Κυτταρική διαφοροποίηση σε ζώα και φυτά



Το κυτταρική διαφοροποίηση είναι το σταδιακό φαινόμενο με το οποίο τα πολυδύναμα κύτταρα οργανισμών φθάνουν σε ορισμένα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης και αποδεικνύονται φυσικές και λειτουργικές αλλαγές. Εννοιολογικά, η διαφοροποίηση λαμβάνει χώρα σε τρία στάδια: προσδιορισμό, σωστή διαφοροποίηση και ωρίμανση.

Αυτές οι τρεις αναφερόμενες διεργασίες εμφανίζονται συνεχώς σε οργανισμούς. Στο πρώτο στάδιο προσδιορισμού, λαμβάνει χώρα η εκχώρηση πολυδύναμων κυττάρων στο έμβρυο σε έναν ορισμένο τύπο κυττάρου. για παράδειγμα, ένα νευρικό κύτταρο ή ένα μυϊκό κύτταρο. Στη διαφοροποίηση, τα κύτταρα αρχίζουν να εκφράζουν τα χαρακτηριστικά της γραμμής.

Τέλος, η ωρίμανση πραγματοποιείται στα τελευταία στάδια της διαδικασίας, όπου αποκτώνται νέες ιδιότητες που έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση χαρακτηριστικών στους ώριμους οργανισμούς..

Η διαφοροποίηση κυττάρων είναι μια διαδικασία που ρυθμίζεται με πολύ αυστηρό και ακριβή τρόπο από μια σειρά σημάτων που περιλαμβάνουν ορμόνες, βιταμίνες, ειδικούς παράγοντες και ακόμη και ιόντα. Αυτά τα μόρια υποδεικνύουν την έναρξη των οδών σηματοδότησης μέσα στο κύτταρο.

Είναι πιθανό να προκύψουν συγκρούσεις μεταξύ των διαδικασιών της κυτταρικής διαίρεσης και της διαφοροποίησης. ως εκ τούτου, η ανάπτυξη φτάνει σε σημείο όπου η διάδοση πρέπει να παύσει να προκαλεί διαφοροποίηση.

Ευρετήριο

  • 1 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 2 Κυτταρική διαφοροποίηση στα ζώα
    • 2.1 Ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των γονιδίων
    • 2.2 Μηχανισμοί που παράγουν διαφορετικούς τύπους κυττάρων
    • 2.3 Πρότυπο κυτταρικής διαφοροποίησης: μυϊκός ιστός
    • 2.4 Κύρια γονίδια
  • 3 Κυτταρική διαφοροποίηση στα φυτά
    • 3.1 Meristemas
    • 3.2 Ρόλος των αυξίνων
  • 4 Διαφορές μεταξύ ζώων και φυτών
  • 5 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Η διαδικασία της διαφοροποίησης των κυττάρων περιλαμβάνει την αλλαγή στη μορφή, τη δομή και τη λειτουργία ενός κυττάρου σε μια δεδομένη γενεαλογία. Επιπλέον, συνεπάγεται τη μείωση όλων των πιθανών λειτουργιών που μπορεί να έχει ένα κελί.

Η αλλαγή διέπεται από τα βασικά μόρια, μεταξύ αυτών των πρωτεϊνών και των συγκεκριμένων αγγελιοφόρων RNAs. Η κυτταρική διαφοροποίηση είναι το προϊόν της ελεγχόμενης και διαφορικής έκφρασης ορισμένων γονιδίων.

Η διαδικασία διαφοροποίησης δεν συνεπάγεται την απώλεια των αρχικών γονιδίων. αυτό που συμβαίνει είναι η καταστολή σε συγκεκριμένα σημεία του γενετικού μηχανισμού στο κύτταρο που βρίσκεται υπό εξέλιξη. Ένα κύτταρο περιέχει περίπου 30.000 γονίδια, αλλά εκφράζει μόνο περίπου 8.000 ή 10.000.

Για να φανεί η παραπάνω δήλωση το ακόλουθο πείραμα υψώθηκε: λάβει τον πυρήνα ενός διαφοροποιημένου κυττάρου και το σώμα του αμφίβιο-για παράδειγμα, ενός κυττάρου του βλεννογόνου intestinal- και εμφυτεύεται σε ένα αυγό βατράχου του οποίου ο πυρήνας είχε προηγουμένως εκχυλίζεται.

Ο νέος πυρήνας έχει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για να δημιουργήσει έναν νέο οργανισμό σε τέλειες συνθήκες. δηλαδή, τα κύτταρα του εντερικού βλεννογόνου δεν είχαν χάσει κανένα γονίδιο όταν υποβλήθηκαν στη διαδικασία διαφοροποίησης.

Κυτταρική διαφοροποίηση στα ζώα

Η ανάπτυξη αρχίζει με λίπανση. Όταν ο σχηματισμός μοργούλων εμφανίζεται στις διαδικασίες ανάπτυξης του εμβρύου, τα κύτταρα θεωρούνται παντοδύναμα, υποδεικνύοντας ότι είναι ικανά να σχηματίσουν το σύνολο ενός οργανισμού.

Με το πέρασμα του χρόνου, το morula γίνεται βλαστοκύτταρο και τα κύτταρα ονομάζονται πλέον πολυδύναμα, επειδή μπορούν να σχηματίσουν τους ιστούς του οργανισμού. Δεν μπορούν να σχηματίσουν τον πλήρη οργανισμό επειδή δεν είναι σε θέση να δημιουργήσουν τους εξωμπερυονικούς ιστούς.

Ιστολογικά, οι θεμελιώδεις ιστοί ενός οργανισμού είναι οι επιθηλιακοί, οι συνδετικοί, οι μυϊκοί και οι νευρικοί.

Καθώς κινούνται περαιτέρω, τα κύτταρα είναι πολυδύναμα, επειδή διαφοροποιούνται σε ώριμα και λειτουργικά κύτταρα.

-Specifically σε ζώα στα metazoos- υπάρχει μια κοινή γενετική οδό που ενοποιεί ομάδα ανάπτυξης οντογένεση μέσω μιας σειράς γονιδίων που ορίζουν το ειδικό μοτίβο των δομών του σώματος, με τον έλεγχο της ταυτότητας των τμημάτων στον άξονα προσθιοπίσθια του ζώου.

Αυτά τα γονίδια κωδικοποιούν συγκεκριμένες πρωτεΐνες που μοιράζονται αλληλουχία αμινοξέων που δεσμεύεται με DNA (homeobox στο γονίδιο, ομοδιδομή στην πρωτεΐνη).

Ενεργοποίηση και απενεργοποίηση γονιδίων

Το DNA μπορεί να τροποποιηθεί με χημικούς παράγοντες ή με κυτταρικούς μηχανισμούς που επηρεάζουν - προκαλούν ή καταστέλλουν - την έκφραση γονιδίων.

Υπάρχουν δύο τύποι χρωματίνης, που ταξινομούνται ανάλογα με την έκφρασή τους ή όχι: ευχροματίνη και ετεροχρωματίνη. Η πρώτη οργανώνεται με χαλαρό τρόπο και εκφράζονται τα γονίδιά της, η δεύτερη έχει μια συμπαγή οργάνωση και εμποδίζει την πρόσβαση στο μηχανισμό μεταγραφής.

Έχει προταθεί ότι, στις διεργασίες διαφοροποίησης των κυττάρων, τα γονίδια που δεν απαιτούνται για την συγκεκριμένη γενεά καταστέλλονται με τη μορφή τομέων που αποτελούνται από ετεροχρωματίνη.

Μηχανισμοί που παράγουν διαφορετικούς τύπους κυττάρων

Σε πολυκύτταρους οργανισμούς υπάρχει μια σειρά μηχανισμών που παράγουν διαφορετικούς τύπους κυττάρων στις διαδικασίες ανάπτυξης, όπως ο διαχωρισμός των κυτοπλασμικών παραγόντων και η επικοινωνία των κυττάρων.

Ο διαχωρισμός των κυτταροπλασμικών παραγόντων συνεπάγεται τον άνισο διαχωρισμό στοιχείων όπως πρωτεϊνών ή αγγελιαφόρου RNA στις διαδικασίες κυτταρικής διαίρεσης.

Από την άλλη πλευρά, η κυτταρική επικοινωνία μεταξύ γειτονικών κυττάρων μπορεί να διεγείρει τη διαφοροποίηση αρκετών κυτταρικών τύπων.

Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο σχηματισμό του οφθαλμικού κυστιδίων όταν συναντούν το εξώδερμα των πλακών κεφαλική περιοχή και η αιτία πάχυνσης που σχηματίζουν φακό. Αυτά διπλώνουν στην εσωτερική περιοχή και σχηματίζουν το φακό.

Μοντέλο διαφοροποίησης κυττάρων: μυϊκός ιστός

Ένα από τα καλύτερα περιγραφέντα μοντέλα στη βιβλιογραφία είναι η ανάπτυξη μυϊκού ιστού. Αυτός ο ιστός είναι πολύπλοκος και αποτελείται από κύτταρα με πολλαπλούς πυρήνες των οποίων η λειτουργία είναι σύσπαση.

Τα μεσεγχυματικά κύτταρα δημιουργούν μυογονικά κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους προκαλούν ώριμο σκελετικό μυϊκό ιστό.

Για να αρχίσει αυτή η διαδικασία διαφοροποίησης, πρέπει να υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες διαφοροποίησης που εμποδίζουν τη φάση S του κυτταρικού κύκλου και που δρουν ως διεγερτικά γονιδίων που προκαλούν την αλλαγή.

Όταν τα κύτταρα αυτά λαμβάνουν το σήμα, αρχίζει το μετασχηματισμό προς μυοβλάστες που δεν μπορούν να υποβληθούν σε διαδικασίες διαίρεσης κυττάρων. Οι μυοβλάστες εκφράζουν γονίδια που σχετίζονται με συστολή μυών, όπως αυτά που κωδικοποιούν πρωτεΐνες ακτίνης και μυοσίνης.

Οι μυοβλάστες μπορούν να συγχωνευθούν μεταξύ τους και να σχηματίσουν ένα μυωτικό σωλήνα με περισσότερους από έναν πυρήνες. Σε αυτό το στάδιο, συμβαίνει η παραγωγή άλλων πρωτεϊνών που σχετίζονται με συστολή, όπως η τροπονίνη και η τροπομυοσίνη.

Όταν οι πυρήνες κινούνται προς το περιφερειακό τμήμα αυτών των δομών, θεωρούνται ίνες μυών.

Όπως περιγράφεται, αυτά τα κύτταρα έχουν πρωτεΐνες που σχετίζονται με συστολή μυών, αλλά δεν έχουν άλλες πρωτεΐνες όπως κερατίνη ή αιμοσφαιρίνη.

Κύρια γονίδια

Η διαφορική έκφραση στα γονίδια βρίσκεται υπό τον έλεγχο των "κύριων γονιδίων". Αυτά βρίσκονται στον πυρήνα και ενεργοποιούν τη μεταγραφή άλλων γονιδίων. Όπως υπονοεί το όνομα, είναι βασικοί παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για τον έλεγχο άλλων γονιδίων που κατευθύνουν τις λειτουργίες τους.

Στην περίπτωση διαφοροποίησης μυών, τα συγκεκριμένα γονίδια είναι εκείνα που κωδικοποιούν για κάθε μία από τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη συστολή μυών, και τα κύρια γονίδια είναι MyoD και Myf5.

Όταν δεν υπάρχουν ρυθμιστικά γονίδια γονιδίων, τα υποαλλεργικά γονίδια δεν εκφράζονται. Αντίθετα, όταν υπάρχει το κύριο γονίδιο, η έκφραση των γονιδίων στόχων εξαναγκάζεται.

Υπάρχουν κύρια γονίδια που κατευθύνουν τη διαφοροποίηση των νευρώνων, επιθηλιακά, καρδιακά, μεταξύ άλλων.

Κυτταρική διαφοροποίηση στα φυτά

Όπως και στα ζώα, η ανάπτυξη των φυτών αρχίζει με το σχηματισμό ενός ζυγωτού μέσα στον σπόρο. Όταν συμβαίνει η πρώτη διαίρεση κυττάρων, προέρχονται δύο διαφορετικά κύτταρα.

Ένα από τα χαρακτηριστικά της ανάπτυξης των φυτών είναι η συνεχής ανάπτυξη του οργανισμού χάρη στη συνεχή παρουσία κυττάρων που έχουν εμβρυϊκό χαρακτήρα. Αυτές οι περιοχές είναι γνωστές ως μεριστάμ και είναι όργανα διαρκούς ανάπτυξης.

Οι διαδρομές διαφοροποίησης δημιουργούν τα τρία συστήματα ιστών που υπάρχουν στα φυτά: το πρωτόδερμα που περιλαμβάνει τους δερματικούς ιστούς, τα βασικά μερίσματα και την υποκατάσταση.

Η αιτία procambio είναι υπεύθυνη για την αγγειακό ιστό στο φυτό, που περιλαμβάνει το ξύλημα (μεταφορέας νερό και διαλυμένα άλατα) και φλοιώματος (σάκχαρα μεταφορέα και άλλα μόρια όπως αμινοξέα).

Meristems

Τα μερίσματα βρίσκονται στις άκρες των στελεχών και των ριζών. Έτσι, τα κύτταρα αυτά διαφοροποιούνται και δημιουργούν τις διαφορετικές δομές που συνθέτουν τα φυτά (φύλλα, λουλούδια, μεταξύ άλλων).

Η κυτταρική διαφοροποίηση των φυτικών δομών συμβαίνει σε μια καθορισμένη στιγμή της ανάπτυξης και το μερίστεμ γίνεται «ταξιανθία» που, με τη σειρά του, σχηματίζει τα φυτικά μερίσματα. Από εδώ προκύπτουν λουλουδένια κομμάτια που αποτελούνται από σέπαλα, πέταλα, στήμονες και χαλίκια.

Αυτά τα κύτταρα χαρακτηρίζονται από ένα μικρό μέγεθος, κυβοειδές σχήμα, ένα λεπτό αλλά εύκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα και ένα κυτταρόπλασμα με υψηλή πυκνότητα και πολυάριθμα ριβοσώματα..

Ρόλος των αυξίνων

Οι φυτορμόνες έχουν ένα ρόλο στα φαινόμενα της διαφοροποίησης των κυττάρων, ιδιαίτερα στις αυξίνες.

Αυτή η ορμόνη επηρεάζει τη διαφοροποίηση του αγγειακού ιστού στο στέλεχος. Τα πειράματα έχουν δείξει ότι η εφαρμογή των αυξινών σε ένα τραύμα οδηγεί στο σχηματισμό του αγγειακού ιστού.

Παρομοίως, οι αυξίνες σχετίζονται με την διέγερση της ανάπτυξης αγγειακών κυττάρων καμπίου.

Διαφορές μεταξύ ζώων και φυτών

Η διαδικασία της διαφοροποίησης και ανάπτυξης των κυττάρων στα φυτά και στα ζώα δεν συμβαίνει ταυτόσημα.

Στα ζώα, οι κινήσεις των κυττάρων και των ιστών πρέπει να εμφανίζονται έτσι ώστε οι οργανισμοί να αποκτούν μια τρισδιάστατη διαμόρφωση που τις χαρακτηρίζει. Επιπλέον, η ποικιλία των κυττάρων είναι πολύ μεγαλύτερη στα ζώα.

Αντίθετα, τα φυτά δεν έχουν περιόδους ανάπτυξης μόνο στα αρχικά στάδια της ζωής του ατόμου. μπορούν να αυξήσουν το μέγεθός τους για όλη τη ζωή του λαχανικού.

Αναφορές

  1. Campbell, Ν.Α., & Reece, J. Β. (2007). Βιολογία. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cediel, J.F., Cárdenas, Μ. Η., & García, Α. (2009). Ιστορικό εγχειρίδιο: Θεμελιώδεις ιστοί. Πανεπιστήμιο του Ροζάριο.
  3. Hall, J. Ε. (2015). Guyton και Hall βιβλίο της ιατρικής φυσιολογίας e-Book. Elsevier Health Sciences.
  4. Palomero, G. (2000). Εμβρυολογικά μαθήματα. Πανεπιστήμιο του Οβιέδο.
  5. Wolpert, L. (2009). Αρχές ανάπτυξης. Ed. Panamericana Medical.