La Revolución de las Células

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todos los organismos vivos están compuestos de células son la unidad funcional y estructural más pequeña de la vida existen millones de organismos de una sola célula con la capacidad de alimentarse crecer reaccionar ante estímulos del medio reproducirse en organismos pluricelulares las células se han especializado para llevar a cabo distintos roles es decir se han diferenciado los glóbulos blancos que viajan en el
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torrente sanguíneo son distintos a las células de la piel y a las neuronas en tamaño forma funciones y ciclo de vida y cada una de ellas realiza funciones indispensables para la vida en este instante cientos de miles de glóbulos rojos transportan oxígeno a todas las células del cuerpo otras eliminan bacterias o virus que podrían enfermarnos y otras transforman las imágenes que vemos en recuerdos que van
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a almacenarse en diferentes regiones del cerebro que nuestro cuerpo funcione correctamente depende de las acciones de cerca de 80 millones de células cada una haciendo su labor y las funciones que desempeña cada célula depende de los organelos que la componen cada una de estas estructuras cumplen con funciones diversas en el instituto de fisiología celular de la unam hacemos investigación científica
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de fronteras buscando entender el funcionamiento de las células aquí la célula es uno de los elementos básicos que constituyen nuestros organismos por lo tanto a las células tienen que tener una alta especialización para sus funciones un organismo tiene distintos tipos de tejidos por ejemplo los que conforman al hígado los que conforman las fibras musculares en nuestro organismo o las que conforman nuestro cerebro por lo tanto cada célula tiene que tener una identidad y son los contextos incluyentes básicos de esos tejidos que
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es algo fundamental para el funcionamiento de cualquier organismo el proceso de diferenciación es un proceso que es muy característico de el desarrollo de los organismos entonces empezamos el desarrollo de un organismo a partir de un huevo fertilizado un ovocito y un espermatozoide que se fusionan y con el tiempo ocurren ciertas divisiones celulares que es las que van formando cada una de las diversas
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células que conforman a un embrión primitivo y conforme va ocurriendo el proceso de desarrollo el cuerpo va estableciendo dónde va a estar la cabeza del organismo dónde va a estar la parte posterior del organismo donde va a estar su columna vertebral etcétera todos estos procesos están sincronizados con el tipo y el número de células que se van formando en cada etapa pero porque es importante entender la
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fisiología de una célula para empezar es cómo se determina esa identidad pero más allá si nosotros podemos conocer muy bien esa identidad y esos procesos que ocurren desde el principio del desarrollo de un organismo podremos entender cómo se desregulan esos procesos y entender desde un punto de vista muy temprano cómo se originan algunos tipos de enfermedades pero más allá podemos a lo mejor en algún momento tener diagnósticos tempranos de
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enfermedades pero también ir a la terapia celular que permitiría tener procesos correctivos de algunas enfermeras cuando una persona tiene diabetes las células no están recibiendo suficiente glucosa que es el alimento de la mayor parte de las células las células beta pancreáticas que son las que producen normalmente una hormona que se llama insulina se descomponen y no están funcionando bien y entonces no secretan
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esta hormona que es la que propicia que la glucosa entre las células y también que se guarde en lugares como el hígado o el músculo y entonces la persona se siente débil por ejemplo todo el organismo aunque hay mucha glucosa en la sangre está desnutrido porque esta glucosa no puede entrar a nutrir a sus células américas [Música] ok buenos dias hoy vamos a hablar de
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muerte celular alguien ha leído o escuchado al usado en lo que es la muerte celular programada pues bueno hace que uno de los mecanismos puede ser la apoptosis que es cuando hay una célula dañada no necesita decir de suicidarse para dañar al organismo ya digamos que la célula que podría dar cáncer se suicida antes de formar un tumor y en el desarrollo embrionario saben algo ha ocurrido de la muerte la muerte celular es fundamental para la
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vida para todos los organismos ya sean unicelulares o multicelulares por ejemplo durante la formación de las manos en el embrión citó se forma una paleta continua y para que se individualizan los dedos se mueren las células que estaban entre los dedos y eso es lo que permite que nosotros podemos mover los dedos por ejemplo los patos no se les mueren las células y entonces se quedan con esta membrana y así como este ejemplo cualquier órgano que pensamos se moldea también por muerte celular entonces si no se controla correctamente en el desarrollo
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embrionario que es células se mueren y que son las no se mueren pues no se forma propiamente el embrión en una célula tumoral o en una célula cancerígena que podría ser lo mismo justamente las células perdieron la capacidad de regular sus divisiones y pierden la sensibilidad a morirse entonces no se pueden morir y se dividen ininterrumpidamente lo cual resulta en una patología como hace al cáncer entender es el primer paso para desarrollar tratamientos o fármacos por ejemplo con la levadura lo que se logró
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entender es cómo es el ciclo de una célula es decir cuando una célula permanece como una sola célula se divide y forman más células de entender como una célula se divide o se muere es el primer paso para entender cómo se desarrolla un cáncer el material genético está formado por una molécula que se llama adn y en ella ya se toda la información codificada y para sintetizar las moléculas que llevan a cabo las funciones en la célula
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como son las proteínas en los organismos eucariontes se llaman hay este núcleo en donde reside el material genético y el material genético es el instructivo para que la célula funcione asia y yo también organelos como las mitocondrias que son los principales organismos involucrados en generar energía en la célula porque son importantes las mitocondrias son importantes porque son una fuente de energía celular su principal función es dar lugar a la síntesis de atp adenosín trifosfato todas las células para poder
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funcionar y vivir y llevar a cabo todo lo que hacen requieren de atp requieren de esta sustancia química que da energía como su nombre lo indica los organismos unicelulares son aquellos formados por una única célula y un ejemplo pueden ser las bacterias aunque éstas también forman distintas asociaciones y se agrupan también en comunidades son los organismos más abundantes del planeta dentro del humano pues hay bacterias que son benéficas que nos ayudan a hacer
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distintos procesos pero también existen las bacterias patógenas y estas bacterias ocasionan una serie de enfermedades que también son muy importantes la memoria es una habilidad asombrosa del sistema nervioso central que nos permite registrar almacenar y después recordar experiencias que hemos tenido en el mundo estas experiencias lo que hacen es disparar cambios físicos y
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funcionales dentro del cerebro que después nos ayudan a tener diferentes respuestas flexibles ante un medio ambiente cambiante en las personas por ejemplo con autismo creemos que las cosas que perciben del mundo real se procesan y entran al cerebro y esa información se procesa de manera diferente a una persona normal la manera en que se comunican las neuronas es a través de impulsos eléctricos
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y también pueden comunicarse a través de mediadores químicos estos compuestos se conocen genéricamente como neurotransmisores porque permiten transmitir información de una neurona a la siguiente cuando hay un accidente por ejemplo un accidente vascular cerebral qué significa esto que haya un coágulo o un trombo que interrumpa el flujo sanguíneo cerebral muchas de esas neuronas pueden morir también puede haber una muerte celular o una muerte
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neuronal importante cuando hay un trauma craneoencefálico deja de irrigar se el cerebro el cerebro no recibe glucosa y la glucosa es el principal sustrato del que se nutren las neuronas las enfermedades causadas por canalopatías son muy importantes porque resultan de la alteración en la función de canales iónicos que son proteínas que se encuentra en la membrana de las células y permiten el movimiento de iones una de las más comunes o de las
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más estudiadas son las canalopatías que afectan el corazón y éstas pueden causar desde arritmias desde falta de fuerza en el corazón hasta trastornos eléctricos que pueden llevar a la suspensión de la función de la bomba del corazón y a la muerte [Música] muchas enfermedades humanas surgen de alteraciones en las estructuras de las células las células nos hablan del origen de la vida de la evolución de organismos
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unicelulares a pluricelulares diversos de las características de la vida y de la muerte de la naturaleza de las enfermedades entendiendo la fisiología de las células podremos desarrollar tratamientos médicos más efectivos y evitar el desarrollo de algunas enfermedades y comprender mejor el funcionamiento de nuestro cerebro entender mejor el proceso de la vida en nuestro grupo de investigación en el instituto de fisiología celular nos
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interesamos por entender cómo funciona el prendido y apagado de la información genética es decir cómo se prenden o apagan los genes para ello hemos implementado metodologías de biología molecular biología celular e incluso de bioinformática para poder entender en qué momento un gen debe tener su actividad y en qué otro momento debe ser silenciado y finalmente en patologías como el cáncer mi laboratorio en el instituto de
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fisiología celular está interesado en comprender cómo funciona el genoma cómo es que esta molécula que contiene toda la información que le da función a las células regula esa información cómo se prenden y se apagan los genes esto tiene implicaciones muy importantes en la salud ya que por ejemplo las células cancerígenas tienen un genoma re arreglado en donde estos procesos de regulación están alterados entonces nos
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interesa mucho conocerlos a profundidad y compararlos entre una célula normal y una célula transformada o cancerígena en mi laboratorio nos interesa entender cómo es que se regula la expresión de los genes dentro de una célula pero tomando en contexto cómo está la información genética del dna compactado adentro de la célula en cada una de nuestras células tenemos casi tres metros de información genética esto hace que la información genética esté altamente compactada dentro del núcleo
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en el genoma humano en el dna tenemos los genes y en mi laboratorio nos interesa entender cómo la compactación de estos genes regula que se exprese o nunca esto nos va a permitir entender diversos procesos que van desde la diferenciación celular la diabetes o las neurociencias en nuestro laboratorio estudiamos el desarrollo del sistema nervioso desde etapas muy tempranas hasta etapas adultas y lo que nos interesa principalmente es entender cómo un
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cierto tipo de moléculas participa precisamente en estos procesos de desarrollo cómo se forma el sistema nervioso o cómo algunas moléculas tienen impacto en la función del sistema nervioso o en la generación de nuevas células está en la etapa adulta de hecho últimamente en mi laboratorio se ha centrado más en estudiar cómo ciertos lípidos moléculas que tienen así los grasos que además tienen una capacidad de señalizar o de dar información a las
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células participa en y la generación de nuevas neuronas en algunos organismos el interés central que tenemos es conocer cómo se dan procesos de diferenciación celular que nos permitan producir neuronas y esas neuronas eventualmente las podemos utilizar para el trasplante en algunos modelos animales de enfermedades degenerativas del sistema nervioso central el fin último que tenemos no es
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trasplantar pacientes con estas neuronas que producimos en el laboratorio sino tener un sistema que nos permita producir neuronas similares a las que están presentes en el cerebro de los pacientes para estudiar detalladamente qué procesos están siendo afectados y que puedan contribuir a la muerte de las neuronas que secretan dopamina y que producen el temblor y las alteraciones motoras en pacientes de partes
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en el laboratorio que yo dirijo nos encargamos de estudiar el autismo para ello nosotros usamos un modelo genético estudiamos células del cerebro y cómo éstas cambian dependiendo de la actividad que reciben otra parte que estudiamos es una parte más dentro del cerebro es decir las conexiones físicas que se hacen entre las células del cerebro que son las neuronas esto nos va a dar indicios de cómo el cerebro puede estar funcionando y cómo lo hacemos en
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un modelo de autismo pues nosotros lo que queremos llegar es tratar de entender cómo el cerebro de un autista funciona a diferencia de una persona digamos o de una condición normal en el laboratorio estamos muy interesados en conocer cómo es que se mueven las neuronas cuando no tienen glucosa y para esto hemos estudiado ya desde hace muchos años unas moléculas que se llaman cuerpos cetónicos estos cuerpos cetónicos son derivados del
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metabolismo del hígado cuando el hígado rompe las grasas se forman estos cuerpos cetónicos y pueden sustituir a la glucosa y ser utilizados en el cde nosotros en el laboratorio lo que buscamos entender es cómo se forma el cerebro durante el desarrollo embrionario qué cambios pasan en las células qué genes se expresan que permiten la correcta formación de cada una de las partes del cerebro y también estudiamos cuáles son los cambios que ocurren durante el paso del tiempo en particular en el envejecimiento que
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llevan a que deje de funcionar correctamente lo que investigamos en mi laboratorio es ver cómo se traduce la información que se almacena de experiencias placenteras o aversivas en el cambio de la conducta lo que buscamos en el laboratorio es generar información fundamental sobre el funcionamiento celular si bien en nuestro modelo de estudio es un hongo pretendemos generar información sobre cómo el proceso del desarrollo sexual es regulado a nivel de las diferentes estructuras celulares que componen la
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célula qué hacemos en el laboratorio bueno una de las cosas muy interesantes es que las mitocondrias conservan su propio material genético tienen su propio dna y como cualquier venían está sujeto a mutaciones y algunas de estas mutaciones dan origen a enfermedades mitocondriales en que generalmente suceden en niños en pacientes pediátricos y lo que nos interesa en particular es que si hay una mutación que daña a una proteína que
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trabaja dentro de la mitocondria qué tal si podemos expresar esa misma proteína desde el núcleo permitir que entre a la mitocondria a través de sus dos membranas y restaure la función que se echó a perder por la mutación ese es nuestro interés nosotros queremos entender qué es lo que le pasa al hacer las beta durante el síndrome metabólico y también porque se agotan qué es lo que les pasa que ya no pueden producir suficiente insulina como para nutrir al organismo en nuestro laboratorio utilizamos al nematodos en
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los ratitos elegans como modelo que estamos estudiando estamos estudiando como el estrés que le ponemos a este gusano afecta a la producción de sus gametos eso tiene un efecto en la de sus óvulos y nosotros estudiamos como la calidad de los óvulos de este nematodos se afecta por el estrés esto nos puede ayudar a entender a corto plazo la fertilidad de este nematodo y esto como sus genes están conservados a largo plazo nos puede ayudar a entender la fertilidad en nuevos las bacterias han generado resistencia
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contra los antibióticos el estudio de estos mecanismos de virulencia nos puede permitir generar productos o compuestos antimicrobianos de forma que podamos tener un tratamiento alternativo a los antibióticos el laboratorio nacional de canalopatías está en el situado en el instituto de fisiología celular y hacemos registros en tanto en unas células individuales
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que han sido transportadas con canales iónicos patológicos como más recientemente a partir de tejido de pacientes que tienen problemas que afectan su corazón y de los cuales por una técnica muy sofisticada de reciente introducción podemos hacer células cardíacas en el laboratorio provenientes de pacientes con esas transporte una de las misiones más importantes del instituto de fisiología celular es la docencia y la formación de recursos humanos actualmente hay más de 500
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estudiantes registrados en nuestro instituto la mayoría de ellos son estudiantes de maestría y doctorado inscritos en los programas de ciencias biomédicas ciencias bioquímicas y ciencias biológicas además somos una entidad fundadora de la licenciatura en neurociencias y participamos activamente en la licenciatura en investigación biomédica básica los alumnos son parte medular de la investigación que realizamos en el instituto y su contribución es esencial para el desarrollo de nuestros proyectos los estudiantes son el alma y corazón del instituto de fisiología celular

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