Клітинна диференціація у тварин і рослин

The диференціювання клітин це поступове явище, при якому мультипотенціальні клітини організмів досягають певних специфічних характеристик. Це відбувається в процесі розробки, фіксуються фізичні та функціональні зміни. Концептуально диференціація відбувається в три етапи: визначення, власне диференціювання і дозрівання.

Ці три згадані процеси відбуваються безперервно в організмах. На першому етапі визначення відбувається віднесення мультипотентних клітин в ембріон до певного типу клітин; наприклад, нервова клітина або м'язова клітина. У диференціації клітини починають виражати характеристики лінії.

Нарешті, дозрівання відбувається на останніх етапах процесу, де набувають нових властивостей, які призводять до появи характеристик у зрілих організмах..

Клітинна диференціація - це процес, який регулюється дуже суворо і точно за допомогою серії сигналів, які включають гормони, вітаміни, специфічні фактори і навіть іони. Ці молекули вказують на початок сигнальних шляхів всередині клітини.

Можливо, що між процесами поділу та диференціації відбуваються конфлікти; отже, розвиток досягає точки, де розповсюдження мусить перестати породжувати диференціацію.

Індекс

• 1 Загальна характеристика
• 2 Диференціація клітин у тварин
  • 2.1 Включення та вимикання генів
  • 2.2 Механізми, що виробляють різні типи клітин
  • 2.3 Модель диференціації клітин: м'язова тканина
  • 2.4 Головні гени
• 3 Клітинна диференціація в рослинах
  • 3.1 Меристема
  • 3.2 Роль ауксинів
• 4 Відмінності між тваринами та рослинами
• 5 Посилання

Загальна характеристика

Процес диференціації клітин передбачає зміну форми, структури та функції клітини в даному родовому ряду. Крім того, він передбачає скорочення всіх потенційних функцій, які може мати клітина.

Зміна регулюється ключовими молекулами, між цими білками і конкретними РНК-месенджерами. Диференціація клітин є продуктом контрольованої і диференціальної експресії певних генів.

Процес диференціації не означає втрату вихідних генів; відбувається репресія в конкретних місцях генетичного механізму в клітці, що переживає процес розвитку. Клітка містить приблизно 30 000 генів, але виражає лише 8000 або 10,000.

Для прикладу вищезазначеного твердження було запропоновано наступний експеримент: ядро ​​взято з клітини, яка вже диференційована від тіла амфібії, наприклад, клітина слизової оболонки кишечника і імплантується в яйцеклітину жаби, ядро ​​якої раніше було витягнуто..

Нове ядро ​​має всю необхідну інформацію для створення нового організму в ідеальних умовах; тобто клітини слизової оболонки кишечника не втратили жодного гена при проходженні процесу диференціювання.

Диференціація клітин у тварин

Розвиток починається з запліднення. Коли в процесах розвитку ембріона відбувається формування морули, клітини вважаються тотипотентними, що свідчить про те, що вони здатні формувати весь організм.

З плином часу морула стає бластулою, і клітини зараз називаються плюрипотентними, тому що вони можуть утворювати тканини організму. Вони не можуть утворювати цілісний організм, тому що вони не здатні породжувати екстраембриональні тканини.

Гістологічно основними тканинами організму є епітеліальні, сполучні, м'язові і нервові.

При подальшому переміщенні клітини є мультипотентними, тому що вони диференціюються в зрілі і функціональні клітини.

У тварин -специфічно в метазоа - існує загальний шлях генетичного розвитку, який об'єднує онтогенез групи завдяки ряду генів, що визначають специфічну структуру структур тіла, контролюючи тотожність сегментів на передньо-задній осі. тварини.

Ці гени кодують конкретні білки, які мають послідовність амінокислот, що зв'язують ДНК (гомеобокс в гені, гомодомен у білку)..

Включення і виключення генів

ДНК може бути модифікована хімічними агентами або клітинними механізмами, які впливають на -індукти або репресії - експресію генів.

Існують два типи хроматину, класифікованих за їх експресією чи ні: еухроматин і гетерохроматин. Перший організований нерозумно, а його гени виражені, другий має компактну організацію і перешкоджає доступу до механізму транскрипції..

Запропоновано, що в процесах диференціації клітин гени, які не потрібні для цієї специфічної лінії, припиняються у вигляді доменів, що складаються з гетерохроматину.

Механізми, що виробляють різні типи клітин

У багатоклітинних організмах існує ряд механізмів, які виробляють різні типи клітин в процесах розвитку, такі як сегрегація цитоплазматичних факторів і зв'язок клітин.

Сегрегація цитоплазматичних факторів передбачає нерівне розділення елементів, таких як білки або месенджерна РНК, в процесах поділу клітин..

З іншого боку, стільниковий зв'язок між сусідніми клітинами може стимулювати диференціацію декількох типів клітин.

Такий процес відбувається при утворенні офтальмологічних везикул, коли вони зустрічаються з ектодермою головного регіону і викликають потовщення, яке утворює пластини лінзи. Вони згортаються до внутрішньої області і формують лінзу.

Модель клітинної диференціації: м'язова тканина

Однією з кращих описаних моделей в літературі є розвиток м'язової тканини. Ця тканина є складною і складається з клітин з кількома ядрами, функція яких є скороченням.

Мезенхімальні клітини дають початок міогенним клітинам, які в свою чергу призводять до розвитку зрілої тканини скелетних м'язів.

Для того, щоб цей процес диференціювання розпочався, повинні бути присутні певні фактори диференціації, які запобігають фазу S клітинного циклу і діють як генетичні стимулятори, що викликають зміну.

Коли ці клітини отримують сигнал, він ініціює перетворення в бік міобластів, які не можуть зазнати процесів клітинного поділу. Міобласти експресують гени, пов'язані зі скороченням м'язів, такі як ті, що кодують білки актину і міозину.

Міобласти можуть зливатися один з одним і утворювати міотуб з більш ніж одним ядром. На цій стадії відбувається продукування інших білків, пов'язаних зі скороченням, таких як тропонин і тропоміозин.

Коли ядра рухаються до периферійної частини цих структур, вони вважаються м'язовими волокнами.

Як описано, ці клітини мають білки, пов'язані зі скороченням м'язів, але не мають інших білків, таких як кератин або гемоглобін.

Майстер-гени

Диференційна експресія в генах знаходиться під контролем "генів-господарів". Вони знаходяться в ядрі і активують транскрипцію інших генів. Як випливає з назви, є ключовими факторами, які відповідають за управління іншими генами, що керують їх функціями.

У випадку диференціації м'язів, специфічними генами є ті, які кодують для кожного з білків, залучених до скорочення м'язів, а головні гени MyoD і Myf5.

Коли регуляторні гени-господарі відсутні, гени субальтера не експресуються. На відміну від цього, коли мастер-ген присутній, експресія генів-мішеней вимушена.

Існують головні гени, які направляють диференціювання нейронів, епітеліальних, серцевих, серед інших.

Клітинна диференціація в рослинах

Як і у тварин, розвиток рослин починається з утворення зіготи всередині насіння. Коли відбувається перше поділ клітини, виникають дві різні клітини.

Однією з особливостей розвитку рослин є безперервний ріст організму завдяки постійній присутності клітин, що мають ембріональний характер. Ці області відомі як меристеми і є органами вічного зростання.

Шляхи диференціювання дають початок трьом тканинним системам, присутнім у рослинах: протодермії, що включає тканини шкіри, фундаментальні меристеми і заміщення..

Продукт відповідає за виникнення судинної тканини рослини, утвореної ксилемою (транспортером води і розчиненими солями) і флоемою (транспортер цукрів та інших молекул, таких як амінокислоти).

Меристеми

Меристеми розташовані на кінцях стебел і коренів. Таким чином, ці клітини диференціюються і дають початок різним структурам, які складають рослини (листя, квіти, серед інших).

Клітинна диференціація квіткових структур відбувається в певний момент розвитку і меристема стає "суцвіттям", яке, у свою чергу, утворює квіткові меристеми. Звідси виникають квіткові шматочки, що складаються з чашолистків, пелюсток, тичинок і плодолистиків.

Ці клітини характеризуються наявністю малого розміру, кубічної форми, тонкої, але гнучкої клітинної стінки і цитоплазми з високою щільністю і численними рибосомами..

Роль ауксинів

Фітогормони відіграють певну роль у явищах диференціації клітин, зокрема ауксинів.

Цей гормон впливає на диференціацію судинної тканини стебла. Експерименти показали, що застосування ауксинів в рані призводить до утворення судинної тканини.

Аналогічно, ауксини пов'язані зі стимуляцією розвитку клітин судинної камбію.

Відмінності між тваринами і рослинами

Процес диференціації і розвитку клітин у рослин і тварин не відбувається однаково.

У тварин повинні відбуватися рухи клітин і тканин, щоб організми набули тривимірну конформацію, що їх характеризує. Крім того, різноманітність клітин у тварин значно більша.

Навпаки, рослини не мають періодів зростання лише на ранніх стадіях життя людини; вони можуть збільшити свій розмір на все життя овочів.

Список літератури

1. Campbell, N.A., & Reece, J. B. (2007). Біологія. Ed. Panamericana Medical.
2. Cediel, J.F., Cardenas, M.H., & García, A. (2009). Посібник з гістології: Основні тканини. Університет Росаріо.
3. Hall, J. E. (2015). Підручник Гейтона і Холла медичної фізіології електронної книги. Elsevier Health Sciences.
4. Паломеро, Г. (2000). Уроки ембріології. Університет м. Ов'єдо.
5. Wolpert, L. (2009). Принципи розвитку. Ed. Panamericana Medical.