Rakkude diferentseerumine loomadel ja taimedel



The rakkude diferentseerumine see on järkjärguline nähtus, millega organismide multipotentsiaalsed rakud saavutavad teatud spetsiifilised omadused. See toimub arendusprotsessi käigus ning füüsilised ja funktsionaalsed muutused on tõestatud. Kontseptuaalselt toimub diferentseerimine kolmel etapil: määramine, õige diferentseerimine ja küpsemine.

Need kolm mainitud protsessi toimuvad organismides pidevalt. Esimeses määramisetapis toimub embrüos olevate multipotentsete rakkude määramine teatud tüüpi rakkudele; näiteks närvirakk või lihasrakk. Diferentseerimisel hakkavad rakud lineaarsuse omadusi väljendama.

Lõpuks toimub küpsemine protsessi viimastes etappides, kus omandatakse uusi omadusi, mille tulemuseks on küpsete organismide omadused..

Rakkude diferentseerimine on protsess, mida reguleeritakse väga rangelt ja täpselt hulk signaale, mis hõlmavad hormone, vitamiine, spetsiifilisi tegureid ja isegi ioone. Need molekulid näitavad signalisatsiooniradade algust rakus.

On võimalik, et rakkude jagunemise ja diferentseerumise protsesside vahel esineb konflikte; seetõttu jõuab areng punktini, kus levik peab lõppema diferentseerumisega.

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Rakkude diferentseerumine loomadel
    • 2.1 Geenide sisse- ja väljalülitamine
    • 2.2 Mehhanismid, mis toodavad erinevaid rakutüüpe
    • 2.3 Rakkude diferentseerumise mudel: lihaskoe
    • 2.4 Meistergeenid
  • 3 Rakkude diferentseerumine taimedes
    • 3.1 Meristemas
    • 3.2 Auksiinide roll
  • 4 Erinevused loomade ja taimede vahel
  • 5 Viited

Üldised omadused

Rakkude diferentseerumisprotsess hõlmab raku vormi, struktuuri ja funktsiooni muutmist antud liinil. Lisaks tähendab see kõigi võimalike funktsioonide vähendamist, mida rakk võib omada.

Muutusi reguleerivad võtmemolekulid nende valkude ja spetsiifiliste messenger-RNA-de vahel. Rakkude diferentseerumine on teatud geenide kontrollitud ja diferentsiaalse ekspressiooni tulemus.

Diferentseerumisprotsess ei tähenda algsete geenide kadumist; mis juhtub, on arenguprotsessis olevas rakus geneetilise masina teatud kohtades repressioonid. Rakk sisaldab umbes 30 000 geeni, kuid väljendab ainult umbes 8000 või 10 000 geeni.

Ülaltoodud näite näitlikustamiseks pakuti välja järgmine katse: tuum on võetud rakust, mis on juba amfibiidi kehast eristatud, näiteks soolestiku limaskesta rakk ja implanteeritakse konnasse, mille tuum oli eelnevalt ekstraheeritud.

Uuel tuumal on kogu vajalik teave uue organismi loomiseks täiuslikes tingimustes; see tähendab, et soole limaskesta rakud ei ole diferentseerumise protsessi käigus geeni kaotanud.

Rakkude diferentseerumine loomadel

Areng algab viljastamisega. Kui emulsiooni arenguprotsessides esineb morula moodustumist, loetakse rakud totipotentseks, mis näitab, et nad on võimelised moodustama kogu organismi..

Aja möödudes muutub morula blastulaks ja rakke nimetatakse nüüd pluripotentseks, sest nad võivad moodustada organismi kuded. Nad ei saa moodustada tervet organismi, sest nad ei ole võimelised tekitama ekstraembryoonilisi kudesid.

Histoloogiliselt on organismi põhilised kuded epiteel, sideaine, lihaseline ja närviline.

Edasi liigutades on rakud multipotentsed, sest nad eristuvad küpseteks ja funktsionaalseteks rakkudeks.

Loomadel - spetsiifiliselt metasoanides - on olemas ühine geneetilise arengu tee, mis ühendab rühma ontogeensuse tänu geenide seeriatele, mis määratlevad keha struktuuride spetsiifilise struktuuri, reguleerides segmentide identiteeti antero-posterior-teljel looma kohta.

Need geenid koodivad konkreetseid valke, millel on DNA-ga seonduv aminohappejärjestus (geeni homoboksiid, proteiini homodomeen).

Geenide sisse- ja väljalülitamine

DNA-d saab modifitseerida keemiliste mõjurite või rakumehhanismide abil, mis mõjutavad geenide ekspressiooni või indutseerivad seda.

Kromatiini on kahte tüüpi, mis on liigitatud vastavalt nende väljendusele või mitte: euchromatin ja heterochromatin. Esimene on korraldatud lahtiselt ja selle geenid on väljendatud, teine ​​on kompaktne ja takistab juurdepääsu transkriptsioonimasinatele.

On tehtud ettepanek, et rakkude diferentseerumisprotsessides vaigistatakse geene, mis ei ole selle konkreetse liini jaoks vajalikud, domeenide kujul, mis koosnevad heterokromatiinist..

Mehhanismid, mis toodavad erinevaid rakutüüpe

Mitmerakulistes organismides on mitmeid mehhanisme, mis tekitavad arenguprotsessides erinevaid rakutüüpe, nagu tsütoplasmaatiliste tegurite ja rakkude kommunikatsiooni eraldamine..

Tsütoplasmaatiliste faktorite segregatsioon hõlmab elementide, näiteks valkude või messenger RNA ebavõrdset eraldamist rakkude jagunemise protsessides..

Teisest küljest võib naaberrakkude vaheline mobiilside stimuleerida mitme rakutüübi diferentseerumist.

Selline protsess tekib oftalmiliste vesiikulite moodustumisel, kui nad vastavad peajalgse piirkonna ektodermile ja põhjustavad läätseplaate moodustava paksenemise. Need klapivad sisemise piirkonna ja moodustavad läätse.

Rakkude diferentseerumise mudel: lihaskoe

Kirjanduse üheks kõige paremini kirjeldatud mudeliks on lihaskoe areng. See kude on keeruline ja koosneb mitmest tuumast koosnevatest rakkudest, mille funktsioon on kokkutõmbumine.

Mesenhümaalsed rakud tekitavad müogeensed rakud, mis omakorda tekitavad küpset skeleti lihaskoe.

Et see diferentseerumisprotsess algaks, peavad esinema teatavad diferentseerumistegurid, mis takistavad rakutsükli S-faasi ja mis toimivad muutust põhjustavate geeni stimulaatoritena..

Kui need rakud signaali vastu võtavad, käivitab see muoblastide muundumise, mis ei saa läbi viia rakkude jagunemisprotsesse. Myoblastid ekspresseerivad lihaste kokkutõmbumisega seotud geene, näiteks neid, mis kodeerivad aktiini ja müosiini valke.

Müoblastid võivad sulanduda üksteisega ja moodustada müotsüümi, millel on rohkem kui üks tuum. Selles etapis esineb teiste kontraktsiooniga seotud valkude tootmine, nagu troponiin ja tropomüosiin.

Kui tuumad liiguvad nende struktuuride perifeerse osa suunas, loetakse neid lihaskiududeks.

Nagu kirjeldatud, on nendes rakkudes lihaskontraktsiooniga seotud valgud, kuid neil puuduvad muud valgud nagu keratiin või hemoglobiin.

Master geenid

Geenides esinev diferentsiaalne ekspressioon on "peageenide" kontrolli all. Need leiduvad tuumas ja aktiveerivad teiste geenide transkriptsiooni. Nagu nimigi ütleb, on peamised tegurid, mis vastutavad teiste nende funktsioone juhtivate geenide kontrollimise eest.

Lihaste diferentseerumise korral on spetsiifilised geenid need, mis kodeerivad iga lihaste kokkutõmbumisega seotud valku, ja peageenid on MyoD ja Myf5.

Kui reguleerivad kaptengeenid puuduvad, ei avaldata subaltergeene. Vastupidiselt sellele, kui esmase geeni on olemas, on sihtgeenide ekspressioon sunnitud.

Muuhulgas on olemas neuronite diferentseerumist, epiteeli-, südame-, geeni geene.

Rakkude diferentseerumine taimedes

Nagu loomadel, algab taimede areng sigootide moodustumisega seemne sees. Kui toimub esimene rakkude jagunemine, pärinevad kaks erinevat rakku.

Taime arengu üheks tunnuseks on organismi pidev kasv tänu embrüonaalse iseloomuga rakkude pidevale esinemisele. Need piirkonnad on tuntud kui meristemid ja need on püsiva kasvu organid.

Diferentseerumisradad tekitavad kolm taime süsteemis esinevat koesüsteemi: naha kudede protodermi, põhilised meristemid ja asendamine..

Toode on vastutav vaskulaarse koe tekkimise eest ettevõttes, mille moodustavad ksülem (vee ja lahustunud soolade vedaja) ja phloem (suhkrute ja teiste molekulide, nagu aminohapped) transporter..

Meristems

Meristemid asuvad varred ja juured. Seega eristavad need rakud erinevaid struktuure, mis moodustavad taimi (muuhulgas lehed, lilled).

Lillestruktuuride rakkude diferentseerumine toimub kindlaksmääratud arengujärgus ja meristeem muutub "õisikuks", mis omakorda moodustab õie meristemid. Siit tekivad õisikud, mis koosnevad sepalistest, kroonlehtedest, tolmudest ja karpidest.

Neile rakkudele on iseloomulik väike suurus, kuubikujuline kuju, õhuke, kuid paindlik rakusein ja tsütoplasm, millel on suur tihedus ja arvukad ribosoomid..

Auksiinide roll

Fütohormonid omavad rolli rakkude diferentseerumise nähtustes, eriti auksiinides.

See hormoon mõjutab vaskulaarse koe diferentseerumist tüves. Katsed on näidanud, et auksiinide kasutamine haavas viib veresoonte kudede moodustumiseni.

Samamoodi on auksiinid seotud vaskulaarsete kambri rakkude arengu stimuleerimisega.

Erinevused loomade ja taimede vahel

Rakkude diferentseerumise ja arengu protsess taimedes ja loomades ei toimu identselt.

Loomadel peab rakkude ja kudede liikumine toimuma nii, et organismid omandaksid neile iseloomuliku kolmemõõtmelise konformatsiooni. Lisaks on loomade rakkude mitmekesisus palju suurem.

Seevastu ei ole taimedel kasvuperioode ainult indiviidi elu algstaadiumis; nad võivad suurendada nende suurust kogu köögivilja eluea jooksul.

Viited

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Bioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cediel, J. F., Cárdenas, M. H., & García, A. (2009). Histoloogia käsiraamat: põhilised kuded. Rosario ülikool.
  3. Hall, J. E. (2015). Guyton ja Hall meditsiinilise füsioloogia e-raamatu õpik. Elsevier Health Sciences.
  4. Palomero, G. (2000). Embrüoloogia õppetunnid. Oviedo ülikool.
  5. Wolpert, L. (2009). Arengu põhimõtted. Ed. Panamericana Medical.