Stanična diferencijacija kod životinja i biljaka



diferencijacija stanica to je postupni fenomen kojim multipotencijalne stanice organizama postižu određene specifične karakteristike. To se događa tijekom razvojnog procesa, a evidentiraju se i fizičke i funkcionalne promjene. Konceptualno, diferencijacija se odvija u tri faze: određivanje, pravilna diferencijacija i sazrijevanje.

Ova tri spomenuta procesa javljaju se kontinuirano u organizmima. U prvom stupnju određivanja, dolazi do dodjeljivanja multipotentnih stanica u embriju definiranom tipu stanica; na primjer, živčana stanica ili mišićna stanica. U diferencijaciji, stanice počinju izražavati karakteristike loze.

Konačno, sazrijevanje se događa u posljednjim fazama procesa, gdje se dobivaju nova svojstva koja rezultiraju pojavom karakteristika u zrelim organizmima..

Diferencijacija stanica je proces koji je na vrlo strog i precizan način reguliran nizom signala koji uključuju hormone, vitamine, specifične faktore i čak ione. Ove molekule ukazuju na početak signalnih putova unutar stanice.

Moguće je da dođe do sukoba između procesa stanične diobe i diferencijacije; dakle, razvoj doseže točku u kojoj proliferacija mora prestati davati diferencijaciju.

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Stanična diferencijacija u životinja
    • 2.1 Uključivanje i isključivanje gena
    • 2.2 Mehanizmi koji proizvode različite vrste stanica
    • 2.3 Model diferencijacije stanica: mišićno tkivo
    • 2.4 Glavni geni
  • 3 Stanična diferencijacija u biljkama
    • 3.1
    • 3.2 Uloga auksina
  • 4 Razlike između životinja i biljaka
  • 5 Reference

Opće karakteristike

Proces diferencijacije stanica uključuje promjenu oblika, strukture i funkcije stanice u datoj liniji. Osim toga, podrazumijeva i smanjenje svih potencijalnih funkcija koje stanica može imati.

Promjena je regulirana ključnim molekulama, između ovih proteina i specifičnih RNA. Diferencijacija stanica je proizvod kontrolirane i diferencijalne ekspresije određenih gena.

Proces diferencijacije ne podrazumijeva gubitak početnih gena; ono što se događa je represija na specifičnim mjestima genetske mehanizacije u ćeliji koja prolazi kroz proces razvoja. Stanica sadrži približno 30.000 gena, ali izražava samo oko 8.000 ili 10.000.

Da bi se ilustrirala gore navedena tvrdnja, predložen je sljedeći eksperiment: jezgra je uzeta iz stanice koja je već diferencirana od tijela vodozemaca - na primjer, stanica intestinalne sluznice - i ugrađena je u jajnu žabu čija je jezgra prethodno izvađena.

Nova jezgra ima sve potrebne informacije za stvaranje novog organizma u savršenim uvjetima; to jest, stanice intestinalne sluznice nisu izgubile nikakav gen kada su prolazile kroz proces diferencijacije.

Diferencijacija stanica u životinja

Razvoj počinje oplodnjom. Kada se formira morula u razvojnim procesima embrija, stanice se smatraju totipotentnim, što znači da su sposobne formirati cijeli organizam..

S vremenom, morula postaje blastula, a stanice se sada nazivaju pluripotentne, jer mogu tvoriti tkiva organizma. Oni ne mogu formirati cjeloviti organizam jer nisu u stanju proizvesti ekstraembrionska tkiva.

Histološki, temeljna tkiva organizma su epitelni, vezivni, mišićni i živčani.

Kako se kretate dalje, stanice su multipotentne, jer se razlikuju u zrele i funkcionalne stanice.

Kod životinja - specifično u metazoanima - postoji zajednički put genetskog razvoja koji objedinjuje ontogenu skupinu zahvaljujući nizu gena koji definiraju specifičan uzorak tjelesnih struktura, kontrolirajući identitet segmenata u antero-posteriornoj osi životinje.

Ovi geni kodiraju određene proteine ​​koji dijele DNA-vezujuću aminokiselinsku sekvencu (homeoboks u genu, homodomena u proteinu).

Uključivanje i isključivanje gena

DNA se može modificirati kemijskim agensima ili staničnim mehanizmima koji utječu na indukciju ili potiskivanje ekspresije gena.

Postoje dvije vrste kromatina, klasificirane prema njihovoj ekspresiji ili ne: euchromatin i heterochromatin. Prvi je organiziran na lagan način i njegovi geni su izraženi, drugi ima kompaktnu organizaciju i sprječava pristup stroju za transkripciju.

Predloženo je da u procesima diferencijacije stanica, geni koji nisu potrebni za tu specifičnu liniju ućutkani su u obliku domena sastavljenih od heterohromatina.

Mehanizmi koji proizvode različite vrste stanica

U višestaničnim organizmima postoji niz mehanizama koji proizvode različite tipove stanica u razvojnim procesima, kao što su segregacija citoplazmatskih faktora i komunikacija stanica..

Segregacija citoplazmatskih čimbenika uključuje nejednako razdvajanje elemenata kao što su proteini ili prijenosna RNA u procesima stanične diobe.

S druge strane, stanična komunikacija između susjednih stanica može stimulirati diferencijaciju nekoliko tipova stanica.

Takav se proces odvija u formiranju oftalmičkih vezikula kada se susretnu s ektodermom glavonog područja i uzrokuju zadebljanje koje tvori ploče sočiva. Oni se savijaju u unutarnju regiju i oblikuju leću.

Model diferencijacije stanica: mišićno tkivo

Jedan od najbolje opisanih modela u literaturi je razvoj mišićnog tkiva. Ovo tkivo je složeno i sastoji se od stanica s više jezgri čija je funkcija kontrakcija.

Mezenhimske stanice potiču nastanak miogenih stanica, koje pak uzrokuju zrelo tkivo skeletnog mišića.

Da bi se taj proces diferencijacije pokrenuo, moraju postojati određeni faktori diferencijacije koji sprečavaju S fazu staničnog ciklusa i koji djeluju kao genski stimulansi koji uzrokuju promjenu.

Kada te stanice dobiju signal, on započinje transformaciju prema mioblastima koji se ne mogu podvrgnuti procesima stanične diobe. Myoblasti eksprimiraju gene povezane s kontrakcijom mišića, kao što su oni koji kodiraju proteine ​​aktina i miozina.

Mioblasti se mogu međusobno spajati i formirati mitoubotu s više od jedne jezgre. U ovoj fazi dolazi do proizvodnje drugih proteina povezanih s kontrakcijom, kao što su troponin i tropomiozin.

Kada se jezgre kreću prema perifernom dijelu tih struktura, one se smatraju mišićnim vlaknima.

Kako je opisano, te stanice imaju proteine ​​povezane s kontrakcijom mišića, ali nemaju druge proteine ​​kao što su keratin ili hemoglobin.

Glavni geni

Diferencijalna ekspresija u genima je pod kontrolom "glavnih gena". Oni se nalaze u jezgri i aktiviraju transkripciju drugih gena. Kao što ime implicira, ključni su čimbenici odgovorni za kontrolu drugih gena koji upravljaju njihovim funkcijama.

U slučaju diferencijacije mišića, specifični geni su oni koji kodiraju za svaki od proteina uključenih u kontrakciju mišića, a glavni geni su MyoD i Myf5.

Kada su regulatorni geni odsutni, geni subaltera nisu izraženi. Nasuprot tome, kada je prisutan glavni gen, ekspresija ciljnih gena je prisiljena.

Postoje glavni geni koji usmjeravaju diferencijaciju neurona, epitelnog, srčanog, između ostalih.

Diferencijacija stanica u biljkama

Kao i kod životinja, razvoj biljaka počinje stvaranjem zigote unutar sjemena. Kada se pojavi prva dioba stanica, potječu dvije različite stanice.

Jedna od značajki razvoja biljaka je kontinuirani rast organizma zahvaljujući kontinuiranoj prisutnosti stanica koje imaju embrionalni karakter. Ove regije su poznate kao meristemi i organi su stalnog rasta.

Putovi diferencijacije dovode do pojave triju tkivnih sustava prisutnih u biljkama: protoderma koji uključuje dermalna tkiva, fundamentalne meristeme i supstituciju.

Proizvod je odgovoran za nastanak vaskularnog tkiva u biljci, formiran od strane ksilema (transporter vode i otopljenih soli) i floema (transporter šećera i drugih molekula kao što su aminokiseline)..

meristems

Meristemi se nalaze na vrhovima stabljika i korijena. Tako se te stanice diferenciraju i potiču na različite strukture koje tvore biljke (lišće, cvijeće, među ostalima).

Stanična diferencijacija cvjetnih struktura javlja se u određenom trenutku razvoja, a meristem postaje "cvat", što zauzvrat tvori cvjetne meriste. Odavde nastaju cvjetni komadići koji se sastoje od čaura, latica, prašnika i carpela.

Ove stanice karakterizirane su malom veličinom, kubidnim oblikom, tankom ali fleksibilnom staničnom stijenkom i citoplazmom visoke gustoće i brojnim ribosomima..

Uloga auksina

Fitohormoni imaju ulogu u pojavama diferencijacije stanica, osobito auksina.

Ovaj hormon utječe na diferencijaciju vaskularnog tkiva u stablu. Eksperimenti su pokazali da primjena auksina u rani dovodi do stvaranja vaskularnog tkiva.

Slično tome, auksini se odnose na stimulaciju razvoja vaskularnih stanica kambija.

Razlike između životinja i biljaka

Proces diferencijacije i razvoja stanica u biljkama i životinjama ne događa se identično.

Kod životinja moraju se kretati stanice i tkiva, tako da organizmi dobiju trodimenzionalnu konformaciju koja ih karakterizira. Osim toga, raznolikost stanica u životinja je mnogo veća.

Nasuprot tome, biljke nemaju razdoblja rasta samo u ranim fazama života pojedinca; mogu povećati svoju veličinu za cijeli život povrća.

reference

  1. Campbell, N.A., & Reece, J. B. (2007). biologija. Ed Panamericana Medical.
  2. Cediel, J.F., Cárdenas, M.H., & García, A. (2009). Histološki priručnik: Temeljna tkiva. Sveučilište u Rosariju.
  3. Hall, J. E. (2015). Udžbenik Guyton i Hall medicinske fiziologije e-knjiga. Elsevier Health Sciences.
  4. Palomero, G. (2000). Nastava embriologije. Sveučilište u Oviedu.
  5. Wolpert, L. (2009). Načela razvoja. Ed Panamericana Medical.