CELLEDIFFERENTIERING: HOS DYR OG PLANTER - BIOLOGI - 2025

Den celledifferentiering er den gradvise fænomen, hvor multipotentielle celler af organismer opnå bestemte kendetegn. Det forekommer under udviklingsprocessen, og fysiske og funktionelle ændringer er tydelige. Konceptuelt forekommer differentiering i tre faser: bestemmelse, differentiering i sig selv og modning.

Disse tre nævnte processer forekommer kontinuerligt i organismer. I det første bestemmelsestrin tildeles de multipotentialceller i embryoet en defineret celletype; for eksempel en nervecelle eller en muskelcelle. Ved differentiering begynder celler at udtrykke egenskaberne ved afstamningen.

Endelig forekommer modning i de sidste faser af processen, hvor nye egenskaber erhverves, hvilket resulterer i udseendet af egenskaber hos modne organismer.

Celledifferentiering er en proces, der er meget streng og præcist reguleret af en række signaler, der inkluderer hormoner, vitaminer, specifikke faktorer og endda ioner. Disse molekyler indikerer initiering af signalveje inden i cellen.

Der kan opstå konflikter mellem processerne med celledeling og differentiering; derfor når udviklingen et punkt, hvor spredning skal ophøre for at muliggøre differentiering.

Generelle karakteristika

Processen med celledifferentiering involverer ændring i form, struktur og funktion af en celle i en given afstamning. Derudover indebærer det reduktion af alle de potentielle funktioner, som en celle kan have.

Ændringen styres af nøglemolekyler mellem disse proteiner og specifikke messenger-RNA'er. Cellulær differentiering er produktet af den kontrollerede og differentielle ekspression af visse gener.

Differentieringsprocessen involverer ikke tab af indledende gener; hvad der sker er en undertrykkelse især på det genetiske maskineri i cellen, der er under udvikling. En celle indeholder ca. 30.000 gener, men den udtrykker kun ca. 8.000 til 10.000.

For at eksemplificere den forrige erklæring blev følgende eksperiment foreslået: kernen i en celle, der allerede var differentieret fra kroppen af ​​et amfibie - for eksempel, en celle fra tarmslimhinden - udtages og implanteres i ægløsningen af ​​en frø, hvis kerne tidligere blev ekstraheret.

Den nye kerne har al den information, der er nødvendig for at skabe en ny organisme i perfekt stand; det vil sige, cellerne i tarmslimhinden havde ikke mistet nogen gener, da de gennemgik differentieringsprocessen.

Celledifferentiering hos dyr

Udvikling begynder med befrugtning. Når moruladannelse forekommer i embryoets udviklingsprocesser, betragtes cellerne som totipotente, hvilket indikerer, at de er i stand til at danne hele en organisme.

Med tiden bliver morulaen en blastula, og cellerne kaldes nu pluripotente, fordi de kan danne kroppens væv. De kan ikke danne den komplette organisme, fordi de ikke er i stand til at give anledning til det ekstra-embryonale væv.

Histologisk er det grundlæggende væv fra en organisme epitel, bindemiddel, muskulatur og nervøs.

Efterhånden som celler skrider frem er de multipotente, fordi de differentierer til modne og funktionelle celler.

Hos dyr - specifikt i metazoaner - er der en fælles sti til genetisk udvikling, der forener gruppens ontogeni takket være en række gener, der definerer det specifikke mønster af kropsstrukturer, der kontrollerer identiteten af ​​segmenterne i den anteroposterior akse. af dyret.

Disse gener koder for bestemte proteiner, der deler en DNA-bindende aminosyresekvens (homeobox i genet, homodomain i proteinet).

Tænder og slukker gener

DNA kan modificeres af kemiske midler eller ved cellemekanismer, der påvirker - inducerer eller undertrykker - ekspressionen af ​​gener.

Der er to typer chromatin, klassificeret efter deres udtryk eller ej: euchromatin og heterochromatin. Førstnævnte er løst organiseret, og dens gener udtrykkes, sidstnævnte har en kompakt organisation og forhindrer adgang til transkriptionsmaskineriet.

Det er blevet foreslået, at i processerne med cellulær differentiering bliver generne, der ikke er krævet til den specifikke afstamning, afdæmpet i form af domæner, der består af heterochromatin.

Mekanismer, der producerer forskellige celletyper

I multicellulære organismer er der en række mekanismer, der producerer forskellige typer celler i udviklingsprocesser, såsom sekretion af cytoplasmatiske faktorer og cellekommunikation.

Adskillelsen af ​​cytoplasmatiske faktorer involverer den ulige adskillelse af elementer såsom proteiner eller messenger-RNA i celledelingsprocesserne.

På den anden side kan cellekommunikation mellem naboceller stimulere differentieringen af ​​forskellige celletyper.

Denne proces forekommer i dannelsen af ​​oftalmiske vesikler, når de møder ektodermen i det cephaliske område og forårsager den fortykning, der danner linsepladerne. Disse foldes til det indre område og danner linsen.

Celledifferentieringsmodel: muskelvæv

En af de bedst beskrevne modeller i litteraturen er udviklingen af ​​muskelvæv. Dette væv er komplekst og består af celler med flere kerner, hvis funktion er at sammensætte.

Mesenkymceller giver anledning til myogene celler, som igen giver anledning til modent skeletmuskelvæv.

For at denne differentieringsproces skal begynde, skal visse differentieringsfaktorer være til stede, der forhindrer S-fasen i cellecyklussen og fungerer som stimulanser af gener, der forårsager ændringen.

Når disse celler modtager signalet, indleder det transformationen mod myoblaster, der ikke kan gennemgå celledelingsprocesser. Myoblaster udtrykker gener, der er relateret til muskelkontraktion, såsom dem, der koder for actin- og myosinproteinerne.

Myoblaster kan smelte sammen og danne en myotube med mere end en kerne. I dette trin forekommer produktionen af ​​andre proteiner relateret til sammentrækning, såsom troponin og tropomyosin.

Når kernerne bevæger sig mod den perifere del af disse strukturer, betragtes de som en muskelfiber.

Som beskrevet har disse celler proteiner relateret til muskelkontraktion, men mangler andre proteiner såsom keratin eller hæmoglobin.

Master gener

Differentielt udtryk i gener er under kontrol af "mestergener." Disse findes i kernen og aktiverer transkription af andre gener. Som deres navn antyder, er de nøglefaktorer, der er ansvarlige for at kontrollere andre gener ved at dirigere deres funktioner.

I tilfælde af muskeldifferentiering er de specifikke gener de, der koder for hvert af de proteiner, der er involveret i muskelkontraktion, og mastergenerne er MyoD og Myf5.

Når regulerende mastergener mangler, udtrykkes subalterngener ikke. I modsætning hertil, når mastergenet er til stede, tvinges ekspressionen af ​​målgenerne.

Der er mestergener, der dirigerer differentieringen af ​​neuroner, epitel, hjerte, blandt andre.

Celledifferentiering i planter

Som hos dyr begynder planteudvikling med dannelsen af ​​en zygote inde i frøet. Når den første celledeling opstår, stammer to forskellige celler.

En af egenskaberne ved planteudvikling er den kontinuerlige vækst af organismen takket være den kontinuerlige tilstedeværelse af celler, der har en embryonisk karakter. Disse regioner er kendt som meristemer og er organer med evig vækst.

Differentieringsveje giver anledning til de tre vævssystemer, der findes i planter: protodermen, der inkluderer dermale væv, de grundlæggende meristemer og udskiftningen.

Prochange er ansvarlig for oprindelsen af ​​det vaskulære væv i planten, dannet af xylem (transporter af vand og opløste salte) og floem (transporter af sukkerarter og andre molekyler såsom aminosyrer).

dannelsesvæv

Meristemer findes på spidserne af stænglerne og rødderne. Disse celler adskiller sig således og giver anledning til de forskellige strukturer, der udgør planter (blandt andet blade, blomster).

Cellulær differentiering af flora-strukturer forekommer på et vist punkt i udviklingen, og meristemet bliver "blomsterstand", som igen danner blomstermeristeme. Herfra opstår de blomsterstykker, der består af kelkeblader, kronblade, stamens og karpeller.

Disse celler er kendetegnet ved at have en kuboid form i lille størrelse, en tynd, men fleksibel cellevæg og en cytoplasma med høj densitet og talrige ribosomer.

Auxins rolle

Phytohormoner spiller en rolle i cellulære differentieringsfænomener, især auxiner.

Dette hormon påvirker differentieringen af ​​vaskulært væv i stammen. Eksperimenter har vist, at påføring af auxiner på et sår fører til dannelse af vaskulært væv.

På lignende måde er auxiner relateret til at stimulere udviklingen af ​​vaskulære cambiumceller.

Forskelle mellem dyr og planter

Processen med celledifferentiering og udvikling hos planter og dyr forekommer ikke identisk.

Celle- og vævsbevægelser skal forekomme hos dyr for at organismer kan få en tredimensionel konformation, der kendetegner dem. Endvidere er cellediversiteten meget højere hos dyr.

I modsætning hertil har planter ikke vækstperioder kun i de tidlige stadier af individets liv; de kan stige i størrelse gennem plantens levetid.

Referencer

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologi. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Histologihåndbog: grundlæggende væv. Rosario University.
3. Hall, JE (2015). Guyton og Halls lærebog om medicinsk fysiologi e-bog. Elsevier Sundhedsvidenskab.
4. Palomero, G. (2000). Lektioner inden for embryologi. Oviedo Universitet.
5. Wolpert, L. (2009). Principper for udvikling. Panamerican Medical Ed.