Apoptosis definición
la Apoptosis es un proceso que ocurre en multicelular cuando una célula intencionalmente «decide» morir. Esto a menudo ocurre por el bien de todo el organismo, como cuando el ADN de la célula se ha dañado y puede volverse canceroso.
la Apoptosis se conoce como muerte celular» programada «porque ocurre debido a instrucciones bioquímicas en el ADN de la célula; esto se opone al proceso de» necrosis», cuando una célula muere debido a un trauma externo o privación.,
al igual que muchos otros procesos celulares complejos, la apoptosis se desencadena por moléculas de señal que le dicen a la célula que es hora de cometer suicidio celular.»
los dos tipos principales de vías de apoptosis son «vías intrínsecas», donde una célula recibe una señal para destruirse a sí misma de uno de sus propios genes o proteínas debido a la detección de daño en el ADN; y «vías extrínsecas», donde una célula recibe una señal para iniciar la apoptosis de otras células en el organismo., La vía extrínseca puede activarse cuando el organismo reconoce que una célula ha sobrevivido a su utilidad o ya no es una buena inversión para que el organismo la apoye.
la Apoptosis juega un papel en la causa y prevención de algunos procesos médicos importantes. En los seres humanos, la apoptosis juega un papel importante en la prevención del cáncer al hacer que las células con ADN dañado se «suiciden» antes de que puedan volverse cancerosas., También juega un papel en la atrofia de los músculos, donde el cuerpo decide que ya no es una buena idea gastar calorías en el mantenimiento de las células musculares si las células no se usan regularmente.
debido a que la apoptosis puede prevenir el cáncer y debido a que los problemas con la apoptosis pueden conducir a algunas enfermedades, la apoptosis ha sido estudiada intensamente por los científicos desde la década de 1990.
función de la Apoptosis
la Apoptosis es una adaptación evolutiva importante porque permite a los organismos destruir sus propias células., A primera vista, puede parecer una idea terrible. ¿Por qué destruirías parte de ti mismo?
bueno, tal vez si esa parte de ti mismo se hubiera vuelto peligrosa para el resto, como en el caso de células con ADN dañado que podrían volverse cancerosas. La Apoptosis es una de las principales causas de muerte de las células precancerosas, y las personas con mutaciones que impiden que la apoptosis funcione correctamente son mucho más propensas a contraer cáncer.
los organismos multicelulares también pueden desear perder células que ya no son útiles para el organismo. Compartiremos algunos ejemplos realmente espectaculares de cuando la muerte celular es algo bueno a continuación.,
ejemplos de Apoptosis
de renacuajo a Rana
un ejemplo espectacular de esto se encuentra en los renacuajos de rana, que destruyen y reabsorben las estructuras del cuerpo entero a medida que se transforman en ranas.
Las células de las branquias, aletas y cola del renacuajo «se les dice» que mueran por señales de apoptosis a medida que el renacuajo madura. Las materias primas de estas células diseminadas se convierten en materiales de construcción y alimento para sus nuevas extremidades en crecimiento.,
desarrollo del sistema nervioso humano
durante el desarrollo temprano del sistema nervioso humano, un gran número de células mueren a través de la apoptosis. ¿Por qué debería ser así?
la verdad es que los científicos no están del todo seguros de por qué ocurre tanta muerte celular programada en el sistema nervioso en desarrollo. Algunos piensan que es porque la formación de las conexiones correctas es un proceso complejo y potencialmente difícil para las neuronas jóvenes; y porque la máxima eficiencia del sistema nervioso es definitivamente en el mejor interés del organismo.,
Los Nervios requieren grandes cantidades de energía para funcionar – de hecho, el sistema nervioso consume alrededor del 20-25% de todas las calorías consumidas en el cuerpo humano!
Las neuronas también tienen que encontrar su camino hacia objetivos muy precisos. Al principio del desarrollo, las neuronas crecen a partir de «Padres» de células madre que se dividen furiosamente y siguen señales químicas para tratar de encontrar las células diana correctas con las que conectarse. Se deben formar conexiones entre el cerebro y la piel, entre el cerebro y los músculos, entre las neuronas en el cerebro y las células de bastón y cono en la retina, etc..,
para crear este objetivo increíblemente complejo, el sistema nervioso en desarrollo simplemente crece demasiadas células. Los que se conectan de manera eficiente con los objetivos correctos se utilizan con frecuencia y se conservan. Pero aquellos que no hacen contacto de manera eficiente y no se utilizan con frecuencia mueren por apoptosis.
Puede ser que esta teoría sobre por qué las neuronas mueren durante el desarrollo sea correcta; también puede ser que los científicos hagan descubrimientos importantes con los que aún no hemos soñado que explicarán por qué hay tanta apoptosis en el sistema nervioso en desarrollo., ¡Sin duda se necesita más investigación!
pies de ratón
durante el desarrollo embrionario, los pies de los ratones comienzan como cosas planas en forma de pala. A medida que avanza el desarrollo, los pies se separan en cinco dedos distintos por el proceso de – usted lo adivinó – apoptosis! Las células que conectan los dedos de los pies mueren con el fin de crear los distintos espacios entre ellos.
Este es un ejemplo de cómo la muerte celular programada se puede utilizar para dar forma a estructuras útiles y crear características útiles, además de deshacerse de las que no son necesarias.,
Apoptosis y cáncer
Una función primaria de la apoptosis es destruir las células que son peligrosas para el resto del organismo. Una razón común para la apoptosis es cuando una célula reconoce que su ADN ha sido gravemente dañado. En estos casos, el daño del ADN desencadena vías de apoptosis, asegurando que la célula no pueda convertirse en un cáncer maligno.
sin Embargo, claramente este proceso a veces falla. Todos los casos de cáncer son presumiblemente casos en los que una célula dañada no cometió apoptosis, sino que pasó a hacer más de sí misma.,
la Apoptosis puede ser incapaz de ocurrir si los genes esenciales necesarios para ella se encuentran entre los que están dañados. Sin embargo, algunos médicos y científicos han estado estudiando intensamente la apoptosis con la esperanza de que puedan aprender a desencadenarla específicamente en las células cancerosas utilizando nuevos medicamentos u otras terapias.
al igual que con todos los medicamentos diseñados para destruir las células cancerosas, el desafío con los medicamentos diseñados para inducir la apoptosis es garantizar que estos medicamentos solo afecten a las células cancerosas. Un medicamento que hace que las células sanas, así como las cancerosas, cometan muerte celular programada podría ser muy peligroso.,
el cuadro también puede no ser tan simple como «el cáncer ocurre cuando la apoptosis falla.»La investigación ha sugerido que algunos cánceres pueden surgir en poblaciones celulares donde la apoptosis ocurre más fácilmente de lo que debería; posiblemente estas células se han visto obligadas a «aprender» a ignorar las señales de apoptosis demasiado entusiastas, y posteriormente no cometen apoptosis incluso cuando han sufrido un daño severo.,
otras investigaciones han revelado que las células cancerosas que mueren debido a los efectos de los medicamentos a menudo mueren por apoptosis, lo que sugiere que los cánceres que son especialmente resistentes a la apoptosis también pueden ser especialmente resistentes al tratamiento.
se necesita mucha más investigación sobre el tema del tratamiento del cáncer, y comprender las vías de la apoptosis es una vía extremadamente prometedora para lograr nuevos avances.
vía de Apoptosis
Hay dos tipos principales de vías de apoptosis, cada una de las cuales ilustra un punto importante sobre cómo se desencadena la apoptosis y por qué es útil.,
ambas vías principales se ilustran en el gráfico siguiente. Los pasos se discuten con más detalle en las siguientes listas:
vía extrínseca
en la vía» extrínseca » a la apoptosis, se recibe una señal desde fuera de la célula indicándole que cometa muerte celular programada. Esto puede ocurrir si la célula ya no es necesaria o si está enferma.,
al igual que muchas vías para provocar cambios complejos en una célula, la vía extrínseca a la apoptosis implica muchos pasos, cada uno de los cuales puede «regularse hacia arriba» o «regularse hacia abajo» por la expresión génica o por otras moléculas:
Paso 1:
como la mayoría de la señalización entre células, la vía extrínseca de la apoptosis comienza con una molécula de señal que se une a un receptor en el exterior de la membrana celular.
dos tipos comunes de mensajeros químicos que desencadenan la vía extrínseca a la apoptosis son FAS y TRAIL., Estas moléculas pueden ser excretadas por las células vecinas si una célula está dañada o ya no es necesaria.
los receptores que se unen a FAS y TRAIL se llaman «FASR» para «Receptor FAS» o «TRAILR» para » receptor TRAIL.»
al igual que con la mayoría de las proteínas receptoras, cuando FASR y TRAILR se encuentran con su molécula de señal, a veces llamada «ligando», se unen a ella.
el proceso de unión causa cambios en el dominio intracelular del receptor.
Paso 2:
en respuesta a los cambios en el dominio intracelular de TRAILR o FASR, una proteína dentro de la célula llamada FADD también cambia.,
el nombre de FADD es divertido o aterrador: significa proteína de «dominio de muerte asociado a FAS».
una vez que FADD ha sido activado por cambios en el receptor, interactúa con dos proteínas adicionales, que van a iniciar el proceso de muerte celular.
Paso 3:
Pro-caspase-8 Y Pro-caspase-10 son proteínas inactivas hasta que interactúan con un FADD activado. Pero si dos de estas moléculas encuentran un FADD activado, las partes de las proteínas que las mantienen inactivas son «hendidas» o «cortadas».,
Las Pro-caspasas luego se convierten en caspasa-8 y caspasa-10, a las que los científicos se refieren románticamente como «el principio del fin» debido a su papel en el inicio de la apoptosis.
Las caspasas-8 y -10 se dispersan a través del citoplasma y desencadenan cambios en varias otras moléculas en toda la célula, incluidos los mensajeros que inician la descomposición del ADN después de ser activadas por las caspasas.
Paso 4:
otra molécula inactiva llamada BID se transforma en tBID cuando las caspasas activadas cortan la parte de BID que mantiene la molécula inactiva.,
después de que BID se transforma en tBID, tbid se mueve a la mitocondria. tbid activa las moléculas BAX y BAK.
la activación de BAX y BAK son los primeros pasos compartidos tanto por las vías extrínsecas como intrínsecas a la apoptosis.
Los pasos 1-4 enumerados aquí son exclusivos de la vía extrínseca. Pero después de que se activan BAX y BAK, los pasos posteriores son los mismos entre ambas vías.
como tal, los pasos 3-7 de la vía intrínseca, enumerados a continuación, son también los pasos 5-9 de la vía extrínseca!,
vía intrínseca
Paso 1:
la vía intrínseca a la apoptosis se desencadena por estrés o daño a la célula. Los tipos de estrés y daño que pueden llevar a la célula a la apoptosis incluyen el daño a su ADN, la privación de oxígeno y otras tensiones que afectan la capacidad de una célula para funcionar.
en respuesta a estos daños o tensiones, la célula «decide» que su existencia continuada podría ser peligrosa o costosa para el organismo en su conjunto. Luego activa un conjunto de proteínas llamadas «proteínas solo BH3″.,»
Paso 2:
Las proteínas BH3-only son una clase de proteínas que incluyen varias proteínas Pro-y anti-apoptosis. La Apoptosis puede ser alentada o desaconsejada, dependiendo de qué proteínas solo BH3 se activan o expresan.
Las proteínas solo BH3 Pro-apoptóticas activan BAX y BAK – las mismas proteínas que son activadas por tBID después de que se crea a través de la vía extrínseca a la apoptosis.
Paso 3:
Los BAX y BAK activados causan una condición conocida como «MOMP».»MOMP significa» permeabilidad de la membrana externa mitocondrial.,»
MOMP se considera el «punto de no retorno» para la apoptosis. Los pasos que conducen a MOMP pueden ser detenidos en sus pistas por las moléculas del inhibidor, pero una vez que MOMP se ha logrado, la célula completará el proceso de la muerte.
MOMP juega su papel clave en la apoptosis al permitir la liberación del citocromo C En el citoplasma.
Paso 4:
en circunstancias normales, el citocromo C juega un papel clave en la cadena mitocondrial de transporte de electrones. Durante el MOMP, sin embargo, el citocromo C puede escapar de las mitocondrias y actuar como una molécula de señalización en el citoplasma celular.,
el citocromo-C En el citoplasma celular provoca la formación del ominoso «apoptosoma», un complejo de proteínas que realiza el paso final para comenzar la descomposición celular.
Paso 5:
el apoptosoma, una vez formado, convierte la pro-caspasa-9 en caspasa-9.
al igual que con la activación de caspasas-8 y -10 en la vía extrínseca a la apoptosis, caspasa-9 es capaz de desencadenar cambios adicionales en toda la célula.
Paso 6:
Caspase-9 realiza varias funciones para promover la apoptosis. Entre los más importantes está la activación de caspasas-3 y -7.,
Paso 7:
Una vez activadas, las caspasas-3 y -7 comienzan la descomposición de los materiales celulares. Caspasa-3 condensa y descompone el ADN de la célula.
¿cuándo ocurre la Apoptosis?
la Apoptosis ocurre cuando la existencia de una célula ya no es útil para el organismo. Esto puede ocurrir por algunas razones.
si una célula se ha estresado o dañado gravemente, puede cometer apoptosis para evitar que se convierta en peligroso para el organismo en su conjunto. Las células con daño en el ADN, por ejemplo, pueden volverse cancerosas, por lo que es mejor que cometan apoptosis antes de que eso ocurra.,
otras tensiones celulares, como la privación de oxígeno, también pueden hacer que una célula «decida» que es peligrosa o costosa para el huésped. Las células que no pueden funcionar correctamente pueden iniciar la apoptosis, al igual que las células que han experimentado daño en el ADN.
en un tercer escenario, las células pueden cometer apoptosis porque el organismo ya no las necesita debido a su desarrollo natural.
Un ejemplo famoso es el del renacuajo, cuyas células branquiales, aleta y cola cometen apoptosis cuando el renacuajo se metamorfosis en una rana., Estas estructuras son necesarias cuando el renacuajo vive en el agua, pero se vuelven costosas y dañinas cuando se mueve a tierra firme.
Quiz
1. ¿Cuál de los siguientes no esperaría desencadenar la apoptosis?
A. daño al ADN de una célula
B. privación de oxígeno a largo plazo
C. un organismo que se mueve a una nueva etapa de su ciclo de vida, haciendo que algunas células sean obsoletas
D. Ninguna de las anteriores
2., ¿Cuál de las siguientes situaciones podría ocurrir si una mutación imposibilitara la apoptosis?
A. El sistema nervioso podría no desarrollarse correctamente
B. El cáncer podría volverse mucho más probable
C. Un insecto podría no ser capaz de sufrir metamorfosis
D. todo lo anterior
3. ¿Cuál es la diferencia entre las vías extrínsecas e intrínsecas de la apoptosis?
A., La vía extrínseca se desencadena por una señal desde el exterior de la célula, mientras que la vía intrínseca se desencadena por eventos dentro de la célula.B. La vía extrínseca tiene más pasos porque la señal debe ser transmitida desde la membrana celular.
C. La vía extrínseca activa BAK y BAX, mientras que la vía intrínseca no lo hace.
D. a y B