CELLDIFFERENTIERING: HOS DJUR OCH VÄXTER - BIOLOGI - 2025

Den celldifferentiering är den gradvisa fenomen varigenom multipotentiella celler av organismer uppnå vissa specifika egenskaper. Det inträffar under utvecklingsprocessen och fysiska och funktionella förändringar är uppenbara. Begreppsmässigt inträffar differentiering i tre steg: bestämning, differentiering i sig och mognad.

Dessa tre nämnda processer förekommer kontinuerligt i organismer. I det första bestämningssteget tilldelas multipotentialcellerna i embryot en definierad celltyp; till exempel en nervcell eller en muskelcell. Vid differentiering börjar celler uttrycka släktens egenskaper.

Slutligen sker mognad i processens sista steg, där nya egenskaper förvärvas som resulterar i utseendet på egenskaper hos mogna organismer.

Celldifferentiering är en process som regleras mycket strikt och exakt av en serie signaler som inkluderar hormoner, vitaminer, specifika faktorer och till och med joner. Dessa molekyler indikerar initiering av signalvägar i cellen.

Konflikter kan uppstå mellan processerna för celldelning och differentiering; därför når utvecklingen en punkt där spridningen måste upphöra för att möjliggöra differentiering.

Generella egenskaper

Processen för celldifferentiering involverar förändring i form, struktur och funktion för en cell i en given avstamning. Dessutom innebär det minskning av alla potentiella funktioner som en cell kan ha.

Förändringen styrs av nyckelmolekyler, mellan dessa proteiner och specifika messenger-RNA. Cellulär differentiering är produkten från det kontrollerade och differentiella uttrycket för vissa gener.

Differentieringsprocessen innebär inte förlust av initiala gener; vad som händer är ett förtryck på specifika platser i den genetiska maskinen i cellen som genomgår utvecklingsprocessen. En cell innehåller cirka 30 000 gener, men den uttrycker bara cirka 8 000 till 10 000.

För att exemplifiera det föregående uttalandet föreslogs följande experiment: kärnan i en cell som redan differentierats från kroppen av ett amfibie - till exempel, en cell från tarmslemhinnan tas och implanteras i ägglossningen av en groda vars kärna tidigare extraherades .

Den nya kärnan har all information som krävs för att skapa en ny organisme i perfekt skick; det vill säga cellerna i tarmslemhinnan hade inte tappat några gener när de genomgick differentieringsprocessen.

Celldifferentiering hos djur

Utvecklingen börjar med befruktning. När morula bildas i utvecklingsprocesserna för embryot, betraktas cellerna som totipotenta, vilket indikerar att de kan bilda hela organismen.

Med tiden blir morulaen en blastula, och cellerna kallas nu pluripotent eftersom de kan bilda kroppens vävnader. De kan inte bilda den fullständiga organismen eftersom de inte kan ge upphov till de extra-embryonala vävnaderna.

Histologiskt är de grundläggande vävnaderna i en organisme epiteln, bindemedlet, musklerna och nerven.

När cellerna fortskrider är de multipotenta eftersom de differentierar till mogna och funktionella celler.

Hos djur - speciellt i metazoans - finns det en gemensam väg för genetisk utveckling som förenar ontogenin i gruppen tack vare en serie gener som definierar det specifika mönstret för kroppsstrukturer, som kontrollerar identiteten för segmenten i den anteroposterior axeln. av djuret.

Dessa gener kodar för specifika proteiner som delar en DNA-bindande aminosyrasekvens (homeobox i genen, homodomain i proteinet).

Slå på och stänga av gener

DNA kan modifieras av kemiska medel eller genom cellulära mekanismer som påverkar - inducerar eller förtrycker - uttrycket av gener.

Det finns två typer av kromatin, klassificerade enligt deras uttryck eller inte: euchromatin och heterochromatin. Den förstnämnda är löst organiserad och dess gener uttrycks, den senare har en kompakt organisation och förhindrar åtkomst till transkriptionsmaskiner.

I förfarandena för celldifferentiering har det föreslagits att generna som inte krävs för den specifika linjen tystas i form av domäner gjorda av heterokromatin.

Mekanismer som producerar olika celltyper

I multicellulära organismer finns det en serie mekanismer som producerar olika typer av celler i utvecklingsprocesser, såsom utsöndring av cytoplasmiska faktorer och cellkommunikation.

Segregeringen av cytoplasmiska faktorer involverar den ojämna separationen av element såsom proteiner eller messenger-RNA i processerna för celldelning.

Å andra sidan kan cellkommunikation mellan angränsande celler stimulera differentieringen av olika celltyper.

Denna process sker vid bildning av oftalmiska vesiklar när de möter ektodermen i kefalområdet och orsakar förtjockningen som bildar linsplattorna. Dessa fälls till det inre området och bildar linsen.

Celldifferentieringsmodell: muskelvävnad

En av de bäst beskrivna modellerna i litteraturen är utvecklingen av muskelvävnad. Denna vävnad är komplex och består av celler med flera kärnor vars funktion är att sammandras.

Mesenkymceller ger upphov till myogena celler, som i sin tur ger upphov till mogen skelettmuskelvävnad.

För att denna differentieringsprocess ska inledas måste vissa differentieringsfaktorer finnas närvarande som förhindrar S-fasen i cellcykeln och fungerar som stimulanser av gener som orsakar förändringen.

När dessa celler tar emot signalen initierar den omvandlingen mot myoblaster som inte kan genomgå celldelningsprocesser. Myoblaster uttrycker gener relaterade till muskelkontraktion, till exempel de som kodar för actinet och myosinproteiner.

Myoblaster kan smälta samman med varandra och bilda en myotube med mer än en kärna. I detta steg sker produktion av andra proteiner relaterade till kontraktion, såsom troponin och tropomyosin.

När kärnorna rör sig mot den perifera delen av dessa strukturer, betraktas de som en muskelfiber.

Såsom beskrivits har dessa celler proteiner relaterade till muskelkontraktion, men saknar andra proteiner såsom keratin eller hemoglobin.

Master gener

Differentialuttryck i gener är under kontroll av "mästergener." Dessa finns i kärnan och aktiverar transkriptionen av andra gener. Som namnet antyder är de nyckelfaktorer som ansvarar för att kontrollera andra gener genom att styra deras funktioner.

När det gäller muskeldifferentiering är de specifika generna de som kodar för vart och ett av proteinerna som är involverade i muskelkontraktion, och huvudgenerna är MyoD och Myf5.

När regulatoriska mastergener saknas uttrycks inte suballterna gener. Däremot, när mastergenen är närvarande, tvingas målgenerna uttryck.

Det finns mästare som styr differentieringen av neuroner, epitelial, hjärt, bland andra.

Celldifferentiering i växter

Liksom hos djur börjar växtutvecklingen med bildandet av en zygot inuti frön. När den första celldelningen inträffar har två olika celler sitt ursprung.

En av kännetecknen för växtutveckling är den kontinuerliga tillväxten av organismen tack vare den kontinuerliga närvaron av celler som har en embryonisk karaktär. Dessa regioner är kända som meristem och är organ för evig tillväxt.

Differentieringsvägarna ger upphov till de tre vävnadssystem som finns i växter: protoderm som inkluderar dermal vävnader, de grundläggande meristema och utbytet.

Prochange ansvarar för att den vaskulära vävnaden har sitt ursprung i växten, bildad av xylem (transportör av vatten och upplösta salter) och floem (transportör av sockerarter och andra molekyler som aminosyror).

meristem

Meristems finns på spetsarna av stjälkar och rötter. Således differentierar dessa celler och ger upphov till de olika strukturer som utgör växter (bland annat blad, blommor).

Cellulär differentiering av flora-strukturer inträffar vid en viss utvecklingstidpunkt och meristemet blir ”blommande” som i sin tur bildar blommiga meristem. Härifrån kommer de blommiga bitarna bestående av kelkblommor, kronblad, stamens och karpell.

Dessa celler kännetecknas av att de har en liten storlek, kuboidform, en tunn men flexibel cellvägg och en cytoplasma med hög densitet och många ribosomer.

Roll av auxiner

Fytohormoner har en roll i cellulära differentieringsfenomen, särskilt auxiner.

Detta hormon påverkar differentieringen av vaskulär vävnad i stammen. Experiment har visat att applicering av auxiner på ett sår leder till bildandet av vaskulär vävnad.

På liknande sätt är auxiner relaterade till att stimulera utvecklingen av vaskulära kambiumceller.

Skillnader mellan djur och växter

Processen för celldifferentiering och utveckling hos växter och djur sker inte identiskt.

Cell- och vävnadsrörelser måste förekomma hos djur för att organismer ska få en tredimensionell konformation som kännetecknar dem. Dessutom är celldiversiteten mycket högre hos djur.

Däremot har växter inte tillväxtperioder endast i de tidiga stadierna av individens liv; de kan öka i storlek under växtens livslängd.

referenser

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologi. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Histologihandbok: grundläggande vävnader. Rosario University.
3. Hall, JE (2015). Guyton och Halls lärobok för medicinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
4. Palomero, G. (2000). Lektioner i embryologi. Oviedo universitet.
5. Wolpert, L. (2009). Utvecklingsprinciper. Panamerican Medical Ed.