Šūnu diferenciācija dzīvniekiem un augiem



The šūnu diferenciācija tā ir pakāpeniska parādība, ar kuru organismu multipotenciālās šūnas sasniedz noteiktas specifiskas īpašības. Tas notiek attīstības procesa laikā, un tiek pierādītas fiziskās un funkcionālās izmaiņas. Konceptuāli diferenciācija notiek trīs posmos: noteikšana, pareiza diferenciācija un nobriešana.

Šie trīs minētie procesi pastāvīgi pastāv organismos. Pirmajā noteikšanas stadijā notiek daudzpotentu šūnu piešķiršana embrijam uz noteiktu šūnu tipu; piemēram, nervu šūnu vai muskuļu šūnu. Diferenciācijā šūnas sāk izteikt ciltsraksta īpašības.

Visbeidzot, nogatavināšana notiek procesa pēdējos posmos, kur tiek iegūtas jaunas īpašības, kas izraisa īpašības nobriedušos organismos..

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

Iespējams, ka starp šūnu dalīšanas un diferenciācijas procesiem rodas konflikti; tāpēc attīstība sasniedz punktu, kur izplatībai ir jāpārtrauc diferenciācija.

Indekss

  • 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 2 Šūnu diferenciācija dzīvniekiem
    • 2.1 Gēnu ieslēgšana un izslēgšana
    • 2.2 Mehānismi, kas rada dažādus šūnu veidus
    • 2.3 Šūnu diferenciācijas modelis: muskuļu audi
    • 2.4. Master gēni
  • 3 Šūnu diferenciācija augos
    • 3.1 Meristemas
    • 3.2. Auksīnu loma
  • 4 Atšķirības starp dzīvniekiem un augiem
  • 5 Atsauces

Vispārīgās īpašības

Šūnu diferenciācijas process ietver šūnu formas, struktūras un funkcijas maiņu noteiktā līnijā. Turklāt tas nozīmē, ka jāsamazina visas potenciālās funkcijas, kas var būt šūnai.

Pārmaiņas regulē galvenās molekulas, starp šīm olbaltumvielām un specifiskām ziņotāju RNS. Šūnu diferenciācija ir noteiktu gēnu kontrolētās un diferenciālās izpausmes rezultāts.

Diferenciācijas process nenozīmē sākotnējo gēnu zudumu; tas, kas notiek, ir represijas konkrētās šūnu ģenētiskās mašīnas vietās, kurās notiek attīstības process. Šūnā ir aptuveni 30 000 gēnu, bet tikai aptuveni 8000 vai 10 000 gēnu.

Lai parādītu iepriekšminēto apgalvojumu, tika ierosināts šāds eksperiments: kodols ir ņemts no šūnas, kas jau ir nošķirta no amfībijas ķermeņa, piemēram, zarnu gļotādas šūnu un implantē vardes ovulā, kuras kodols iepriekš tika iegūts.

Jaunajam kodolam ir visa nepieciešamā informācija, lai radītu jaunu organismu perfektos apstākļos; tas nozīmē, ka zarnu gļotādas šūnas nav zaudējušas nevienu gēnu diferenciācijas procesā.

Šūnu diferenciācija dzīvniekiem

Attīstība sākas ar mēslošanu. Kad embrija veidošanās procesos rodas morulas veidošanās, šūnas tiek uzskatītas par totipotentām, norādot, ka tās spēj veidot visu organismu..

Laika gaitā morula kļūst par blastulu, un šūnas tagad sauc par pluripotentu, jo tās var veidot organisma audus. Viņi nevar veidot pilnīgu organismu, jo tie nespēj radīt ekstremizētus audus.

Histoloģiski organisma galvenie audi ir epitēlija, saista, muskuļu un nervu sistēma.

Pārvietojoties tālāk, šūnas ir daudzpotentiālas, jo tās atšķiras no nobriedušām un funkcionālām šūnām.

Īpaši metazoānos dzīvniekiem ir kopīgs ģenētiskās attīstības ceļš, kas apvieno grupas ontogēnu, pateicoties virknei gēnu, kas nosaka ķermeņa struktūru specifisko modeli, kontrolējot segmentu identitāti antero-aizmugurējā asī dzīvnieku.

Šie gēni kodē konkrētus proteīnus, kuriem ir DNS saistoša aminoskābju secība (homeobokss gēnā, homodomīns proteīnā)..

Gēnu ieslēgšana un izslēgšana

DNS var modificēt ar ķīmiskiem faktoriem vai šūnu mehānismiem, kas ietekmē gēnu izpausmes vai izpaužas.

Ir divi hromatīna veidi, kas klasificēti pēc to izpausmes vai ne: euchromatīns un heterohromatīns. Pirmais ir sakārtots leksā veidā, un tā gēni ir izteikti, otrā ir kompakta organizācija un novērš piekļuvi transkripcijas iekārtām..

Ir ierosināts, ka šūnu diferenciācijas procesos gēni, kas nav vajadzīgi šai specifiskajai ciltskaiļai, tiek nomākti domēnu veidā, kas sastāv no heterohromatīna..

Mehānismi, kas ražo dažādus šūnu veidus

Daudzšūnu organismos ir virkne mehānismu, kas attīstības procesos rada dažāda veida šūnas, piemēram, citoplazmatisko faktoru un šūnu komunikācijas segregāciju..

Citoplazmatisko faktoru segregācija ietver elementu, piemēram, proteīnu vai ziņotāja RNS, nevienlīdzīgu atdalīšanu šūnu dalīšanās procesos..

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

Šāds process notiek, veidojot oftalmoloģiskās vezikulas, kad tās atbilst galvas reģiona ektodermam un izraisa biezumu, kas veido lēcu plāksnes. Tie salocās uz iekšējo reģionu un veido lēcu.

Šūnu diferenciācijas modelis: muskuļu audi

Viens no vislabāk aprakstītajiem modeļiem literatūrā ir muskuļu audu attīstība. Šis audums ir sarežģīts un sastāv no šūnām ar vairākiem kodoliem, kuru funkcija ir kontrakcija.

Mezenkimālās šūnas izraisa miogēnās šūnas, kas savukārt izraisa nobriedušus skeleta muskuļu audus.

Lai sāktu šo diferenciācijas procesu, ir jābūt zināmiem diferenciācijas faktoriem, kas kavē šūnu cikla S fāzi un kas darbojas kā gēnu stimulanti, kas izraisa izmaiņas..

Kad šīs šūnas saņem signālu, tā sāk transformāciju pret myoblastiem, kas nevar iziet šūnu dalīšanās procesos. Myoblasts ekspresē gēnus, kas saistīti ar muskuļu kontrakciju, piemēram, tos, kas kodē aktīnu un miozīna proteīnus.

Myoblasts var saplūst viens ar otru un veidot miotu, kas satur vairāk nekā vienu kodolu. Šajā posmā rodas citu ar kontrakciju saistītu olbaltumvielu ražošana, piemēram, troponīns un tropomiozīns.

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

Kā aprakstīts, šajās šūnās ir proteīni, kas saistīti ar muskuļu kontrakciju, bet tiem nav citu proteīnu, piemēram, keratīna vai hemoglobīna.

Galvenie gēni

Diferenciālā ekspresija gēnos ir "meža gēnu" kontrolē. Tie ir atrodami kodolā un aktivizē citu gēnu transkripciju. Kā norāda nosaukums, ir galvenie faktori, kas ir atbildīgi par citu gēnu vadīšanu, kas vada viņu funkcijas.

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

Ja nav reglamentējošo galveno gēnu, subaltera gēni netiek izteikti. Turpretī, kad ir pieejams galvenais gēns, mērķa gēnu ekspresija ir spiesta.

Ir arī galvenie gēni, kas tieši ietekmē neironu, epitēlija, sirds, diferenciāciju.

Šūnu diferenciācija augos

Tāpat kā dzīvniekiem, augu attīstība sākas ar zigota veidošanos sēklās. Kad notiek pirmā šūnu dalīšanās, rodas divas dažādas šūnas.

Viena no augu attīstības īpašībām ir organisma nepārtraukta augšana, pateicoties nepārtrauktai šūnu klātbūtnei ar embriju. Šie reģioni ir pazīstami kā meristēmas un ir mūžīgas izaugsmes orgāni.

Diferenciācijas ceļi izraisa trīs audu sistēmas augos: protodermu, kas ietver ādas audus, galvenos meristēmas un aizvietošanu..

Produkts ir atbildīgs par asinsvadu audu rašanos augā, ko veido xilems (ūdens un izšķīdušo sāļu pārvadātājs) un plēksne (cukuru un citu molekulu, piemēram, aminoskābju, transportētājs)..

Meristems

Meristēmas atrodas kātiņu un sakņu galos. Tādējādi šīs šūnas diferencē un rada dažādas struktūras, kas veido augus (starp lapām, ziediem)..

Ziedu struktūru šūnu diferenciācija notiek noteiktā attīstības brīdī, un meristēma kļūst par „ziedkopu”, kas savukārt veido ziedu meristēmas. No šejienes rodas ziedu gabali, kas sastāv no sēpiem, ziedlapiņām, putekšņiem un karpām.

Šīm šūnām raksturīga neliela izmēra, kubveida forma, plāna, bet elastīga šūnu siena un citoplazma ar augstu blīvumu un daudzām ribosomām..

Auksīnu loma

Fitohormoniem ir nozīme šūnu diferenciācijas fenomenā, īpaši auksīnos.

Šis hormons ietekmē asinsvadu audu diferenciāciju. Eksperimenti ir parādījuši, ka auksīnu izmantošana brūcē izraisa asinsvadu audu veidošanos.

Līdzīgi, auksīni ir saistīti ar asinsvadu cambija šūnu attīstības stimulēšanu.

Atšķirības starp dzīvniekiem un augiem

Šūnu diferenciācijas un attīstības process augos un dzīvniekos nenotiek vienādi.

Dzīvniekiem šūnu un audu kustībām jānotiek tā, lai organismi iegūtu trīsdimensiju formu, kas tiem raksturīga. Turklāt šūnu daudzveidība dzīvniekiem ir daudz lielāka.

Turpretī augiem nav augšanas periodu tikai indivīda dzīves sākumposmā; tie var palielināt to izmēru visā dārzeņu dzīves laikā.

Atsauces

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Bioloģija. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cediel, J. F., Cárdenas, M. H., un García, A. (2009). Histoloģijas rokasgrāmata: pamata audi. Rosario Universitāte.
  3. Hall, J. E. (2015). Guyton un Hall medicīniskās fizioloģijas e-grāmatas mācību grāmata. Elsevier Health Sciences.
  4. Palomero, G. (2000). Embrioloģijas nodarbības. Ovjedo Universitāte.
  5. Wolpert, L. (2009). Attīstības principi. Ed. Panamericana Medical.