ŠŪNU DIFERENCIĀCIJA: DZĪVNIEKIEM UN AUGIEM - BIOLOĢIJA - 2025

Šūnu diferencēšanos ir pakāpenisks parādība, ar kuru multipotential šūnas organismu nodrošinātu konkrētas raksturīgas pazīmes. Tas notiek attīstības procesā, un ir acīmredzamas fiziskās un funkcionālās izmaiņas. Konceptuāli diferenciācija notiek trīs posmos: noteikšana, pati diferenciācija un nobriešana.

Šie trīs minētie procesi organismos notiek nepārtraukti. Pirmajā noteikšanas posmā multipotenciālās šūnas embrijā tiek piešķirtas noteiktam šūnu tipam; piemēram, nervu šūna vai muskuļu šūna. Diferenciācijā šūnas sāk izteikt cilts pazīmes.

Visbeidzot, nogatavināšana notiek pēdējos procesa posmos, kad tiek iegūtas jaunas īpašības, kā rezultātā īpašības parādās nobriedušos organismos.

Šūnu diferenciācija ir process, kuru ļoti stingri un precīzi regulē signālu virkne, kas ietver hormonus, vitamīnus, īpašus faktorus un pat jonus. Šīs molekulas norāda uz signalizācijas ceļu sākšanos šūnā.

Var rasties konflikti starp šūnu dalīšanās un diferenciācijas procesiem; tāpēc attīstība sasniedz punktu, kurā izplatīšanās jāpārtrauc, lai varētu diferenciāciju.

Vispārīgais raksturojums

Šūnu diferenciācijas process ietver šūnas formas, struktūras un funkcijas maiņu noteiktā ciltsrakstā. Turklāt tas nozīmē visu potenciālo šūnu samazināšanu.

Pārmaiņas regulē galvenās molekulas, starp šīm olbaltumvielām un specifiskām Messenger RNS. Šūnu diferenciācija ir noteiktu gēnu kontrolētas un diferencētas ekspresijas produkts.

Diferencēšanas process neietver sākotnējo gēnu zaudēšanu; kas notiek, ir represijas noteiktās ģenētiskās tehnikas vietās šūnā, kurā notiek attīstības process. Šūnā ir apmēram 30 000 gēnu, bet tā izsaka tikai aptuveni 8000 līdz 10 000.

Lai parādītu iepriekšējo apgalvojumu, tika ierosināts šāds eksperiments: šūnas kodols, kas jau ir atšķirts no abinieku ķermeņa, piemēram, šūna no zarnu gļotādas, tiek ņemts un implantēts vardes olšūnā, kuras kodols iepriekš tika ekstrahēts .

Jaunajā kodolā ir visa nepieciešamā informācija, lai izveidotu jaunu organismu pilnīgā stāvoklī; tas ir, zarnu gļotādas šūnas, zaudējot diferenciācijas procesu, nebija zaudējušas nevienu gēnu.

Šūnu diferenciācija dzīvniekiem

Attīstība sākas ar apaugļošanu. Ja embrija attīstības procesos notiek morulas veidošanās, šūnas tiek uzskatītas par totipotentām, kas norāda, ka tās spēj veidot visu organismu.

Laika gaitā morula kļūst par blastulu, un šūnas tagad sauc par pluripotentām, jo ​​tās var veidot ķermeņa audus. Tie nevar veidot visu organismu, jo tie nav spējīgi radīt papildu embrija audus.

Histoloģiski organisma pamataudi ir epitēlija, saistaudu, muskuļi un nervi.

Šūnām progresējot, tās ir daudzpotenciālas, jo tās diferencējas par nobriedušām un funkcionālām šūnām.

Dzīvniekiem - it īpaši metazoānos - pastāv kopīgs ģenētiskās attīstības ceļš, kas apvieno grupas ontoģenēzi, pateicoties virknei gēnu, kas nosaka ķermeņa struktūru īpašo modeli, kontrolējot segmentu identitāti anteroposterior ass. dzīvnieka.

Šie gēni kodē noteiktas olbaltumvielas, kurām ir kopīga ar DNS saistošu aminoskābju secība (homeobox gēnā, homodomēns proteīnā).

Gēnu ieslēgšana un izslēgšana

DNS var modificēt ar ķīmiskiem līdzekļiem vai ar šūnu mehānismiem, kas ietekmē - izraisa vai nomāc - gēnu ekspresiju.

Ir divu veidu hromatīni, kas klasificēti pēc to izpausmes vai ne: euchromatin un heterochromatin. Pirmais ir vāji organizēts un tā gēni tiek izteikti, otrajam ir kompakta organizācija un tas neļauj piekļūt transkripcijas mašīnām.

Ir ierosināts, ka šūnu diferenciācijas procesos tiek apklusināti gēni, kas nav nepieciešami šai specifiskajai līnijai, domēnu veidā, kas sastāv no heterohromatīna.

Mehānismi, kas ražo dažādus šūnu tipus

Daudzšūnu organismos ir virkne mehānismu, kas attīstības procesos rada dažāda veida šūnas, piemēram, citoplazmas faktoru sekrēciju un šūnu komunikāciju.

Citoplazmatisko faktoru segregācija ietver nevienlīdzīgu elementu, piemēram, olbaltumvielu vai kurjera RNS, atdalīšanu šūnu dalīšanās procesos.

No otras puses, šūnu komunikācija starp kaimiņu šūnām var stimulēt dažādu šūnu veidu diferenciāciju.

Šis process notiek oftalmoloģisko pūslīšu veidošanās laikā, kad tie sastopas ar cefalas reģiona ektodermu un izraisa sabiezējumu, kas veido lēcu plāksnes. Tie ir salocīti ar iekšējo reģionu un veido lēcu.

Šūnu diferenciācijas modelis: muskuļu audi

Viens no literatūrā vislabāk aprakstītajiem modeļiem ir muskuļu audu attīstība. Šie audi ir sarežģīti un sastāv no šūnām ar vairākiem kodoliem, kuru funkcija ir samazināties.

Mezenhimālās šūnas rada miogēnas šūnas, kas savukārt rada nobriedušus skeleta muskuļu audus.

Lai sāktu šo diferenciācijas procesu, ir jābūt noteiktiem diferenciācijas faktoriem, kas novērš šūnu cikla S fāzi un darbojas kā gēnu, kas izraisa izmaiņas, stimulētāji.

Kad šīs šūnas saņem signālu, tas sāk pārveidi pret mioblastiem, kas nevar iziet šūnu dalīšanas procesus. Mioblasti ekspresē gēnus, kas saistīti ar muskuļu kontrakcijām, piemēram, tos, kas kodē aktīnu un miozīna proteīnus.

Myoblasts var saplūst viens ar otru un veidot myotube ar vairāk nekā vienu kodolu. Šajā posmā notiek citu ar kontrakciju saistītu olbaltumvielu, piemēram, troponīna un tropomiozīna, ražošana.

Kad kodoli virzās uz šo struktūru perifērisko daļu, tos uzskata par muskuļu šķiedru.

Kā aprakstīts, šīm šūnām ir olbaltumvielas, kas saistītas ar muskuļu kontrakciju, bet tām trūkst citu olbaltumvielu, piemēram, keratīna vai hemoglobīna.

Galvenie gēni

Diferenciālo izpausmi gēnos kontrolē "galvenie gēni". Tie atrodas kodolā un aktivizē citu gēnu transkripciju. Kā norāda viņu nosaukums, tie ir galvenie faktori, kas ir atbildīgi par citu gēnu kontroli, vadot to funkcijas.

Muskuļu diferenciācijas gadījumā specifiskie gēni ir tie, kas kodē katru no proteīniem, kas iesaistīti muskuļu kontrakcijā, un galvenie gēni ir MyoD un Myf5.

Ja trūkst regulējošo galveno gēnu, subternārie gēni netiek izteikti. Turpretī, kad atrodas galvenais gēns, mērķa gēni tiek ekspresēti.

Ir galvenie gēni, kas cita starpā virza neironu, epitēlija, sirds diferenciāciju.

Šūnu diferenciācija augos

Tāpat kā dzīvniekiem, augu attīstība sākas ar zigota veidošanos sēklas iekšpusē. Kad notiek pirmā šūnu dalīšana, rodas divas dažādas šūnas.

Viena no augu attīstības īpašībām ir nepārtraukta organisma augšana, pateicoties nepārtrauktai šūnu klātbūtnei, kurām ir embrija raksturs. Šos reģionus sauc par meristemām un tie ir mūžīgas izaugsmes orgāni.

Diferenciācijas ceļi izraisa trīs audu sistēmas, kas atrodas augos: protodermu, kas ietver dermas audus, pamata meristemas un prokanci.

Prochange ir atbildīgs par asinsvadu audu izveidošanu augā, ko veido ksilēma (ūdens un izšķīdušo sāļu transportētājs) un floēma (cukuru un citu molekulu, piemēram, aminoskābju, transportētājs).

Meristems

Meristemas atrodas pie kātiem un saknēm. Tādējādi šīs šūnas diferencējas un rada dažādas struktūras, kas veido augus (lapas, ziedi, cita starpā).

Floras struktūru diferenciācija šūnās notiek noteiktā attīstības brīdī, un meristems kļūst par “ziedkopu”, kas, savukārt, veido ziedu meristemas. No šejienes rodas ziedu gabali, kas sastāv no ziedlapiņām, ziedlapiņām, putekšņlapām un paklājiem.

Šīm šūnām raksturīga maza izmēra, kuboidāla forma, plāna, bet elastīga šūnu siena un citoplazma ar lielu blīvumu un daudzām ribosomām.

Auksīnu loma

Fitohormoniem ir loma šūnu diferenciācijas parādībās, īpaši auksīnos.

Šis hormons ietekmē asinsvadu audu diferenciāciju stublājā. Eksperimenti parādīja, ka auksīnu pielietošana brūcei veido asinsvadu audus.

Tāpat auksīni ir saistīti ar asinsvadu kamija šūnu attīstības stimulēšanu.

Dzīvnieku un augu atšķirības

Šūnu diferenciācijas un attīstības process augos un dzīvniekos nenotiek identiski.

Šūnu un audu kustībai dzīvniekiem jānotiek, lai organismi iegūtu tiem raksturīgu trīsdimensiju uzbūvi. Turklāt šūnu daudzveidība dzīvniekiem ir daudz augstāka.

Turpretī augiem augšanas periodi nav tikai indivīda dzīves agrīnajos posmos; tie var palielināties visā auga dzīves laikā.

Atsauces

1. Kempbela, NA, un Reece, JB (2007). Bioloģija. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Histoloģijas rokasgrāmata: pamata audi. Rosario Universitāte.
3. Hall, JE (2015). Gytona un Hallas mācību grāmata par medicīniskās fizioloģijas e-grāmatu. Elsevier veselības zinātnes.
4. Palomero, G. (2000). Nodarbības embrioloģijā. Ovjedo universitāte.
5. Volperts, L. (2009). Attīstības principi. Panamerican Medical Ed.