Bunková diferenciácia v zvieratách a rastlinách

diferenciácie buniek je to postupný jav, ktorým multipotenciálne bunky organizmov dosahujú určité špecifické vlastnosti. Vyskytuje sa počas procesu vývoja a dokazujú sa fyzické a funkčné zmeny. Koncepčne sa diferenciácia vyskytuje v troch fázach: určenie, správna diferenciácia a zrenie.

Tieto tri uvedené procesy prebiehajú nepretržite v organizmoch. V prvom stupni stanovenia dochádza k priradeniu multipotentných buniek v embryu k definovanému typu bunky; napríklad nervová bunka alebo svalová bunka. V diferenciácii bunky začínajú vyjadrovať charakteristiky línie.

Nakoniec, dozrievanie nastáva v posledných fázach procesu, kde sa získajú nové vlastnosti, ktoré majú za následok vznik charakteristík u zrelých organizmov..

Bunková diferenciácia je proces, ktorý je regulovaný veľmi prísnym a presným spôsobom radom signálov, ktoré zahŕňajú hormóny, vitamíny, špecifické faktory a dokonca ióny. Tieto molekuly indikujú začiatok signálnych dráh vo vnútri bunky.

Je možné, že medzi procesmi bunkového delenia a diferenciácie dochádza ku konfliktom; preto rozvoj dosahuje bod, v ktorom musí proliferácia prestať viesť k diferenciácii.

index

• 1 Všeobecné charakteristiky
• 2 Bunková diferenciácia u zvierat
  • 2.1 Zapnutie a vypnutie génov
  • 2.2 Mechanizmy, ktoré produkujú rôzne typy buniek
  • 2.3 Model bunkovej diferenciácie: svalové tkanivo
  • 2.4 Hlavné gény
• 3 Bunková diferenciácia v rastlinách
  • 3.1 Meristemas
  • 3.2 Úloha auxínov
• 4 Rozdiely medzi zvieratami a rastlinami
• 5 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Proces bunkovej diferenciácie zahŕňa zmenu formy, štruktúry a funkcie bunky v danej línii. Okrem toho to znamená zníženie všetkých potenciálnych funkcií, ktoré môže mať bunka.

Zmena je riadená kľúčovými molekulami, medzi týmito proteínmi a špecifickými mediátorovými RNA. Bunková diferenciácia je produktom kontrolovanej a diferenciálnej expresie určitých génov.

Proces diferenciácie neznamená stratu počiatočných génov; čo sa stane, je represia na špecifických miestach genetického aparátu v bunke, ktorá prechádza procesom vývoja. Bunka obsahuje približne 30 000 génov, ale exprimuje len približne 8 000 alebo 10 000.

Na ilustráciu vyššie uvedeného výroku bol navrhnutý nasledujúci experiment: jadro je odobraté z bunky už diferencovanej z tela obojživelníka - napríklad bunky črevnej sliznice - a je implantovaná do vajíčka žaby, ktorej jadro bolo predtým extrahované.

Nové jadro má všetky potrebné informácie na vytvorenie nového organizmu v dokonalých podmienkach; to znamená, že bunky črevnej sliznice nestratili žiadny gén, keď prechádzajú procesom diferenciácie.

Bunková diferenciácia u zvierat

Vývoj začína hnojením. Keď sa vo vývojových procesoch embrya vyskytne tvorba moruly, bunky sa považujú za totipotentné, čo naznačuje, že sú schopné tvoriť celý organizmus..

S časom sa morula stáva blastulou a bunky sa teraz nazývajú pluripotentné, pretože môžu tvoriť tkanivá organizmu. Nemôžu tvoriť kompletný organizmus, pretože nie sú schopní vyvolať extraembryonálne tkanivá.

Histologicky sú základnými tkanivami organizmu epitelové, spojivové, svalové a nervové.

Keď sa pohybujete ďalej, bunky sú multipotentné, pretože sa diferencujú na zrelé a funkčné bunky.

U zvierat - špecificky v metazoanoch - existuje spoločná cesta genetického vývoja, ktorá zjednocuje ontogenézu skupiny vďaka sérii génov, ktoré definujú špecifický vzor štruktúry tela, kontrolujúc identitu segmentov v predozadnej osi zvierat.

Tieto gény kódujú konkrétne proteíny, ktoré zdieľajú aminokyselinovú sekvenciu viažucu DNA (homeobox v géne, homodoména v proteíne)..

Zapnutie a vypnutie génov

DNA môže byť modifikovaná chemickými činidlami alebo bunkovými mechanizmami, ktoré ovplyvňujú -indukty alebo potláčajú expresiu génov.

Existujú dva typy chromatínu, klasifikované podľa ich expresie: euchromatín a heterochromatín. Prvý je organizovaný laxným spôsobom a jeho gény sú vyjadrené, druhý má kompaktnú organizáciu a zabraňuje prístupu k strojom na prepis.

Bolo navrhnuté, že v procesoch bunkovej diferenciácie sú gény, ktoré nie sú potrebné pre túto špecifickú líniu, umlčané vo forme domén zložených z heterochromatínu.

Mechanizmy, ktoré produkujú rôzne typy buniek

V mnohobunkových organizmoch existuje rad mechanizmov, ktoré produkujú rôzne typy buniek vo vývojových procesoch, ako je segregácia cytoplazmatických faktorov a bunková komunikácia..

Segregácia cytoplazmatických faktorov zahŕňa nerovnakú separáciu prvkov, ako sú proteíny alebo messenger RNA v procesoch bunkového delenia..

Na druhej strane bunková komunikácia medzi susednými bunkami môže stimulovať diferenciáciu niekoľkých typov buniek.

Takýto proces sa vyskytuje pri tvorbe oftalmických vezikúl, keď spĺňajú ektoderm cefalickej oblasti a spôsobujú zahusťovanie, ktoré tvorí šošovkové platne. Tieto sa sklopia do vnútornej oblasti a tvoria šošovku.

Model bunkovej diferenciácie: svalové tkanivo

Jedným z najlepšie opísaných modelov v literatúre je vývoj svalového tkaniva. Toto tkanivo je komplexné a skladá sa z buniek s niekoľkými jadrami, ktorých funkciou je kontrakcia.

Mezenchymálne bunky dávajú vznik myogénnym bunkám, ktoré zase vytvárajú zrelé tkanivo kostrového svalstva.

Aby sa tento proces diferenciácie mohol začať, musia byť prítomné určité diferenciačné faktory, ktoré zabraňujú fáze S bunkového cyklu a ktoré pôsobia ako génové stimulanty, ktoré spôsobujú zmenu..

Keď tieto bunky dostanú signál, iniciujú transformáciu na myoblasty, ktoré nemôžu prejsť procesmi bunkového delenia. Myoblasty exprimujú gény súvisiace so svalovou kontrakciou, ako napríklad tie, ktoré kódujú proteíny aktínu a myozínu.

Myoblasty sa môžu navzájom fúzovať a vytvárať myotube s viac ako jedným jadrom. V tomto štádiu dochádza k produkcii ďalších proteínov súvisiacich s kontrakciou, ako je troponín a tropomyozín.

Keď sa jadrá pohybujú smerom k periférnej časti týchto štruktúr, považujú sa za svalové vlákno.

Ako je opísané, tieto bunky majú proteíny súvisiace so svalovou kontrakciou, ale nemajú iné proteíny, ako je keratín alebo hemoglobín.

Master gény

Diferenciálna expresia v génoch je riadená "hlavnými génmi". Tieto sa nachádzajú v jadre a aktivujú transkripciu iných génov. Ako už názov napovedá, sú kľúčové faktory, ktoré sú zodpovedné za kontrolu iných génov, ktoré riadia ich funkcie.

V prípade svalovej diferenciácie sú špecifickými génmi tie, ktoré kódujú každý z proteínov podieľajúcich sa na svalovej kontrakcii a hlavné gény sú MyoD a Myf5.

Keď chýbajú regulačné hlavné gény, subalterové gény nie sú exprimované. Naopak, keď je prítomný hlavný gén, je expresia cieľových génov nútená.

Existujú hlavné gény, ktoré okrem iného riadia diferenciáciu neurónov, epitelu, srdca.

Bunková diferenciácia v rastlinách

Rovnako ako u zvierat, vývoj rastlín začína tvorbou zygoty vo vnútri semena. Keď dôjde k prvému deleniu buniek, vzniknú dve rôzne bunky.

Jednou z charakteristík vývoja rastlín je kontinuálny rast organizmu vďaka nepretržitej prítomnosti buniek, ktoré majú embryonálny charakter. Tieto regióny sú známe ako meristémy a sú orgánmi trvalého rastu.

Diferenciačné cesty vedú k vzniku troch tkanivových systémov prítomných v rastlinách: protodermu, ktorý zahŕňa dermálne tkanivá, základné meristémy a substitúciu..

Výrobok je zodpovedný za vznik vaskulárneho tkaniva v rastline, ktorý je tvorený xylémom (transportér vody a rozpustených solí) a floém (transportér cukrov a iných molekúl, ako sú aminokyseliny)..

meristémy

Meristémy sú umiestnené na špičkách stoniek a koreňov. Tieto bunky sa teda diferencujú a dávajú vznik rôznym štruktúram, ktoré tvoria rastliny (okrem iných).

K bunkovej diferenciácii kvetinových štruktúr dochádza v určenom momente vývoja a meristém sa stáva "kvetenstvom", ktoré zase tvorí kvetinové meristémy. Odtiaľ vznikajú kvetinové kúsky pozostávajúce zo sepálov, okvetných lístkov, tyčiniek a kobercov.

Tieto bunky sú charakterizované tým, že majú malú veľkosť, tvar kvádra, tenkú, ale flexibilnú bunkovú stenu a cytoplazmu s vysokou hustotou a početnými ribozómami..

Úloha auxínov

Fytohormóny majú úlohu v javoch bunkovej diferenciácie, najmä auxínov.

Tento hormón ovplyvňuje diferenciáciu cievneho tkaniva v kmeni. Experimenty ukázali, že aplikácia auxínov v rane vedie k tvorbe vaskulárneho tkaniva.

Podobne auxíny súvisia so stimuláciou vývoja vaskulárnych bunkových buniek.

Rozdiely medzi zvieratami a rastlinami

Proces bunkovej diferenciácie a vývoja v rastlinách a zvieratách sa nedeje identicky.

U zvierat musí dôjsť k pohybu buniek a tkanív tak, aby organizmy získali trojrozmernú konformáciu, ktorá ich charakterizuje. Okrem toho je bunková diverzita oveľa väčšia u zvierat.

Naproti tomu rastliny nemajú obdobia rastu iba v skorých štádiách života jednotlivca; môžu zväčšiť svoju veľkosť po celý život zeleniny.

referencie

1. Campbell, N.A., & Reece, J.B. (2007). biológie. Panamericana Medical.
2. Cediel, J. F., Cárdenas, M. H., & García, A. (2009). Príručka histórie: Základné tkanivá. Univerzita Rosario.
3. Hall, J. E. (2015). Guyton a Hall učebnica lekárskej fyziológie e-knihy. Elsevier Health Sciences.
4. Palomero, G. (2000). Lekcia o embryológii. Univerzita v Oviede.
5. Wolpert, L. (2009). Zásady rozvoja. Panamericana Medical.