Celična diferenciacija pri živalih in rastlinah



The diferenciacijo celic gre za postopni pojav, pri katerem multipotencialne celice organizmov dosežejo določene posebne značilnosti. Pojavi se med razvojnim procesom, fizične in funkcionalne spremembe pa so evidentirane. Razlikovanje pojmovno poteka v treh stopnjah: določanje, pravilno diferenciacijo in zorenje.

Ti trije procesi se v organizmih stalno pojavljajo. V prvi fazi določanja se pojavlja dodelitev multipotentnih celic v zarodek določeni vrsti celic; na primer živčna celica ali mišična celica. V diferenciaciji celice začnejo izražati značilnosti rodu.

Nazadnje, zorenje se zgodi v zadnjih fazah procesa, kjer se pridobijo nove lastnosti, ki imajo za posledico nastanek značilnosti v zrelih organizmih..

Diferenciacija celic je proces, ki je zelo strogo in natančno urejen z vrsto signalov, ki vključujejo hormone, vitamine, specifične dejavnike in celo ione. Te molekule kažejo začetek signalnih poti znotraj celice.

Možno je, da pride do konfliktov med procesi delitve in diferenciacije celic; zato razvoj doseže točko, kjer mora širjenje prenehati povzročati diferenciacijo.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Diferenciacija celic pri živalih
    • 2.1 Vklop in izklop genov
    • 2.2 Mehanizmi, ki proizvajajo različne tipe celic
    • 2.3 Model diferenciacije celic: mišično tkivo
    • 2.4 Glavni geni
  • 3 Diferenciacija celic v rastlinah
    • 3.1 Meristemas
    • 3.2 Vloga avksinov
  • 4 Razlike med živalmi in rastlinami
  • 5 Reference

Splošne značilnosti

Proces diferenciacije celic vključuje spremembo oblike, strukture in funkcije celice v danem rodu. Poleg tega pomeni zmanjšanje vseh potencialnih funkcij, ki jih lahko ima celica.

Spremembo urejajo ključne molekule, med temi beljakovinami in specifičnimi RNA. Diferenciacija celic je produkt nadzorovane in diferencialne ekspresije določenih genov.

Proces diferenciacije ne pomeni izgube začetnih genov; kar se dogaja, je represija na določenih mestih genetske mehanizacije v celici, ki je v procesu razvoja. Celica vsebuje približno 30.000 genov, vendar izraža le okoli 8.000 ali 10.000 genov.

Za ponazoritev zgornje trditve je bil predlagan naslednji poskus: jedro je vzeto iz celice, ki se že razlikuje od telesa dvoživke - na primer celica črevesne sluznice - in se vsadi v jajce žabe, katere jedro je bilo predhodno izločeno.

Novo jedro ima vse potrebne informacije za ustvarjanje novega organizma v popolnih pogojih; to pomeni, da celice črevesne sluznice niso izgubile nobenega gena pri procesu diferenciacije.

Diferenciacija celic pri živalih

Razvoj se začne z oploditvijo. Ko se v razvojnih procesih zarodka pojavijo morule, se celice štejejo za totipotentne, kar pomeni, da so sposobne tvoriti celoten organizem..

Sčasoma postane morula blastula in celice se zdaj imenujejo pluripotentne, ker lahko tvorijo tkiva organizma. Ne morejo tvoriti celotnega organizma, ker ne morejo povzročiti ekstraembrionskih tkiv.

Histološko so osnovna tkiva organizma epitelijski, vezni, mišični in živčni..

Ko se premikate naprej, so celice multipotentne, ker se razlikujejo v zrele in funkcionalne celice.

Pri živalih, specifično v metazojih, obstaja skupna pot genetskega razvoja, ki združuje ontogenijo skupine zaradi niza genov, ki določajo specifičen vzorec telesnih struktur, ki nadzorujejo identiteto segmentov v antero-posteriorni osi. živali.

Ti geni kodirajo za določene beljakovine, ki si delijo zaporedje aminokislin, ki vežejo DNA (homeoboks v genu, homodomena v proteinu)..

Vklop in izklop genov

DNA se lahko spremeni s kemičnimi sredstvi ali s celičnimi mehanizmi, ki vplivajo na indukcijo ali represijo - izražanje genov.

Obstajata dve vrsti kromatina, ki sta razvrščeni glede na izraz ali ne: euchromatin in heterochromatin. Prvi je organiziran na lahek način in njegovi geni so izraženi, drugi ima kompaktno organizacijo in preprečuje dostop do strojev za transkripcijo..

Predlagano je bilo, da v procesih diferenciacije celic geni, ki niso potrebni za to specifično linijo, utišamo v obliki domen, sestavljenih iz heterohromatina.

Mehanizmi, ki proizvajajo različne vrste celic

V večceličnih organizmih obstaja vrsta mehanizmov, ki proizvajajo različne vrste celic v razvojnih procesih, kot so segregacija citoplazmatskih faktorjev in komunikacija celic..

Segregacija citoplazmatskih dejavnikov vključuje neenako ločevanje elementov, kot so beljakovine ali selitvena RNA v procesih celične delitve..

Po drugi strani lahko celična komunikacija med sosednjimi celicami stimulira razlikovanje več tipov celic.

Takšen proces se pojavi pri nastajanju očesnih veziklov, ko se srečajo z ektodermo glavnega področja in povzročijo zadebelitev, ki tvori plošče leč. Te se zložijo v notranjo regijo in oblikujejo lečo.

Model diferenciacije celic: mišično tkivo

Eden od najbolj opisanih modelov v literaturi je razvoj mišičnega tkiva. To tkivo je kompleksno in je sestavljeno iz celic z več jedri, katerih funkcija je krčenje.

Mezenhimske celice povzročajo miogene celice, ki povzročajo zrelo skeletno mišično tkivo.

Za začetek tega procesa diferenciacije morajo biti prisotni določeni faktorji diferenciacije, ki preprečujejo S fazo celičnega cikla in delujejo kot genski stimulansi, ki povzročajo spremembo..

Ko te celice prejmejo signal, sproži transformacijo v smeri mioblastov, ki ne morejo biti podvrženi procesom celične delitve. Myoblasti eksprimirajo gene, povezane z mišično kontrakcijo, kot so tisti, ki kodirajo proteine ​​aktina in miozina.

Myoblasti se lahko medsebojno stapljajo in tvorijo miotube z več kot enim jedrom. V tej fazi nastane proizvodnja drugih beljakovin, povezanih s kontrakcijo, kot sta troponin in tropomiozin.

Ko se jedra premikajo proti perifernemu delu teh struktur, se štejejo za mišična vlakna.

Kot je opisano, imajo te celice proteine, povezane z krčenjem mišic, vendar nimajo drugih beljakovin, kot je keratin ali hemoglobin.

Glavni geni

Diferencialno izražanje v genih je pod nadzorom "glavnih genov". Najdemo jih v jedru in aktiviramo prepis drugih genov. Kot že ime pove, so ključni dejavniki, ki so odgovorni za nadzor drugih genov, ki usmerjajo njihove funkcije.

V primeru diferenciacije mišic so specifični geni tisti, ki kodirajo za vsakega od proteinov, vključenih v krčenje mišic, in glavni geni so MyoD in Myf5.

Če regulatorni geni odsotni, geni subalterja niso izraženi. Nasprotno, ko je prisoten glavni gen, je ekspresija tarčnih genov prisiljena.

Obstajajo glavni geni, ki usmerjajo diferenciacijo nevronov, epitelnega, srčnega, med drugim.

Diferenciacija celic v rastlinah

Tako kot pri živalih se razvoj rastlin začne z nastajanjem zigota znotraj semena. Ko pride do prve delitve celic, izvirajo dve različni celici.

Ena od značilnosti razvoja rastlin je kontinuirana rast organizma zaradi stalne prisotnosti celic, ki imajo embrionalni značaj. Te regije so znane kot meristemi in so organi nenehne rasti.

Poti diferenciacije povzročajo nastanek treh tkivnih sistemov v rastlinah: protoderma, ki vključuje kožna tkiva, osnovne meriste in substitucijo..

Izdelek je odgovoren za nastanek vaskularnega tkiva v rastlini, ki ga tvori ksilem (transporter vode in raztopljene soli) in floem (transporter sladkorjev in drugih molekul, kot so aminokisline)..

Meristemi

Meristemi se nahajajo na konicah stebel in korenin. Tako se te celice razlikujejo in ustvarjajo različne strukture, ki sestavljajo rastline (listje, rože, med drugim).

Celična diferenciacija cvetnih struktur se pojavlja v določenem trenutku razvoja in meristem postane "socvetje", ki tvori cvetne meriste. Od tu se pojavijo cvetni kosi, ki so sestavljeni iz sepals, cvetnih listov, prašnikov in tepihov.

Za te celice je značilna majhnost, kubična oblika, tanka, vendar prožna celična stena in citoplazma z visoko gostoto in številnimi ribosomi..

Vloga avksinov

Fitohormoni imajo vlogo pri pojavih diferenciacije celic, zlasti avksinov.

Ta hormon vpliva na diferenciacijo žilnega tkiva v steblu. Poskusi so pokazali, da uporaba auksinov v rani vodi do tvorbe žilnega tkiva.

Podobno so avksini povezani s stimulacijo razvoja vaskularnih kambijih celic.

Razlike med živalmi in rastlinami

Proces diferenciacije in razvoja celic v rastlinah in živalih se ne dogaja enako.

Pri živalih se morajo gibanja celic in tkiv pojaviti tako, da organizmi pridobijo tridimenzionalno konformacijo, ki jih označuje. Poleg tega je raznolikost celic pri živalih veliko večja.

Nasprotno, rastline nimajo obdobij rasti samo v zgodnjih fazah življenja posameznika; lahko povečajo svojo velikost za celotno življenje zelenjave.

Reference

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologija. Ed Panamericana Medical.
  2. Cediel, J. F., Cárdenas, M.H., & García, A. (2009). Histološki priročnik: Temeljna tkiva. Univerza v Rosariu.
  3. Hall, J. E. (2015). Učbenik Guyton in Hall za medicinsko fiziologijo e-knjige. Elsevier Health Sciences.
  4. Palomero, G. (2000). Pouk embriologije. Univerza v Oviedu.
  5. Wolpert, L. (2009). Načela razvoja. Ed Panamericana Medical.