SOLUJEN ERILAISTUMINEN: ELÄIMISSÄ JA KASVEISSA - BIOLOGIA - 2026

Solujen erilaistumista on asteittainen ilmiö, jossa multipotentti organismien soluissa, saavuttaa tiettyjä ominaisuuksia. Se tapahtuu kehitysprosessin aikana ja fyysiset ja toiminnalliset muutokset ovat ilmeisiä. Konceptuaalisesti erottelu tapahtuu kolmessa vaiheessa: määritys, itse erilaistuminen ja kypsyminen.

Nämä kolme mainittua prosessia tapahtuvat jatkuvasti organismeissa. Määrityksen ensimmäisessä vaiheessa alkion multipotentiaaliset solut osoitetaan määritellylle solutyypille; esimerkiksi hermosolu tai lihassolu. Erottelussa solut alkavat ilmaista suvun ominaisuuksia.

Lopuksi kypsyminen tapahtuu prosessin viimeisissä vaiheissa, joissa saadaan uusia ominaisuuksia, jotka johtavat ominaisuuksien esiintymiseen kypsissä organismeissa.

Solujen erilaistuminen on prosessi, jota säännellään erittäin tiukasti ja tarkasti signaalisarjalla, joka sisältää hormoneja, vitamiineja, erityisiä tekijöitä ja jopa ioneja. Nämä molekyylit osoittavat signalointireittien aloittamisen solussa.

Solunjako- ja erilaistumisprosessien välillä voi esiintyä ristiriitoja; siksi kehitys saavuttaa pisteen, jossa leviämisen on lopetettava erilaistumisen mahdollistaminen.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Solujen erilaistumisprosessiin sisältyy solun muodon, rakenteen ja toiminnan muutos tietyllä suvulla. Lisäksi se tarkoittaa kaikkien mahdollisten toimintojen vähentämistä, joita solulla voi olla.

Muutosta säätelevät avainmolekyylit näiden proteiinien ja spesifisten lähetti-RNA: ien välillä. Soluerottelu on tiettyjen geenien kontrolloidun ja differentiaalisen ilmentymisen tuote.

Erotteluprosessiin ei liity alkuperäisten geenien menetystä; mikä tapahtuu, on tukahduttaminen geneettisen koneiston tietyissä paikoissa solussa, joka on meneillään kehitysprosessissa. Solu sisältää noin 30 000 geeniä, mutta se ekspressoi vain noin 8 000 - 10 000.

Edellisen lausunnon esimerkkeiksi ehdotettiin seuraavaa kokeilua: jo sammakkoeläimen ruumiista jo erilaistuneen solun ydin - esimerkiksi suolen limakalvosta tuleva solu - otetaan ja istutetaan sammakon munasolulle, jonka ydin on aiemmin uutettu.

Uudella ytimellä on kaikki tarvittavat tiedot uuden organismin luomiseksi täydellisessä kunnossa; toisin sanoen suolen limakalvon solut eivät olleet menettäneet geenejä erilaistumisprosessin aikana.

Solujen erilaistuminen eläimissä

Kehitys alkaa hedelmöityksestä. Kun alkion kehitysprosesseissa tapahtuu morulan muodostumista, soluja pidetään totipotentteina, mikä osoittaa, että ne kykenevät muodostamaan koko organismin.

Ajan myötä morulasta tulee blastula, ja soluja kutsutaan nyt pluripotentiksi, koska ne voivat muodostaa kehon kudoksia. Ne eivät voi muodostaa kokonaista organismia, koska ne eivät kykene muodostamaan alkion ulkopuolisia kudoksia.

Histologisesti organismin perustavanlaatuiset kudokset ovat epiteeli, side-, lihas- ja hermo.

Kun solut etenevät edelleen, ne ovat multipotentteja, koska ne erottuvat kypsiksi ja toiminnallisiksi soluiksi.

Eläimissä - erityisesti metatsoonissa - on yhteinen geneettinen kehityspolku, joka yhdentää ryhmän perimää, geenien sarjan ansiosta, jotka määrittelevät kehon rakenteen erityiskuvion ja säätelevät segmenttien identiteettiä anteroposterior-akselilla. eläimen.

Nämä geenit koodaavat tiettyjä proteiineja, joilla on DNA: ta sitova aminohapposekvenssi (geenin homeobox, proteiinin homodomeeni).

Geenien kytkeminen päälle ja pois

DNA: ta voidaan muokata kemiallisilla aineilla tai solumekanismeilla, jotka vaikuttavat - indusoivat tai tukahduttavat - geenien ilmentymistä.

Kromatiineja on kahta tyyppiä, luokiteltu niiden ekspression perusteella tai ei: euchromatin ja heterochromatin. Ensimmäinen on järjestetty löysästi ja sen geenit ilmentyvät, jälkimmäisen organisaatio on kompakti ja se estää pääsyn transkriptiokoneisiin.

On ehdotettu, että solujen erilaistumisprosessissa geenit, joita ei vaadita kyseiselle spesifiselle linjalle, vaiennetaan heterokromatiinista koostuvien domeenien muodossa.

Mekanismit, jotka tuottavat erilaisia ​​solutyyppejä

Monisoluisissa organismeissa on joukko mekanismeja, jotka tuottavat erityyppisiä soluja kehitysprosesseissa, kuten sytoplasmisten tekijöiden erittyminen ja solujen kommunikaatio.

Sytoplasmisten tekijöiden segregaatio sisältää elementtien, kuten proteiinien tai lähetti-RNA: n, epätasaisen erottelun solunjakautumisprosesseissa.

Toisaalta soluviestintä naapurisolujen välillä voi stimuloida eri solutyyppien erilaistumista.

Tämä prosessi tapahtuu oftalmisten rakkuloiden muodostumisessa, kun ne tapaavat kefalisen alueen ektoderman ja aiheuttavat paksuuntumisen, joka muodostaa linssilevyt. Nämä taittuvat sisäalueelle ja muodostavat linssin.

Solujen erilaistumismalli: lihaskudos

Yksi kirjallisuuden parhaiten kuvatuista malleista on lihaskudoksen kehitys. Tämä kudos on monimutkainen ja koostuu soluista, joissa on useita ytimiä, joiden tehtävänä on supistua.

Mesenkymaalisolut synnyttävät myogeenisiä soluja, jotka puolestaan ​​synnyttävät kypsää luurasituskudosta.

Tämän erotteluprosessin alkamiseksi on oltava läsnä tiettyjä erilaistumistekijöitä, jotka estävät solusyklin S-vaiheen ja jotka toimivat muutosta aiheuttavien geenien stimulantteina.

Kun nämä solut vastaanottavat signaalin, se aloittaa muutoksen kohti myoblasteja, jotka eivät voi käydä läpi solunjakoprosesseja. Myoblastit ilmentävät lihasten supistumiseen liittyviä geenejä, kuten sellaisia, jotka koodaavat aktiinia ja myosiiniproteiineja.

Myoblastit voivat sulautua keskenään ja muodostaa myotube-putken, jossa on useampi kuin yksi ydin. Tässä vaiheessa tapahtuu muiden supistumiseen liittyvien proteiinien, kuten troponiinin ja tropomyosiinin, tuotantoa.

Kun ytimet liikkuvat kohti näiden rakenteiden perifeeristä osaa, niitä pidetään lihaskuiduna.

Kuten on kuvattu, näillä soluilla on lihasten supistumiseen liittyviä proteiineja, mutta niistä puuttuu muita proteiineja, kuten keratiini tai hemoglobiini.

Mastergeenit

Geenien differentiaalinen ilmentyminen on "isäntägeenien" hallinnassa. Näitä löytyy ytimestä ja ne aktivoivat muiden geenien transkription. Kuten nimensä osoittavat, ne ovat avaintekijöitä, jotka ovat vastuussa muiden geenien ohjaamisesta ohjaamalla niiden toimintoja.

Lihasten erilaistumisen tapauksessa spesifiset geenit ovat niitä, jotka koodaavat kutakin lihasten supistumiseen osallistuvaa proteiinia, ja isäntägeenit ovat MyoD ja Myf5.

Kun sääteleviä isäntägeenejä puuttuu, subaltern-geenejä ei ekspressoida. Sitä vastoin, kun päägeeni on läsnä, kohdegeenien ilmentyminen pakotetaan.

On olemassa päägeenejä, jotka ohjaavat muun muassa hermosolujen, epiteelin ja sydämen erottelua.

Solujen erilaistuminen kasveissa

Kuten eläimissä, kasvien kehitys alkaa tsygootin muodostumisella siemenen sisälle. Kun ensimmäinen solujako tapahtuu, kaksi erilaista solua alkaa.

Yksi kasvien kehityksen ominaisuuksista on organismin jatkuva kasvu johtuen jatkuvasta läsnäolosta soluilla, joilla on alkion luonne. Nämä alueet tunnetaan meristeeminä ja ovat jatkuvan kasvun elimiä.

Erilaistumisreitit johtavat kasveissa esiintyviin kolmeen kudosjärjestelmään: protodermiin, joka sisältää ihokudokset, perustavanlaatuiset meristeemit ja prokadan.

Prochange vastaa vaskulaarisen kudoksen luomisesta kasviin, jonka muodostavat ksylemi (veden ja liuenneiden suolojen kuljettaja) ja phloem (sokerien ja muiden molekyylien, kuten aminohappojen, kuljettaja).

meristeemit

Meristemit sijaitsevat varren ja juurten kärjissä. Siten nämä solut erottuvat ja muodostavat erilaisia ​​rakenteita, joista kasvit muodostuvat (mm. Lehdet, kukat).

Kasvistorakenteiden erottelu soluissa tapahtuu tietyssä kehitysvaiheessa ja meristeemistä tulee ”kukintaa”, joka puolestaan ​​muodostaa kukkameristeemit. Tästä eteenpäin nousee kukkakappaleita, jotka koostuvat siipikarjoista, terälehdistä, tähtien ja carpels.

Näille soluille on ominaista pieni koko, nelikulmainen muoto, ohut, mutta joustava soluseinä ja sytoplasma, jolla on korkea tiheys ja lukuisia ribosomeja.

Auxinien rooli

Fytohormonilla on merkitystä solujen erilaistumisilmiöissä, erityisesti auksiinissa.

Tämä hormoni vaikuttaa varren verisuonikudoksen erilaistumiseen. Kokeet ovat osoittaneet, että auksiinien levittäminen haavaan johtaa verisuonikudoksen muodostumiseen.

Samoin auksiinit liittyvät verisuonikambiosolujen kehityksen stimulointiin.

Eläinten ja kasvien erot

Solujen erilaistumis- ja kehitysprosessi kasveissa ja eläimissä ei tapahdu identtisesti.

Solujen ja kudosten liikkeiden on tapahduttava eläimissä, jotta organismit saavat niitä kuvaavan kolmiulotteisen muodon. Lisäksi solujen monimuotoisuus on paljon suurempi eläimissä.

Sitä vastoin kasveilla ei ole kasvujaksoja vain yksilön elämän alkuvaiheissa; niiden koko voi kasvaa koko kasvin elinkaaren ajan.

Viitteet

1. Campbell, NA, ja Reece, JB (2007). Biologia. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Histologinen käsikirja: Peruskudokset. Rosario University.
3. Hall, JE (2015). Guytonin ja Hallin lääketieteellisen fysiologian e-kirja. Elsevier terveystieteet.
4. Palomero, G. (2000). Alkiotunnit. Oviedon yliopisto.
5. Wolpert, L. (2009). Kehityksen periaatteet. Panamerican Medical Ed.