal del morfógeno. Esto da como resultado un patrón mixto inicial de tipos de células.

Sin embargo, las células se auto-clasifican en patrones precisos, incluso con un comienzo ruidoso, y en el estudio actual, el equipo se propuso entender cómo. Se centraron en una hipótesis propuesta hace más de 50 años, conocida como adherencia diferencial. Este modelo sugiere que las células se adhieren a ciertos otros tipos de células, auto clasificándose de una manera similar a cómo el aceite y el vinagre se separan con el tiempo. Pero hubo poca evidencia de que esto desempeñe un papel en la creación de patrones.

Para investigar, Megason, Tsai y sus colegas desarrollaron un método para medir la fuerza por la cual las células se adhieren entre sí. Colocaron dos celdas individuales juntas y luego tiraron de cada celda con una presión de succión controlada con precisión de dos micropipetas. Esto permitió a los investigadores medir la cantidad precisa de fuerza necesaria para separar las células. Al analizar tres células a la vez, también podrían establecer preferencias de adhesión.

El equipo utilizó esta técnica para estudiar el patrón de tres tipos diferentes de células progenitoras neuronales involucradas en la construcción de la médula espinal naciente en embriones de pez cebra.

Los experimentos revelaron que las células de un tipo similar se adhirieron fuerte y preferencialmente unas a otras. Para identificar los genes que codifican las moléculas de adhesión relevantes, los investigadores analizaron el perfil de expresión génica de cada tipo de célula mediante la secuenciación de ARN de una sola célula. Luego usaron CRISPR-Cas9 para bloquear la expresión de genes candidatos, uno a la vez. Si la formación del patrón se interrumpía, aplicaban el ensayo de tracción para ver cuánto contribuía la molécula a la adhesión.

Las imágenes de células vivas muestran el entorno dinámico y la extensión del movimiento celular que se produce a medida que se forma la médula espinal naciente durante el desarrollo temprano. Crédito: Tony Tsai / Sean Megason / Escuela de Medicina de Harvard

Tres genes, N-cadherina, cadherina 11 y protocadherina 19, surgieron como esenciales para el patrón normal. La expresión de diferentes combinaciones y diferentes niveles de estos genes fue responsable de las diferencias en la preferencia de adhesión, lo que representa lo que el equipo denominó código de adhesión. Este código era único para cada uno de los tipos de células y determinaba a qué otras células permanece conectado cada tipo de célula durante la morfogénesis.

"Las tres moléculas de adhesión que analizamos se expresan en diferentes cantidades en cada tipo de célula", dijo Tsai. "Las células utilizan este código para adherirse preferentemente a células de su propio tipo, que es lo que permite que los diferentes tipos de células se separen durante la formación del patrón. Pero las células también mantienen cierto nivel de adhesión con otros tipos de células, ya que tienen que colaborar para formar tejidos. Por uniendo estas reglas de interacción local, podemos iluminar el panorama global ".

Debido a que el código de adhesión es específico del tipo de célula, los investigadores plantearon la hipótesis de que probablemente esté controlado por los mismos procesos que determinan el destino de la célula, es decir, la señalización de morfógenos. Observaron cómo las perturbaciones de uno de los morfógenos más conocidos, Sonic hedgehog (Shh), afectaban el tipo de célula y la expresión génica de la molécula de adhesión correspondiente.

Los análisis revelaron que tanto el tipo celular como la expresión génica de la molécula de adhesión estaban altamente correlacionados, tanto en el nivel como en la posición espacial. Esto se mantuvo en toda la médula espinal naciente, donde los patrones de expresión génica para el tipo de célula y la molécula de adhesión cambiaron juntos en respuesta a las diferencias en la actividad de Shh.

"Lo que encontramos es que este morfógeno no solo controla el destino celular, también controla la adhesión celular", dijo Megason. "El modelo de la bandera francesa da un bosquejo aproximado, y la adhesión diferencial luego forma el patrón preciso. La combinación de estas diferentes estrategias parece ser la forma en que las células construyen patrones en el espacio y el tiempo tridimensionales a medida que se forma el embrión".

Los investigadores ahora están investigando más la interacción entre la señalización de morfógenos y la adhesión en embriones en desarrollo. El estudio actual analizó solo tres tipos de células diferentes, y hay muchos otros candidatos a moléculas de adhesión y morfógenos que quedan por analizar, dijeron los autores. Además, los detalles de cómo los morfógenos controlan tanto el tipo de célula como la expresión de la molécula de adhesión siguen sin estar claros.

Una mejor comprensión de estos procesos podría ayudar a los científicos a descubrir y aplicar ingeniería inversa a los mecanismos fundamentales mediante los cuales un huevo unicelular construye un organismo completo, dijeron los autores. Esto podría tener profundas implicaciones en biotecnología, en particular para los esfuerzos por construir tejidos y órganos artificiales para trasplantes o para probar nuevos candidatos a fármacos.

"El problema con la ingeniería de tejidos en este momento es que simplemente no sabemos cuál es la ciencia subyacente", dijo Megason. "Si desea construir un pequeño puente sobre un arroyo, tal vez pueda hacerlo sin comprender la física. Pero si desea construir un gran puente colgante, necesita saber mucho sobre la física subyacente. Nuestro objetivo es descubrir cuáles son esas reglas para el embrión ".


Moléculas de adhesión celular y matriz extracelular

Vistazo rápido:Investigaciones recientes muestran que la ECM y las CAM asociadas son fundamentales para el funcionamiento de la mayoría de las células. La integridad de los tejidos también depende de la adhesión, por CAM, de células a células y de células a la matriz extracelular.

Matriz extracelular (ECM)
Todas las células del tejido sólido están rodeadas de matriz extracelular.
Tanto las plantas como los animales tienen ECM. La pared celular de las células vegetales es un tipo de matriz extracelular. En los animales, la ECM puede rodear las células como fibrillas que entran en contacto con las células en todos los lados, o como una hoja llamada membrana basal en la que las células & # 8216 se sientan & # 8217. Las células de los animales también están unidas directamente entre sí mediante moléculas de adhesión celular (CAM) en la superficie celular.

La ECM está compuesta por proteínas y polisacáridos. El tejido conectivo es principalmente ECM junto con algunas células.

  • Para las células, ECM proporciona:
    • soporte mecánico
    • una barrera bioquímica
    • un medio para:
      1. comunicación extracelular que es asistida por CAM
      2. el posicionamiento estable de las células en los tejidos a través de la adhesión a la matriz celular
      3. el reposicionamiento de las células por migración celular durante el desarrollo celular y la reparación de heridas
    • resistencia a la tracción de los tendones
    • resistencia a la compresión del cartílago
    • protección hidráulica para muchos tipos de células
    • elasticidad a las paredes de los vasos sanguíneos
    • huesos y dientes
    • la pared celular de las bacterias
    • las conchas de los moluscos y
    • quitinizado para formar el exoesqueleto de insectos

    Moléculas de adhesión celular (CAM)

    • Las moléculas de adhesión celular pertenecen principalmente a una familia de sustancias químicas llamadas glicoproteínas. Están ubicados en la superficie celular y forman diferentes tipos de complejos y uniones para unirse:
      • células a células
      • células a ECM
      • ECM al citoesqueleto celular
      • La adhesión de las células entre sí para proporcionar una estructura tisular organizada.
      • la transmisión de señales y señales extracelulares a través de la membrana celular
      • la migración de células a través de la regulación de las adherencias asistidas por CAM

      MATRIZ EXTRACELULAR (ECM)
      Las definiciones ofrecen & # 8220la sustancia entre las células & # 8221 y el & # 8220material en el espacio intercelular & # 8221, pero ECM es mucho más importante de lo que sugieren estas palabras. Investigaciones recientes muestran que el funcionamiento de las células está muy influenciado por la matriz extracelular celular.

      Matriz extracelular (ECM) & # 8211 un modelo de casa
      Considere una casa que ha sido lavada de color en el exterior. La casa, más bien como una celda, tiene diferentes salas para diferentes funciones, un comedor para comer, la cocina para cocinar, etc. Pero las casas, como las celdas, no se detienen en la pared exterior. Cada casa se conecta al exterior mediante cableado para teléfono y electricidad y mediante tuberías para agua, alcantarillado y probablemente gas.

      Alrededor de cada casa también hay un espacio. Aparte de cualquier jardín, siempre hay un espacio inmediatamente más allá de la pared exterior. Por lo general, en la parte delantera de la casa hay un área donde se dejan las botellas de leche, donde sobresalen correos y papeles del buzón, donde se cultivan plantas en jardineras o cestas colgantes. Más cerca del techo podría haber una cámara de seguridad con sensores y luces, y más arriba, una antena parabólica t / v y otras antenas. En otras palabras, hay un espacio alrededor de la casa que es muy importante para ella. Algunos objetos necesarios para la vida en la casa están ubicados en el exterior, y las actividades y la información sobre el clima, p. A partir de una previsión meteorológica, dentro de la casa, también se puede cambiar lo que se coloca en el exterior, como sillas de jardín y una manguera. De manera similar, una célula puede cambiar las moléculas de ECM que secreta o los receptores de adhesión que se encuentran en su superficie. Lo que está muy claro es que los elementos que se colocan fuera de la casa, o de la celda, influyen en gran medida en lo que sucede en el interior, y lo que ocurre en el interior influye en lo que se coloca en el exterior.

      Y en la celda ...
      Y lo mismo ocurre con una célula y la matriz extracelular y las moléculas de adhesión celular que la rodean. Muchas propiedades de la superficie celular y las funciones internas de la célula dependen de proteínas que se extienden desde la superficie celular hasta la MEC o la superficie de otras células. Estas proteínas, al igual que la antena del satélite, la cámara de seguridad y los sensores del modelo de nuestra casa, reciben mensajes sobre el entorno inmediato y ejercen una función de vigilancia.

      Además, muchas de las proteínas de la superficie celular llevan modificaciones complejas de carbohidratos. Por esta razón, esta área fuera de la celda se ha llamado glucocáliz (del griego & # 8216glycos & # 8217 que significa dulce, y del latín & # 8216calyx & # 8217 que significa taza). Al igual que los componentes de las proteínas, los azúcares están involucrados en las adherencias entre las células y, al igual que el lavado de color en una casa, también tienen una función protectora.

      Matriz extracelular & # 8211 ¿Qué es?
      Una forma general se encuentra ampliamente distribuida en animales. Los dos grupos principales de bioquímicos que componen la MEC básica son cadenas complejas de moléculas de azúcar (polisacáridos) y polisacáridos unidos a proteínas (glicoproteínas como fibronectina, laminina y trombospondina) e incluyen la sustancia muy viscosa proteoglicanos. Incrustados en esto pueden haber varios tipos y cantidades de fibras de colágeno estructurales e insolubles y fibras elásticas flexibles que dan elasticidad a los tejidos.

      Las formas modificadas aparecen en forma de hueso, el exoesqueleto de un insecto, conchas de animales y la pared celular de las plantas.

      ECM & # 8211 ¿de dónde viene?
      All cells can make extracellular matrix but certain specialist cells produce a specific type of ECM:
      Fibroblast cells secrete connective tissue ECM
      Osteoblast cells secrete bone-forming ECM and
      Chondroblast cells secrete cartlilage-forming ECM.
      Fibroblasts and epitheal cells together make basement membrane ECM

      ECM – what does it do?
      This depends on where it is and how specialised the ECM is. Different forms in different locations have different properties

      Specialised types of ECM in animals
      ECM can be modified, mainly by calcification to produce bones, teeth and shells or chitinisation to form the chitin exoskeleton of insects. These types of ECM clearly provide mechanical facility and protection.
      A less rigid type of ECM forms tendons and cartilage and a soft transparent gel form is found for example in the cornea of the eye where it provides hydraulic protection.

      Specialised ECM in plants
      The ECM in plants is mainly cellulose and surrounds each cell. Along with water it contributes to the total rigidity of the plant. The ability of a tree to grow to a great height and retain its rigidity is partly due to the cellulose ECM of the cell walls together with other biochemicals including lignin and extensins.

      A less easily observed form of ECM is found in vertebrates in three main forms

      1. Tejido conectivo – This contains lots of ECM and only a few cells.
      2. Basal lamina – This can be considered as the ECM of epithelial cells but formed into a tough layer containing a great many collagen fibres and laminin and upon which the cells of the epithelia ‘sit’. Very little ECM surrounds each individual cell and they are joined to each other in different ways.
      3. Pericellular matrix – With a few exceptions all cells are surrounded by cell extracellular matrix to some degree. It is this material that not only gives mechanical support by binding cells together but with the glycocalyx provides a biochemical barrier around the cell, a docking facility for imports and exports to and from the cell, and a medium through which chemical signalling can take place. Recent work indicates that ECM sugar molecules may have an important role to play in cancer biology.

      Cell Adhesion Molecules (CAMs)
      Very few cells exist and work in isolation. Most cells exist as a system or society. CAMs help to keep the society intact by providing different degrees and types of adhesion. Research work is indicating that CAMs, like ECM, is involved in cell signalling. CAMs are well suited to do this job since some of them traverse the plasma membrane and provide a route into the cell. The adhesive nature of the molecules also provides a ‘sticky surface’ and some of these inadvertently ‘capture’ RNA viruses such as those that cause common colds.

      Cell ‘Do It Yourself’ (DIY) – adhesives and junctions
      As with some ‘Do It Yourself’ (DIY) adhesives, CAMs are better at sticking some materials but they can also be used for joining others.
      There are four main families of CAMs (types of adhesive) and these are used in different situations:

      1. Those involved in Cell to Cell junctions are mainly molecules in the family called Cadherins and depend on the presence of Calcium ions to function (think of Ca-adhesion). These molecules are transmembrane glycoproteins and link the cytoskeleton of one cell to the cytoskeleton of another.
      2. Those involved in Cell to Matrix junctions belong to a large family of CAMs called integrins (think of integrins helping cells perform integration).
        Integrins are also found as ‘anchor’ plates in focal adhesion and hemidesmosome type junctions.
        Transmembrane proteoglycans are also involved in adhesion to ECM and the linkage to the cytoskeleton.
      3. The Immunoglobulin super family include special adhesion molecules used in the nervous system.
      4. The selectins are special CAMs that bind to cell-surface carbohydrate and are involved with inflammation response mechanisms.

      Junctions for adhesives
      Just as there are different types of cell adhesive molecules, there are different types of links or junctions. There are two main ones:

      1) Tight junctions – these do not allow molecules to pass from cell to cell but they pull the walls of the two cells very close together.

      2) Gap junctions – these join two cells together with a cluster of fine tubes. Gap junctions allow small molecules, up to a molecular weight of 1200, to pass from one cell to another. In this way cells pass chemicals to a neighbouring cell in need. An example of ‘The Society of Cells’ at work.

      Image of human epithelial cells with cadherin stained green and nucleus blue. The green staining cadherin is very widely distributed between these cells. This is why it appears that the plasma membrane is stained green.

      (courtesy of Louise Cramer, Laboratory for Molecular Cell Biology & Cell Biology Unit, University College London, UK and Vania Braga, Imperial College London, UK)

      CAMs and Cancer – a real life application
      ‘Cut’ and ‘Paste’ are critical commands in some cancers

      ECM and CAMs are involved in many disorders. In certain types of cancer CAMs may be involved in the spreading of cancer cells from a primary site to a secondary one. At the primary site cell to cell adhesion is lost. Cells are ‘cut’ free and transported away to a second site. Here cell adhesion is increased and the cell is ‘pasted’ into its new location. The cell divides and with better adhesion stays put and a secondary cancer develops. (This is a simple description but the principle is correct).
      Clearly the ability to understand and control ‘cut’ and ‘paste’ commands in the cancer growth ‘programme’ could help our understanding of how secondary cancers develop.


      Tissue and Cell

      Tissue and Cell is devoted to original research on the organization of cells, subcellular y extracellular components at all levels, including the grouping and interrelations of cells in tejidos y organos. The journal encourages submission of ultrastructural studies that provide novel insights into.

      Tissue and Cell is devoted to original research on the organization of cells, subcellular y extracellular components at all levels, including the grouping and interrelations of cells in tejidos y organos. The journal encourages submission of ultrastructural studies that provide novel insights into structure, function and physiology of cells and tissues, in health and disease. Bioengineering and stem cells studies focused on the description of morphological and/or histological data are also welcomed.

      Studies investigating the effect of compounds and/or substances on structure of cells and tissues are generally outside the scope of this journal. For consideration, studies should contain a clear rationale on the use of (a) given substance(s), have a compelling morphological and structural focus and present novel incremental findings from previous literature.


      Entropy plays an important role in how living cells form tissues

      The process that causes living cells to club together to create tissues is driven by both biochemistry and thermodynamics, according to a new study by an international team of scientists. The group’s experiments and computer simulations could help scientists improve technologies for creating artificial tissues and organs.

      Multicellular organisms from simple worms to complex mammals comprise tissues and organs that form via the organization of many single cells. This alignment of cells is driven by several processes, some that are biochemical and others that are related to cell-to-cell contact and other interactions with cell exteriors. While cellular alignment processes often have miniscule effects on individual cells, collectively they play a crucial role in the formation and health of tissues.

      Alignment often occurs in response to the anisotropy of the cells’ environment, and this results in the migration of cells along a specific direction. This is called “contact guidance” and plays important roles in both tissue growth and tissue homeostasis – the latter being the process by which tissue is maintained in a steady state. While scientists know that contact guidance is important, the underlying mechanism has been poorly understood until very recently.

      Biochemistry versus entropy

      Now, researchers in the UK, Netherlands, Iran, and Italy have shown that contact guidance can be driven by both biochemical and entropy related processes, depending on the degree to which the cells are confined in an anisotropic environment. Led by Vikram Deshpande at the University of Cambridge, the team placed human muscle cells (myofibroblasts) on substrates containing micropatterned channels made of fibronectin. This is a large glycoprotein that makes up the extracellular matrix of tissues. As well as mediating cell interactions, it also plays roles in cell adhesion, growth and migration.

      The cells were placed on the substrates at low densities so that cell-to-cell contact was avoided. The cells measure about 160 micron across and the team observed their behaviour in channels of three different widths – 50, 160 and 390 micron.

      The team found that cells in the narrower channels were aligned more than those in wider strips. In the narrower strips, the team concluded that contact guidance occurred because the cells must change their shapes and energy to adjust to the narrower environment — processes that are driven by the biochemical processes within the cells.

      What is happening is a little bit counterintuitive

      Vikram Deshpande

      What surprised the scientists, however, is that contact guidance also occurred in channels much wider than the size of the muscle cells. In this case, the researchers say that the process is driven by an increase in entropy – the thermodynamic tendency of the system to move towards disorder.

      “What is happening is a little bit counterintuitive,” explains Deshpande, “You can think that in an aligned system is not maximally disordered, but actually in this case, the maximally aligned system is the most disordered one”.

      He says that the phenomenon can be understood by imagining a few matches in a matchbox. If you shake the matchbox, instead of taking a random orientation, the matches would align themselves along the edges of the box. Analogously, cells aligned along the anisotropy of their environment represent a system with a higher entropy.

      “There are certain factors that you can experimentally measure, such as the traction, or investigate the shapes to look at the size of their cytoskeletal arrangements. But there are certain features in understanding cellular behavior that are not directly measurable,” added Deshpande. “This is why we also simulated the Gibbs free energy of the cells, to go beyond the experiments.”

      Critical width

      The team combined the analysis of the cells’ shapes with a statistical analysis of their fluctuations not related to temperature. The resulting model also predicted, that upon increasing the channel width above a certain critical value, the cell orientation would not be driven by its internal biochemistry, but rather by entropy.

      The results could have important implications for healthcare, medicine and tissue engineering – which could be achieved by manipulating the shape and organization of cells by changing the geometry of their environment. A better understanding of contact guidance could also help doctors predict the spread of diseases such as metastasizing cancer.

      Human immunity is perhaps a touchy-feely process

      While the experiment was done on a flat 2D surface, the team is already working on expanding their research to encompass more life-like conditions. “In lots of cases inside the body, surfaces are not flat and the cells are not growing on a flat surface either,” says Deshpande. “We are really interested in understanding how effectively curvature is a driving cue for guiding cells and why do different kinds of cells respond differently to various surfaces and curvatures.”

      According to Patrick McGarry from the National University of Ireland Galway, this study “provides a ground-breaking insight into the thermodynamics of biological cells”. McGarry, who was not involved in the research adds, “The seminal finding that entropy is a key driver of cell alignment is fundamental to the assembly and function of living tissue and has highly important implications for the field of regenerative medicine”. He adds, “The work provides a new paradigm for the fusion of thermodynamics, biology, and computational mechanics, leading to a new understanding of the active response of living matter to the surrounding physical environment”.

      The results are reported in the Revista biofísica.

      Martina Ribar Hestericová is a science writer based in Switzerland


      Ver el vídeo: Intro til cellen (Febrero 2023).