Клетъчна диференциация: при животни и растения

Клетъчната диференциация е постепенното явление, чрез което мултипотенциалните клетки на организмите достигат до определени специфични характеристики. Това се случва по време на процеса на развитие и се доказват физически и функционални промени. Концептуално, диференцирането се осъществява в три етапа: определяне, правилна диференциация и съзряване.

Тези три споменати процеса протичат непрекъснато в организмите. В първия етап на определяне се извършва разпределението на мултипотентни клетки в ембриона към определен тип клетка; например, нервна клетка или мускулна клетка. В диференциацията клетките започват да изразяват характеристиките на линията.

И накрая, съзряването настъпва в последните етапи на процеса, при което се придобиват нови свойства, които дават краен вид на характеристиките в зрелите организми.

Клетъчната диференциация е процес, който е регулиран по много строг и прецизен начин чрез серия от сигнали, които включват хормони, витамини, специфични фактори и дори йони. Тези молекули показват началото на сигналните пътища вътре в клетката.

Възможно е да възникнат конфликти между процесите на клетъчно делене и диференциация; следователно развитието достига точка, в която разпространението трябва да престане да води до диференциация.

Общи характеристики

Процесът на клетъчна диференциация включва промяната във формата, структурата и функцията на клетката в даден род. В допълнение, това предполага намаляване на всички потенциални функции, които една клетка може да има.

Промяната се регулира от ключови молекули, между тези протеини и специфични РНК-и. Клетъчната диференциация е продукт на контролираната и диференцирана експресия на определени гени.

Процесът на диференциация не означава загуба на начални гени; това, което се случва, е репресия в определени места на генетичния механизъм в клетката, която е в процес на развитие. Една клетка съдържа приблизително 30 000 гена, но само изразява около 8000 или 10, 000.

За да илюстрира горното твърдение, беше предложен следният експеримент: ядрото е взето от клетка, която вече е диференцирана от тялото на амфибии - например, клетка на чревната лигавица - и се имплантира в яйцето на жаба, чието ядро ​​преди това е извлечено.,

Новото ядро ​​разполага с цялата необходима информация за създаване на нов организъм в перфектни условия; клетките на чревната лигавица не са загубили никакъв ген, когато са преминали процес на диференциация.

Клетъчна диференциация при животни

Развитието започва с торене. Когато се образува морула в процесите на развитие на ембриона, клетките се считат за тотипотентен, което показва, че те са способни да образуват целия организъм.

С течение на времето, морулата става бластула и клетките сега се наричат ​​плурипотентни, защото могат да образуват тъканите на организма. Те не могат да образуват цялостния организъм, защото не могат да предизвикат екстраембрионни тъкани.

Хистологично, основните тъкани на организма са епителни, съединителни, мускулни и нервни.

Докато се придвижвате по-нататък, клетките са мултипотентни, защото се диференцират в зрели и функционални клетки.

При животни -специфично в метазоан - съществува общ път на генетично развитие, който обединява онтогенезата на групата благодарение на серия от гени, които определят специфичния модел на структурите на тялото, контролирайки идентичността на сегментите в предната част на задната ос. на животното

Тези гени кодират специфични протеини, които споделят ДНК-свързваща аминокиселинна последователност (хомеобокс в гена, хомодомен в протеина).

Включване и изключване на гени

ДНК може да бъде модифицирана чрез химични агенти или чрез клетъчни механизми, които засягат -индуцира или репресират-експресията на гените.

Има два вида хроматин, класифицирани според тяхната експресия или не: еухроматин и хетерохроматин. Първият е слабо организиран и неговите гени са изразени, а вторият има компактна организация и предотвратява достъпа до машината за транскрипция.

Предполага се, че в процесите на клетъчна диференциация гените, които не са необходими за този специфичен произход, се заглушават под формата на домени, съставени от хетерохроматин.

Механизми, които произвеждат различни типове клетки

В многоклетъчните организми съществуват редица механизми, които произвеждат различни видове клетки в процесите на развитие, като сегрегация на цитоплазмените фактори и клетъчна комуникация.

Сегрегацията на цитоплазмените фактори включва неравномерно разделяне на елементи като протеини или информационна РНК в процесите на клетъчно делене.

От друга страна, клетъчната комуникация между съседни клетки може да стимулира диференциацията на няколко клетъчни типа.

Такъв процес настъпва при образуването на офталмологичните везикули, когато те отговарят на ектодермата на главата и причиняват удебеляването, което образува плочите на лещата. Те се сгъват във вътрешната област и образуват кристалната леща.

Модел на клетъчна диференциация: мускулна тъкан

Един от най-добре описаните модели в литературата е развитието на мускулна тъкан. Тази тъкан е сложна и се състои от клетки с множество ядра, чиято функция е свиване.

Мезенхимните клетки пораждат миогенни клетки, които от своя страна водят до развитие на зряла скелетна мускулна тъкан.

За да започне този процес на диференциация, трябва да присъстват някои диференциращи фактори, които предотвратяват S фазата на клетъчния цикъл и които действат като генни стимуланти, които причиняват промяната.

Когато тези клетки получат сигнала, той инициира трансформацията към миобласти, които не могат да претърпят процеси на клетъчно деление. Миобластите експресират гените, свързани с мускулното свиване, такива като тези, които кодират протеините на актин и миозин.

Миобластите могат да се сливат един с друг и да образуват миотуб с повече от едно ядро. В този етап се получава производството на други протеини, свързани с контракция, като тропонин и тропомиозин.

Когато ядрата се преместят в периферната част на тези структури, те се считат за мускулни влакна.

Както е описано, тези клетки имат протеини, свързани с мускулно съкращение, но липсват други протеини като кератин или хемоглобин.

Главни гени

Диференциалната експресия в гените е под контрола на "главните гени". Те се намират в ядрото и активират транскрипцията на други гени. Както подсказва името, са ключови фактори, които са отговорни за контролирането на други гени, управляващи техните функции.

В случай на мускулна диференциация, специфичните гени са тези, които кодират за всеки от протеините, участващи в мускулното съкращение, а главните гени са MyoD и Myf5.

Когато отсъстват регулаторни генни гени, гените на субалер не се изразяват. Обратно, когато присъства главният ген, експресията на прицелните гени е принудена.

Има главни гени, които насочват диференциацията на неврони, епителни, сърдечни, между другото.

Клетъчна диференциация в растенията

Както при животните, развитието на растенията започва с образуването на зигота вътре в семето. Когато настъпи първото клетъчно делене, произлизат две различни клетки.

Една от характеристиките на развитието на растенията е непрекъснатият растеж на организма благодарение на непрекъснатото присъствие на клетки, които имат ембрионален характер. Тези региони са известни като меристеми и са органи на вечен растеж.

Пътищата на диференциация водят до появата на трите тъканни системи, присъстващи в растенията: протодерма, която включва дермалните тъкани, основните меристеми и промените.

Продуктът е отговорен за създаването на съдовата тъкан в растението, образувана от ксилема (транспортер на вода и разтворени соли) и флоема (транспортер на захари и други молекули като аминокиселини).

меристеми

Меристемите се намират на върха на стъблата и корените. По този начин тези клетки се диференцират и пораждат различни структури, които образуват растенията (листа, цветя, между другото).

Клетъчната диференциация на флоралните структури се осъществява в определен момент на развитие и меристемата става "съцветие", което от своя страна формира флористичните меристеми. Оттук възникват флорални парчета, съставени от чашелистчета, венчелистчета, тичинки и плодове.

Тези клетки се характеризират с малки размери, кубоидна форма, тънка, но гъвкава клетъчна стена и цитоплазма с висока плътност и многобройни рибозоми.

Роля на ауксини

Фитохормоните играят роля в явленията на клетъчната диференциация, особено ауксините.

Този хормон влияе на диференциацията на съдовата тъкан в стъблото. Експериментите показват, че прилагането на ауксини в раната води до образуване на съдова тъкан.

По същия начин, ауксините са свързани със стимулирането на развитието на съдови камбиеви клетки.

Разлики между животни и растения

Процесът на клетъчна диференциация и развитие в растенията и животните не се случва идентично.

При животните трябва да се извършват движения на клетки и тъкани, така че организмите да придобият триизмерна конформация, която ги характеризира. В допълнение, клетъчното разнообразие е много по-високо при животни.

За разлика от тях, растенията нямат периоди на растеж само в ранните етапи на живота на индивида; те могат да увеличат размера си през целия живот на зеленчука.