Ląstelių diferencijavimas: gyvūnuose ir augaluose

Ląstelių diferencijavimas yra laipsniškas reiškinys, kuriuo organizmų daugiapotencinės ląstelės pasižymi tam tikromis specifinėmis savybėmis. Tai vyksta vystymosi proceso metu, o fiziniai ir funkciniai pokyčiai yra įrodomi. Konceptualiai diferenciacija vyksta trimis etapais: nustatymas, tinkamas diferencijavimas ir brendimas.

Šie trys minėti procesai organizmuose nuolat vyksta. Pirmajame nustatymo etape daugiataškių ląstelių priskyrimas embrionui vyksta į apibrėžtą ląstelių tipą; pavyzdžiui, nervų ląstelė arba raumenų ląstelė. Diferenciacijos metu ląstelės pradeda išreikšti linijos savybes.

Galiausiai, brandinimas vyksta paskutiniuose proceso etapuose, kur įgyjamos naujos savybės, kurios suteikia galutinį savybių išsivystymą brandiniuose organizmuose.

Ląstelių diferencijavimas yra procesas, kurį labai griežtai ir tiksliai reguliuoja signalai, apimantys hormonus, vitaminus, specifinius veiksnius ir net jonus. Šios molekulės rodo signalizacijos takų pradžią ląstelės viduje.

Galimas konfliktų tarp ląstelių dalijimosi ir diferenciacijos procesų; taigi, vystymasis pasiekia tašką, kur plitimas turi nustoti atsirasti dėl diferenciacijos.

Bendrosios charakteristikos

Ląstelių diferenciacijos procesas apima ląstelės formos, struktūros ir funkcijos pokyčius tam tikroje linijoje. Be to, tai reiškia, kad bus sumažintos visos galimos ląstelės funkcijos.

Pokyčius reguliuoja pagrindinės molekulės, tarp šių baltymų ir specifinių pasiuntinių RNR. Ląstelių diferencijavimas yra tam tikrų genų kontroliuojamos ir diferencinės ekspresijos rezultatas.

Diferenciacijos procesas nereiškia pradinių genų praradimo; tai, kas vyksta, yra represijos konkrečiose ląstelių genetinės mašinos vietose, kuriose vyksta vystymosi procesas. Vienoje ląstelėje yra apie 30 000 genų, bet išreiškiama tik apie 8000 arba 10 000 genų.

Kaip parodyti aukščiau pateiktą teiginį, buvo pasiūlytas toks eksperimentas: branduolys paimtas iš ląstelės, kuri jau buvo atskirta nuo amfibijos kūno, pvz., Žarnyno gleivinės ląstelė ir implantuojama į varlės, kurios branduolys anksčiau buvo išgautas, kiaušinėlę,

Naujasis branduolys turi visą reikalingą informaciją, kad būtų sukurta nauja organizacija puikiomis sąlygomis; tai reiškia, kad žarnyno gleivinės ląstelės nebuvo praradusios jokių genų, kai vyksta diferenciacijos procesas.

Ląstelių diferenciacija gyvūnuose

Plėtra prasideda tręšimu. Kai embriono vystymosi procesuose vyksta morulos susidarymas, ląstelės laikomos totipotentinėmis, o tai rodo, kad jie gali sudaryti visą organizmą.

Laikui bėgant, morulė tampa blastule, o ląstelės dabar vadinamos pluripotentu, nes jos gali sudaryti organizmo audinius. Jie negali formuoti viso organizmo, nes jie negali sukelti papildomų audinių.

Histologiškai pagrindiniai organizmo audiniai yra epitelio, jungiamojo, raumenų ir nervų sistemos audiniai.

Toliau judėdami, ląstelės yra daugialypės, nes jos skiriasi į brandžiąsias ir funkcines ląsteles.

Gyvūnuose, konkrečiai metazoanuose, yra bendras genetinio vystymosi kelias, jungiantis grupės ontogeniją, nes genas, apibrėžiantis konkretų kūno struktūrą, kontroliuoja segmentų tapatumą antero-posteriori ašyje gyvūno

Šie genai koduoja tam tikrus baltymus, kurie turi DNR surišančią aminorūgščių seką (homeoboksas gene, homodominas baltyme).

Įjungti ir išjungti genus

DNR gali būti modifikuojama cheminiais veiksniais arba ląstelių mechanizmais, kurie veikia arba sukelia genų ekspresiją.

Yra dviejų tipų chromatinas, klasifikuojami pagal jų išraišką, arba ne: euchromatinas ir heterochromatinas. Pirmasis yra laisvai organizuotas ir jo genai yra išreikšti, antrajame yra kompaktiška organizacija ir neleidžiama patekti į transkripcijos mašinas.

Buvo pasiūlyta, kad ląstelių diferenciacijos procesuose genai, kurie nėra būtini tam konkrečiai linijai, yra nutildomi domenų, sudarytų iš heterochromatino, pavidalu.

Mechanizmai, gaminantys skirtingus ląstelių tipus

Daugiakameriniuose organizmuose yra keletas mechanizmų, kurie vystymo procesuose gamina skirtingus ląstelių tipus, tokius kaip citoplazminių veiksnių ir ląstelių ryšio atskyrimas.

Citoplazminių veiksnių atskyrimas apima nevienodą elementų, pvz., Baltymų ar pasiuntinio RNR, atskyrimą ląstelių dalijimosi procesuose.

Kita vertus, ląstelių ryšys tarp kaimyninių ląstelių gali skatinti kelių ląstelių tipų diferenciaciją.

Toks procesas vyksta formuojant oftalmologines pūsleles, kai jos atitinka kefalinio regiono ektodermą ir sukelia sutankinimą, kuris sudaro lęšių plokštes. Jie susitraukia į vidinį regioną ir sudaro kristalinį lęšį.

Ląstelių diferenciacijos modelis: raumenų audinys

Vienas iš geriausiai aprašytų literatūros modelių yra raumenų audinio raida. Šis audinys yra sudėtingas ir susideda iš ląstelių, turinčių daug branduolių, kurių funkcija yra susitraukimas.

Mezenkiminės ląstelės sukelia miogenines ląsteles, kurios savo ruožtu sukelia subrendusius skeleto raumenų audinius.

Kad šis diferenciacijos procesas prasidėtų, turi būti nustatyti tam tikri diferenciacijos veiksniai, kurie užkerta kelią ląstelių ciklo S fazei ir veikia kaip genų stimuliatoriai, kurie sukelia pokyčius.

Kai šios ląstelės gauna signalą, ji inicijuoja transformaciją į myoblastus, kurie negali atlikti ląstelių dalijimosi procesų. Myoblastai išreiškia genus, susijusius su raumenų susitraukimu, pavyzdžiui, tokius, kurie koduoja aktino ir miozino baltymus.

Myoblastai gali sujungti tarpusavyje ir suformuoti miotubą su daugiau nei vienu branduoliu. Šiame etape atsiranda kitų su kontrakcija susijusių baltymų, pvz., Troponino ir tropomiozino gamyba.

Kai branduoliai pereina prie šių struktūrų periferinės dalies, jie laikomi raumenų skaidulomis.

Kaip aprašyta, šiose ląstelėse yra baltymų, susijusių su raumenų susitraukimu, bet trūksta kitų baltymų, tokių kaip keratinas ar hemoglobinas.

Pagrindiniai genai

Diferencinė ekspresija genuose yra kontroliuojama "šeimininkų genų". Tai randama branduolyje ir aktyvuoja kitų genų transkripciją. Kaip rodo pavadinimas, yra pagrindiniai veiksniai, atsakingi už kitų genų, kurie vadovauja jų funkcijoms, kontrolę.

Raumenų diferenciacijos atveju specifiniai genai yra tie, kurie koduoja kiekvieną iš raumenų susitraukimo dalyvaujančių baltymų, ir pagrindiniai genai yra MyoD ir Myf5.

Kai nėra reguliuojančių pagrindinių genų, subaleriniai genai nėra išreikšti. Priešingai, kai yra pagrindinis genas, tikslinių genų ekspresija yra priversta.

Yra ir pagrindinių genų, kurie nukreipia neuronų, epitelio, širdies, diferenciaciją.

Ląstelių diferenciacija augaluose

Kaip ir gyvūnams, augalų vystymasis prasideda nuo zigoto susidarymo sėkloje. Kai atsiranda pirmasis ląstelių dalijimasis, atsiranda dvi skirtingos ląstelės.

Vienas iš augalų vystymosi savybių yra nuolatinis organizmo augimas dėl nuolatinio embriono ląstelių buvimo. Šie regionai yra žinomi kaip meristemai ir yra nuolatinio augimo organai.

Diferenciacijos keliuose atsiranda trys augalų audinių sistemos: protodermas, apimantis odos audinius, pagrindiniai meristemai ir prochange.

Produktas yra atsakingas už kraujagyslių audinio susidarymą įmonėje, kurią sudaro xilemas (vandens ir ištirpusių druskų vežėjas) ir žiedas (cukrų ir kitų molekulių, pvz., Amino rūgščių, vežėjas).

Meristems

Meristemai yra stiebai ir šaknys. Taigi šios ląstelės diferencijuoja ir sukuria skirtingas struktūras, kurios sudaro augalus (lapai, gėlės, be kita ko).

Gėlių struktūrų diferenciacija vyksta nustatytu vystymosi momentu, o meristema tampa „žiedyne“, kuri savo ruožtu sudaro gėlių meristemas. Iš čia kyla gėlių gabaliukai, kuriuos sudaro riešutai, žiedlapiai, porankiai ir dailidės.

Šios ląstelės pasižymi mažo dydžio, kubo formos, plonos, bet lanksčios ląstelės sienelės ir citoplazmos, kurių tankis ir daug ribosomų.

Auksinų vaidmuo

Fitohormonai vaidina vaidmenį ląstelių diferenciacijos reiškiniuose, ypač auksinuose.

Šis hormonas turi įtakos kraujagyslių audinių diferenciacijai stiebo viduje. Eksperimentai parodė, kad auksinų naudojimas žaizdoje sukelia kraujagyslių audinio susidarymą.

Panašiai auksinai yra susiję su kraujagyslių cambio ląstelių vystymosi stimuliavimu.

Gyvūnų ir augalų skirtumai

Ląstelių diferenciacijos ir vystymosi augaluose ir gyvūnuose procesas nevyksta vienodai.

Gyvūnuose ląstelių ir audinių judėjimas turi vykti taip, kad organizmai įgytų jiems būdingą trimatę konformaciją. Be to, ląstelių įvairovė yra daug didesnė gyvūnams.

Priešingai, augalai neturi augimo laikotarpių tik ankstyvosiose individo gyvenimo stadijose; jie gali padidinti jų dydį visą daržovių gyvavimo laiką.