SEJTEK DIFFERENCIÁLÓDÁSA: ÁLLATOKBAN ÉS NÖVÉNYEKBEN - BIOLÓGIA - 2026

A sejtek differenciálódása az a fokozatos jelenség, amikor a szervezetek multipotenciális sejtjei bizonyos specifikus tulajdonságokat elérnek. A fejlesztési folyamat során fordul elő, és a fizikai és funkcionális változások nyilvánvalóak. Fogalmi szempontból a differenciálás három szakaszban zajlik: meghatározás, maga a differenciálás és érés.

Ez a három említett folyamat folyamatosan zajlik az organizmusokban. A meghatározás első szakaszában az embrió multipotenciális sejtjeit egy meghatározott sejttípushoz rendelik; például egy idegsejt vagy izomsejt. A differenciálás során a sejtek elkezdenek kifejezni a vonal tulajdonságait.

Végül az érés a folyamat utolsó szakaszaiban következik be, ahol új tulajdonságokkal jár, amelyek tulajdonságaik megjelenését eredményezik az érett szervezetekben.

A sejtek differenciálódása egy olyan folyamat, amelyet nagyon szigorúan és pontosan szabályoznak egy olyan jel sorozat, amely hormonokat, vitaminokat, specifikus tényezőket és még ionokat is tartalmaz. Ezek a molekulák jelzik a jelátviteli út indulását a sejtben.

Konfliktusok merülhetnek fel a sejtosztódási és differenciálódási folyamatok között; ezért a fejlődés olyan pontot ér el, ahol a proliferációnak abba kell hagynia a differenciálódást.

Általános tulajdonságok

A sejtek differenciálódásának folyamata magában foglalja a sejt alakjának, szerkezetének és funkciójának megváltozását egy adott vonalban. Ezenkívül azt is magában foglalja, hogy csökkenjen minden lehetséges funkció, amely egy sejtnek lehet.

A változást a kulcsmolekulák szabályozzák, ezeknek a fehérjéknek és a specifikus messenger RNS-eknek a között. A sejtek differenciálódása az egyes gének szabályozott és differenciált expressziójának terméke.

A differenciálódási folyamat nem jelenti a kezdeti gének elvesztését; ami történik, a genetikai gépezet bizonyos helyeinek elnyomása a sejtben, amelyen a fejlődés folyamatában van. Egy sejt körülbelül 30.000 gént tartalmaz, de csak körülbelül 8000–10 000 expresszál.

Az előző állítás szemléltetése érdekében a következő kísérletet javasoltuk: egy kétéltű testétől már megkülönböztetett sejtmagját - például egy bélnyálkahártya-sejtből - vesszük és beültetjük egy béka petesejtjébe, amelynek magját korábban kivonták.

Az új mag minden információval rendelkezik, amely tökéletes állapotban van egy új szervezet létrehozásához; vagyis a bél nyálkahártyájának sejtjei nem veszítettek egyetlen gént sem a differenciálódási folyamaton.

Sejtek differenciálódása állatokban

A fejlődés a megtermékenyítéssel kezdődik. Amikor az embrió fejlődési folyamatában morulaképződés történik, a sejteket totipotenseknek tekintik, ami azt jelzi, hogy képesek egy szervezet egészét képezni.

Az idő múlásával a morula blastulássá válik, és a sejteket ma pluripotensnek nevezik, mivel képezik a test szöveteit. Nem képezik a teljes organizmust, mert nem képesek az extraembrionális szövetek kialakulására.

Szövettani szempontból egy szervezet alapszövete az epiteliális, a kötő, az izom és az ideg.

A sejtek további előrehaladtával multipotensek, mivel érett és funkcionális sejtekké differenciálódnak.

Az állatokban - különösen a metazoánokban - a genetikai fejlődésnek egy általános útja van, amely egységesíti a csoport egységét az olyan gének sorozatának köszönhetően, amelyek meghatározzák a testszerkezet specifikus mintázatát, és ellenőrzik az anteroposterior tengely szegmenseinek azonosságát. az állat.

Ezek a gének bizonyos fehérjéket kódolnak, amelyekben a DNS-kötő aminosav-szekvencia megoszlik (homeobox a génben, homodomén a fehérjében).

A gének be- és kikapcsolása

A DNS módosítható olyan kémiai ágensekkel vagy olyan celluláris mechanizmusokkal, amelyek befolyásolják - indukálják vagy elnyomják a gének expresszióját.

Kétféle kromatin létezik, kifejezésük szerint osztályozva: euchromatin és heterochromatin. Az előbbi lazán szerveződik és géneit expresszálják, az utóbbi kompakt felépítésű és megakadályozza a transzkripciós gépekhez való hozzáférést.

Javasolták, hogy a sejtek differenciálódásának folyamatában a géneket, amelyekre nincs szükség az adott vonalhoz, elhallgattatják heterokromatinból álló domének formájában.

Különböző sejttípusokat előállító mechanizmusok

A többsejtű szervezetekben számos olyan mechanizmus létezik, amelyek különféle sejteket termelnek a fejlődési folyamatokban, például a citoplazmatikus tényezők kiválasztása és a sejtkommunikáció.

A citoplazmatikus tényezők szegregációja magában foglalja az elemek, például fehérjék vagy messenger RNS egyenlőtlen elválasztását a sejtosztódási folyamatok során.

Másrészt a szomszédos sejtek közötti kommunikáció stimulálhatja a különféle sejttípusok differenciálódását.

Ez a folyamat szemészeti vezikulák képződésében fordul elő, amikor találkoznak a cephalic régió ektodermájával, és a vastagságot okozzák, amely a lencselemezeket képezi. Ezek a belső régióhoz hajlanak és képezik a lencsét.

Sejtek differenciálódási modellje: izomszövet

Az irodalomban legjobban leírt modell az izomszövet fejlesztése. Ez a szövet összetett, és olyan sejtekből áll, amelyek többmagosak, amelyek feladata a zsugorodás.

A mezenchimális sejtek miogén sejteket eredményeznek, amelyek viszont érett vázizomszövethez vezetnek.

Ahhoz, hogy ez a differenciálódási folyamat megkezdődjön, bizonyos differenciálódási tényezőknek jelen kell lenniük, amelyek megakadályozzák a sejtciklus S fázisát, és stimulusként szolgálnak a változást okozó gének számára.

Amikor ezek a sejtek megkapják a jelet, akkor kezdeményezi az átalakulást olyan myoblastok felé, amelyek nem képesek átesni a sejtosztódási folyamatokat. A myoblastok az izmok összehúzódásával kapcsolatos géneket expresszálnak, például az aktint és a miozin fehérjéket kódoló géneket.

A myoblastok összeolvadhatnak, és egynél több maggal rendelkező myotube-ot képezhetnek. Ebben a szakaszban más, a kontrakcióval kapcsolatos fehérjék, például a troponin és a tropomyosin, termelnek.

Amikor a sejtmagok ezen struktúrák perifériás része felé mozognak, izomrostnak tekintik őket.

Ahogy leírtuk, ezeknek a sejteknek izom-összehúzódással kapcsolatos fehérjei vannak, de hiányoznak más fehérjék, például keratin vagy hemoglobin.

Mester gének

A gének differenciális expresszióját a "mester gének" ellenőrzése alatt tartjuk. Ezek megtalálhatók a magban és aktiválják más gének transzkripcióját. Amint a nevük jelzi, ezek kulcsfontosságú tényezők, amelyek felelősek más gének irányításáért a funkcióik irányításával.

Az izmok differenciálódása esetén a specifikus gének azok, amelyek az izom-összehúzódásban részt vevő összes fehérjét kódolják, a mestergének pedig a MyoD és a Myf5.

Ha hiányzik a szabályozó mestergének, akkor a szubnaltern gének nem fejeződnek ki. Ezzel szemben, amikor a mester gén jelen van, a célgének expressziója kényszerítve van.

Vannak olyan mestergének, amelyek többek között az idegsejtek, az epitél és a szív megkülönböztetését irányítják.

Sejtek differenciálódása növényekben

Az állatokhoz hasonlóan a növényfejlődés egy zigóta kialakulásával kezdődik a mag belsejében. Az első sejtosztódáskor két különböző sejt származik.

A növényfejlődés egyik jellemzője a szervezet folyamatos növekedése, az embrionális jellegű sejtek folyamatos jelenléte révén. Ezeket a régiókat merisztémáknak nevezik, és az örök növekedés szervei.

A differenciálódási útvonalak eredményezik a növényekben jelenlévő három szövetrendszert: a protodermát, amely magában foglalja a dermális szöveteket, az alapvető merisztémákat és az előcserét.

A Prochange felelős a növényi érrendszeri szövetek kialakulásáért, amelyeket xilém (víz és oldott sók transzportereje) és phloem (cukrok és más molekulák, például aminosavak transzportere) alkot.

merisztémákban

A meristems a szár és a gyökér hegyén találhatók. Így ezek a sejtek megkülönböztetik egymást, és létrehozzák a növényeket alkotó különböző struktúrákat (többek között levelek, virágok).

A növényi struktúrák sejtes differenciálódása a fejlődés egy bizonyos pontján megtörténik, és a merisztema „virágzatossá” válik, amely viszont a virágos meristemákat alkotja. Innentől származnak a virágdarabok, amelyek virágcserépből, sziromból, porzóból és szőlőből állnak.

Ezeket a sejteket jellemzi kicsi méretű, négyzet alakú alak, vékony, de rugalmas sejtfal, nagy sűrűségű és számos riboszómával rendelkező citoplazma.

Az auxinok szerepe

A fitohormonok szerepet játszanak a sejtek differenciálódási jelenségeiben, különösen az auxinokban.

Ez a hormon befolyásolja az érszövet differenciálódását a szárban. A kísérletek kimutatták, hogy az auxinok sebekhez történő alkalmazása vaszkuláris szövetek kialakulásához vezet.

Hasonlóképpen, az auxinok kapcsolódnak az érrendszeri kambium sejtek fejlődésének stimulálásához.

Az állatok és növények közötti különbségek

A növényekben és állatokban a sejtek differenciálódásának és fejlődésének folyamata nem azonos.

Az állatokban a sejtek és a szövetek mozgásának meg kell történnie ahhoz, hogy az organizmusok megkapják az őket jellemző háromdimenziós konformációt. Ezenkívül az állatokban a sejtek sokfélesége sokkal nagyobb.

Ezzel szemben a növényeknek csak az egyén életének korai szakaszában van növekedési periódusuk; növekedhetnek a növény élettartama alatt.

Irodalom

1. Campbell, NA, és Reece, JB (2007). Biológia. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH és García, A. (2009). Szövettani kézikönyv: Alapszövetek. Rosario Egyetem.
3. Hall, JE (2015). Guyton és Hall tankönyv az orvosi fiziológia e-könyvéből. Elsevier Health Sciences.
4. Palomero, G. (2000). Az embriológia tanulságai. Oviedo Egyetem.
5. Wolpert, L. (2009). A fejlődés alapelvei. Panamerican Medical Ed.