STANIČNA DIFERENCIJACIJA: KOD ŽIVOTINJA I BILJAKA - BIOLOGIJA - 2026

Stanična diferencijacija je postupno fenomen kojim stanice organizama multipotentnog postizanje određenih karakteristika. Javlja se tijekom procesa razvoja i fizičke i funkcionalne promjene su evidentne. Konceptualno se diferencijacija odvija u tri stupnja: određivanje, samo razlikovanje i sazrijevanje.

Ta tri spomenuta procesa se neprestano odvijaju u organizmima. U prvoj fazi određivanja multipotencijalne ćelije u embriju dodijeljene su definiranom tipu stanica; na primjer, živčana stanica ili mišićna stanica. U diferencijaciji, stanice počinju izražavati karakteristike loze.

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

Stanična diferencijacija je proces koji je vrlo strogo i precizno reguliran nizom signala koji uključuju hormone, vitamine, specifične faktore, pa čak i ione. Te molekule označavaju pokretanje signalnih putova unutar stanice.

Mogu se pojaviti sukobi između procesa diobe i diferencijacije stanica; dakle, razvoj doseže točku u kojoj širenje mora prestati dopuštati diferencijaciju.

Opće karakteristike

Proces diferencijacije stanica uključuje promjenu oblika, strukture i funkcije stanice u određenoj lozi. Uz to, podrazumijeva smanjenje svih potencijalnih funkcija koje stanica može imati.

Promjena je regulirana ključnim molekulama, između ovih proteina i specifičnih RNK-a. Stanična diferencijacija je proizvod kontrolirane i diferencijalne ekspresije određenih gena.

Proces diferencijacije ne uključuje gubitak početnih gena; ono što se događa je represija na određenim mjestima genetske mehanizacije u stanici koja prolazi kroz proces razvoja. Stanica sadrži oko 30.000 gena, ali ona izražava samo oko 8.000 do 10.000.

Kako bi se objasnio prethodni iskaz, predložen je sljedeći eksperiment: jezgra stanice koja je već diferencirana od tijela vodozemaca - na primjer, stanica crijevne sluznice - uzima se i implantira u ovulu žabe čija je jezgra prethodno izvađena, Novo jezgro ima sve informacije potrebne za stvaranje novog organizma u savršenom stanju; to jest, stanice crijevne sluznice nisu izgubile nijedan gen kada su prolazile u procesu diferencijacije.

Stanična diferencijacija u životinja

Razvoj započinje oplodnjom. Kada nastaje stvaranje morule u razvojnim procesima embrija, stanice se smatraju totipotentnim, što ukazuje da su sposobne formirati cjelinu organizma.

S vremenom morula postaje blastula, a stanice se sada zovu pluripotentne jer mogu formirati tjelesna tkiva. Ne mogu formirati kompletan organizam jer nisu sposobni stvoriti ekstraembrionalna tkiva.

Histološki, osnovna tkiva organizma su epitelno, vezivno, mišićno i živčano.

Kako stanice napreduju dalje one su višepotentne jer se diferenciraju u zrele i funkcionalne stanice.

Kod životinja, točnije u metazojama, postoji zajednički put genetskog razvoja koji objedinjuje ontogeniju skupine zahvaljujući nizu gena koji definiraju specifični uzorak tjelesnih struktura, kontrolirajući identitet segmenata u anteroposteriornoj osi. životinje.

Ovi geni kodiraju određene proteine ​​koji imaju niz aminokiselina koje vežu DNA (homeobox u genu, homodomaina u proteinu).

Uključivanje i isključivanje gena

DNA se može modificirati kemijskim agensima ili staničnim mehanizmima koji utječu - induciraju ili suzbijaju - ekspresiju gena.

Postoje dvije vrste kromatina, razvrstane prema njihovoj ekspresiji ili ne: euhromatin i heterokromatin. Prva je slabo organizirana i njeni su geni eksprimirani, potonji ima kompaktnu organizaciju i onemogućava pristup transkripcijskim strojevima.

Predloženo je da, u procesima stanične diferencijacije, geni koji nisu potrebni za tu specifičnu lozu priguše u obliku domena koja su sačinjena od heterokromatina.

Mehanizmi koji proizvode različite vrste stanica

U višećelijskim organizmima postoji niz mehanizama koji proizvode različite vrste stanica u razvojnim procesima, poput izlučivanja citoplazmatskih faktora i stanične komunikacije.

Segregacija citoplazmatskih faktora uključuje nejednako odvajanje elemenata kao što su proteini ili glasnik RNA u procesima stanične diobe.

S druge strane, stanična komunikacija između susjednih stanica može potaknuti diferencijaciju različitih tipova stanica.

Taj se proces događa u stvaranju oftalmičkih vezikula kada se susretnu s ektodermom cefalične regije i uzrokuju zadebljanje koje tvore ploče leće. Ove se preklope do unutarnje regije i tvore leću.

Model diferenciranja 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 jezgara čija je funkcija kontrakcija.

Mezenhimske stanice stvaraju miogene stanice, koje zauzvrat dovode do zrelog mišićnog tkiva skeleta.

Da bi se započeo proces diferencijacije, moraju biti prisutni određeni faktori diferencijacije koji sprečavaju S fazu staničnog ciklusa i koji djeluju kao stimulansi gena koji uzrokuju promjenu.

Kad te stanice prime signal, započinje transformaciju prema myoblastima koji ne mogu proći procese dijeljenja stanica. Myoblasti izražavaju gene povezane sa kontrakcijom mišića, poput onih koji kodiraju proteine ​​aktina i miozina.

Myoblasti se mogu stopiti jedni s drugima i tvore miotubu s više jezgara. U ovoj fazi dolazi do stvaranja drugih proteina povezanih sa kontrakcijom, poput troponina i tropomiozina.

Kad se jezgre pomiču prema perifernom dijelu tih struktura, oni se smatraju mišićnim vlaknom.

Kao što je opisano, ove stanice imaju proteine ​​povezane sa kontrakcijom mišića, ali nedostaju im drugi proteini poput keratina ili hemoglobina.

Glavni geni

Diferencijalna ekspresija u genima je pod nadzorom "matičnih gena". Oni se nalaze u jezgri i aktiviraju transkripciju drugih gena. Kao što im ime govori, oni su ključni faktori koji su odgovorni za kontrolu drugih gena usmeravanjem njihovih funkcija.

U slučaju diferencijacije mišića, specifični geni su oni koji kodiraju za svaki protein koji sudjeluje u kontrakciji mišića, a glavni geni su MyoD i Myf5.

Kada nedostaju glavni regulatorni geni, subalterni geni se ne izražavaju. Suprotno tome, kada je glavni gen prisutan, ekspresija ciljnih gena je prisiljena.

Postoje glavni geni koji usmjeravaju diferencijaciju neurona, epitelnih, srčanih, između ostalih.

Stanična diferencijacija u biljkama

Kao i kod životinja, razvoj biljaka započinje formiranjem zigote unutar sjemena. Kad se dogodi prva dioba stanica, potječu dvije različite stanice.

Jedna od karakteristika razvoja biljke je kontinuirani rast organizma zahvaljujući neprestanoj prisutnosti stanica koje imaju embrionalni karakter. Ove su regije poznate kao meristemi i organi su trajnog rasta.

Diferencijalni putevi rađaju tri tkivna sustava prisutna u biljkama: protoderm koji uključuje dermalna tkiva, temeljne meristeme i prostatu.

Prochange je odgovoran za nastanak krvožilnog tkiva u biljci, formiran ksilemom (prijenosnik vode i otopljenih soli) i floemom (prijenosnik šećera i drugih molekula poput aminokiselina).

Meristems

Meristemi su smješteni na vrhovima stabljika i korijena. Stoga se ove stanice razlikuju i rađaju različite strukture koje čine biljke (između ostalog i lišće, cvijeće).

Stanična diferencijacija biljnih struktura događa se u određenom trenutku razvoja, a meristem postaje „cvjetanje“ koje zauzvrat čini cvjetne meristeme. Odatle potječu cvjetni komadi koji se sastoje od čestica, latica, stabljika i ćilima.

Ove stanice karakteriziraju mala veličina, kuboidni oblik, tanka, ali fleksibilna stanična stijenka i citoplazma visoke gustoće i brojni ribosomi.

Uloga auksina

Fitohormoni imaju ulogu u staničnim pojavama diferencijacije, posebno auksina.

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

Slično tome, aksini su povezani sa poticanjem razvoja vaskularnih stanica kambija.

Razlike između životinja i biljaka

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

Kretanje stanica i tkiva mora se dogoditi da životinje dobivaju trodimenzionalnu strukturu koja ih karakterizira. Nadalje, raznolikost stanica je kod životinja mnogo veća.

Suprotno tome, biljke nemaju razdoblja rasta samo u ranim fazama života pojedinca; mogu se povećavati u veličini tijekom cijelog životnog vijeka biljke.

Reference

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologija. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Priručnik za histologiju: Temeljna tkiva. Sveučilište Rosario.
3. Hall, JE (2015). Guyton i Hall udžbenik e-knjige medicinske fiziologije. Elsevier Health Sciences.
4. Palomero, G. (2000). Lekcije iz embriologije. Sveučilište Oviedo.
5. Wolpert, L. (2009). Načela razvoja. Panamerican Medical Ed.