ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ КЛЕТОК: У ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ - БИОЛОГИЯ - 2026

Дифференциации клеток являются постепенным явлением , при котором клетка мультипотентных организмов достижения определенных характеристик. Это происходит в процессе развития, и физические и функциональные изменения очевидны. Концептуально дифференциация происходит в три этапа: детерминация, сама дифференциация и созревание.

Эти три упомянутых процесса происходят в организмах непрерывно. На первом этапе определения мультипотенциальные клетки в эмбрионе относятся к определенному типу клеток; например, нервная клетка или мышечная клетка. В процессе дифференцировки клетки начинают проявлять характеристики линии.

Наконец, созревание происходит на последних стадиях процесса, когда приобретаются новые свойства, что приводит к появлению характеристик у зрелых организмов.

Дифференциация клеток - это процесс, который очень строго и точно регулируется серией сигналов, которые включают гормоны, витамины, специфические факторы и даже ионы. Эти молекулы указывают на инициирование сигнальных путей внутри клетки.

Могут возникать конфликты между процессами деления и дифференцировки клеток; Следовательно, развитие достигает точки, когда распространение должно прекратиться, чтобы позволить дифференциацию.

Общие характеристики

Процесс дифференцировки клеток включает изменение формы, структуры и функции клетки в данной линии. Кроме того, это подразумевает уменьшение всех потенциальных функций, которые может иметь клетка.

Изменение регулируется ключевыми молекулами между этими белками и специфическими информационными РНК. Клеточная дифференцировка - это продукт контролируемой и дифференциальной экспрессии определенных генов.

Процесс дифференциации не предполагает потери исходных генов; происходит подавление определенных участков генетического аппарата клетки, которая претерпевает процесс развития. Клетка содержит около 30 000 генов, но экспрессирует только от 8 000 до 10 000.

Чтобы проиллюстрировать предыдущее утверждение, был предложен следующий эксперимент: ядро ​​клетки, уже дифференцированной от тела земноводного - например, клетки слизистой оболочки кишечника - берется и имплантируется в яйцеклетку лягушки, ядро ​​которой было ранее извлечено. ,

Новое ядро ​​имеет всю информацию, необходимую для создания нового организма в идеальном состоянии; то есть клетки слизистой оболочки кишечника не утратили никаких генов в процессе дифференцировки.

Дифференцировка клеток у животных

Развитие начинается с оплодотворения. Когда образование морулы происходит в процессе развития эмбриона, клетки считаются тотипотентными, что указывает на их способность образовывать весь организм.

Со временем морула становится бластулой, и теперь клетки называют плюрипотентными, потому что они могут образовывать ткани организма. Они не могут образовать целостный организм, потому что не способны давать начало экстраэмбриональным тканям.

Гистологически основные ткани организма - эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

По мере дальнейшего развития клетки становятся мультипотентными, поскольку дифференцируются в зрелые и функциональные клетки.

У животных, особенно у многоклеточных животных, существует общий путь генетического развития, который объединяет онтогенез группы благодаря серии генов, которые определяют конкретный паттерн структур тела, контролируя идентичность сегментов переднезадней оси. животного.

Эти гены кодируют определенные белки, которые имеют общую ДНК-связывающую аминокислотную последовательность (гомеобокс в гене, гомодомен в белке).

Включение и выключение генов

ДНК может быть изменена химическими агентами или клеточными механизмами, которые влияют - индуцируют или подавляют - экспрессию генов.

Есть два типа хроматина, классифицируемые в зависимости от их экспрессии или нет: эухроматин и гетерохроматин. Первый слабо организован и его гены экспрессируются, последний имеет компактную организацию и препятствует доступу к аппарату транскрипции.

Было высказано предположение, что в процессах клеточной дифференцировки гены, которые не требуются для этой конкретной линии, заглушаются в форме доменов, состоящих из гетерохроматина.

Механизмы, производящие разные типы клеток

В многоклеточных организмах существует ряд механизмов, которые продуцируют различные типы клеток в процессах развития, таких как секреция цитоплазматических факторов и клеточная связь.

Сегрегация цитоплазматических факторов включает неравное разделение таких элементов, как белки или информационная РНК, в процессах деления клеток.

С другой стороны, клеточная связь между соседними клетками может стимулировать дифференциацию различных типов клеток.

Этот процесс происходит при формировании глазных пузырьков, когда они встречаются с эктодермой головной области и вызывают утолщение, образующее пластинки хрусталика. Они складываются во внутреннюю область и образуют линзу.

Модель дифференцировки клеток: мышечная ткань

Одна из наиболее хорошо описанных моделей в литературе - это развитие мышечной ткани. Эта ткань сложна и состоит из клеток с множеством ядер, функция которых заключается в сокращении.

Мезенхимные клетки дают начало миогенным клеткам, которые, в свою очередь, дают начало зрелой ткани скелетных мышц.

Чтобы этот процесс дифференцировки начался, должны присутствовать определенные факторы дифференцировки, которые предотвращают S-фазу клеточного цикла и действуют как стимуляторы генов, вызывающих изменения.

Когда эти клетки получают сигнал, он инициирует трансформацию в сторону миобластов, которые не могут подвергаться процессам клеточного деления. Миобласты экспрессируют гены, связанные с сокращением мышц, такие как гены, кодирующие белки актина и миозина.

Миобласты могут сливаться друг с другом и образовывать миотрубку с более чем одним ядром. На этой стадии происходит производство других белков, связанных с сокращением, таких как тропонин и тропомиозин.

Когда ядра движутся к периферической части этих структур, они считаются мышечным волокном.

Как описано, в этих клетках есть белки, связанные с сокращением мышц, но отсутствуют другие белки, такие как кератин или гемоглобин.

Мастер-гены

Дифференциальная экспрессия в генах находится под контролем «главных генов». Они находятся в ядре и активируют транскрипцию других генов. Как видно из их названия, они являются ключевыми факторами, которые отвечают за управление другими генами, управляя их функциями.

В случае мышечной дифференцировки специфическими генами являются те, которые кодируют каждый из белков, участвующих в сокращении мышц, а главными генами являются MyoD и Myf5.

Когда регуляторные главные гены отсутствуют, субальтерные гены не экспрессируются. Напротив, когда присутствует мастер-ген, экспрессия целевых генов форсируется.

Есть главные гены, которые управляют дифференцировкой нейронов, эпителиальных, сердечных и других.

Дифференциация клеток в растениях

Как и у животных, развитие растений начинается с образования зиготы внутри семени. Когда происходит первое деление клетки, возникают две разные клетки.

Одна из характеристик развития растений - непрерывный рост организма благодаря постоянному присутствию клеток, имеющих эмбриональный характер. Эти области известны как меристемы и являются органами постоянного роста.

Пути дифференцировки дают начало трем тканевым системам, присутствующим в растениях: протодерме, которая включает дермальные ткани, фундаментальные меристемы и прообмен.

Prochange отвечает за создание сосудистой ткани в растении, образованной ксилемой (переносчиком воды и растворенных солей) и флоэмой (переносчиком сахаров и других молекул, таких как аминокислоты).

меристемы

Меристемы расположены на концах стеблей и корней. Таким образом, эти клетки дифференцируются и дают начало различным структурам, из которых состоят растения (листья, цветы и другие).

Клеточная дифференциация структур флоры происходит на определенном этапе развития, и меристема становится «соцветием», которое, в свою очередь, формирует цветочные меристемы. Отсюда возникают цветочные кусочки, состоящие из чашелистиков, лепестков, тычинок и плодолистиков.

Эти клетки характеризуются небольшим размером, кубической формой, тонкой, но гибкой клеточной стенкой, а также цитоплазмой с высокой плотностью и многочисленными рибосомами.

Роль ауксинов

Фитогормоны играют роль в явлениях клеточной дифференциации, особенно ауксины.

Этот гормон влияет на дифференциацию сосудистой ткани стебля. Эксперименты показали, что нанесение ауксинов на рану приводит к образованию сосудистой ткани.

Точно так же ауксины связаны со стимуляцией развития сосудистых клеток камбия.

Различия между животными и растениями

Процесс дифференцировки и развития клеток у растений и животных не происходит одинаково.

У животных должны происходить движения клеток и тканей, чтобы организмы приобрели характерную для них трехмерную конформацию. Кроме того, у животных гораздо больше клеточного разнообразия.

Напротив, у растений нет периодов роста только на ранних этапах жизни человека; они могут увеличиваться в размерах на протяжении всей жизни растения.

Ссылки

1. Кэмпбелл, Северная Каролина, и Рис, Дж. Б. (2007). Биология. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Руководство по гистологии: фундаментальные ткани. Университет Росарио.
3. Холл, Дж. Э. (2015). Электронная книга учебника медицинской физиологии Гайтона и Холла. Elsevier Health Sciences.
4. Паломеро, Г. (2000). Уроки эмбриологии. Университет Овьедо.
5. Вольперт, Л. (2009). Принципы развития. Panamerican Medical Ed.