HÜCRE FARKLILAŞMASI: HAYVANLARDA VE BITKILERDE - BIYOLOJI - 2025

Hücre farklılaşması organizmaların multipotansiyel hücreleri, bazı özel özellikleri elde etmek, böylece kademeli bir olgudur. Geliştirme sürecinde ortaya çıkar ve fiziksel ve fonksiyonel değişiklikler belirgindir. Kavramsal olarak, farklılaşma üç aşamada gerçekleşir: belirleme, farklılaşmanın kendisi ve olgunlaşma.

Bahsedilen bu üç süreç organizmalarda sürekli olarak gerçekleşir. Belirlemenin ilk aşamasında, embriyodaki çok potansiyelli hücreler tanımlanmış bir hücre tipine atanır; örneğin bir sinir hücresi veya bir kas hücresi. Farklılaşmada hücreler soyun özelliklerini ifade etmeye başlar.

Son olarak, olgun organizmalarda özelliklerin ortaya çıkmasıyla sonuçlanan yeni özelliklerin elde edildiği sürecin son aşamalarında olgunlaşma meydana gelir.

Hücre farklılaşması, hormonları, vitaminleri, belirli faktörleri ve hatta iyonları içeren bir dizi sinyal tarafından çok katı ve kesin bir şekilde düzenlenen bir süreçtir. Bu moleküller, hücre içindeki sinyal yollarının başladığını gösterir.

Hücre bölünmesi ve farklılaşma süreçleri arasında çatışmalar meydana gelebilir; bu nedenle gelişme, farklılaşmaya izin vermek için çoğalmanın sona ermesi gereken bir noktaya ulaşır.

Genel özellikleri

Hücre farklılaşması süreci, belirli bir soydaki bir hücrenin şeklindeki, yapısındaki ve işlevindeki değişikliği içerir. Ek olarak, bir hücrenin sahip olabileceği tüm potansiyel işlevlerin azalması anlamına gelir.

Değişiklik, bu proteinler ve belirli haberci RNA'lar arasındaki anahtar moleküller tarafından yönetilir. Hücresel farklılaşma, belirli genlerin kontrollü ve farklı ekspresyonunun ürünüdür.

Farklılaşma süreci, başlangıçtaki genlerin kaybını içermez; olan şey, hücrenin gelişim sürecinden geçen genetik mekanizmanın belirli yerlerinde bir baskıdır. Bir hücre yaklaşık 30.000 gen içerir, ancak yalnızca yaklaşık 8.000 ila 10.000'i ifade eder.

Önceki ifadeyi örneklendirmek için aşağıdaki deney önerildi: Bir amfibinin vücudundan zaten farklı olan bir hücrenin çekirdeği - örneğin bağırsak mukozasından bir hücre - alınır ve çekirdeği daha önce çıkarılmış bir kurbağanın yumurtasına yerleştirilir. .

Yeni çekirdek, mükemmel durumda yeni bir organizma yaratmak için gerekli tüm bilgilere sahiptir; yani bağırsak mukozasının hücreleri, farklılaşma sürecinden geçerken herhangi bir gen kaybetmemişti.

Hayvanlarda hücre farklılaşması

Gelişim döllenmeyle başlar. Embriyonun gelişim süreçlerinde morula oluşumu meydana geldiğinde, hücreler totipotent olarak kabul edilir, bu da bir organizmanın tamamını oluşturabildiklerini gösterir.

Zamanla morula bir blastula haline gelir ve hücrelere artık pluripotent denir çünkü bunlar vücudun dokularını oluşturabilirler. Tam organizmayı oluşturamazlar çünkü ekstra embriyonik dokular oluşturamazlar.

Histolojik olarak, bir organizmanın temel dokuları epitel, bağ, kas ve sinirdir.

Hücreler ilerledikçe çok yeteneklidirler çünkü olgun ve işlevsel hücrelere farklılaşırlar.

Hayvanlarda -özellikle metazoanlarda- vücut yapılarının belirli modelini tanımlayan ve ön-arka eksendeki bölümlerin kimliğini kontrol eden bir dizi gen sayesinde grubun ontogenisini birleştiren ortak bir genetik gelişim yolu vardır. hayvanın.

Bu genler, bir DNA bağlayıcı amino asit dizisini (gende homeobox, proteinde homodomain) paylaşan belirli proteinleri kodlar.

Genleri açmak ve kapatmak

DNA, kimyasal maddelerle veya genlerin ifadesini etkileyen - indükleyen veya baskılayan - hücresel mekanizmalarla değiştirilebilir.

Ekspresyonlarına göre sınıflandırılan veya olmayan iki tür kromatin vardır: ökromatin ve heterokromatin. İlki gevşek bir şekilde düzenlenmiştir ve genleri ifade edilir, ikincisi kompakt bir organizasyona sahiptir ve transkripsiyon makinesine erişimi engeller.

Hücresel farklılaşma süreçlerinde, bu spesifik soy için gerekli olmayan genlerin, heterokromatinden oluşan alanlar formunda susturulması önerilmiştir.

Farklı hücre tipleri üreten mekanizmalar

Çok hücreli organizmalarda, sitoplazmik faktörlerin salgılanması ve hücre iletişimi gibi, gelişim süreçlerinde farklı hücre türleri üreten bir dizi mekanizma vardır.

Sitoplazmik faktörlerin ayrılması, hücre bölünmesi süreçlerinde proteinler veya haberci RNA gibi elementlerin eşit olmayan şekilde ayrılmasını içerir.

Öte yandan, komşu hücreler arasındaki hücre iletişimi, çeşitli hücre tiplerinin farklılaşmasını uyarabilir.

Bu süreç, oftalmik veziküllerin sefalik bölgenin ektodermiyle karşılaştığında oluşması ve lens plakalarını oluşturan kalınlaşmaya neden olmasıyla meydana gelir. Bunlar iç bölgeye doğru katlanır ve lensi oluşturur.

Hücre farklılaşma modeli: kas dokusu

Literatürde en iyi anlatılan modellerden biri kas dokusunun gelişimidir. Bu doku karmaşıktır ve işlevi kasılmak olan çok çekirdekli hücrelerden oluşur.

Mezenkimal hücreler miyojenik hücrelere yol açar ve bu da olgun iskelet kası dokusuna yol açar.

Bu farklılaşma sürecinin başlaması için, hücre döngüsünün S fazını engelleyen ve değişime neden olan genlerin uyarıcısı olarak hareket eden belirli farklılaşma faktörlerinin mevcut olması gerekir.

Bu hücreler sinyali aldığında, hücre bölünmesi süreçlerine giremeyen miyoblastlara doğru dönüşümü başlatır. Miyoblastlar, aktin ve miyozin proteinlerini kodlayanlar gibi kas kasılmasıyla ilgili genleri ifade eder.

Miyoblastlar birbirleriyle kaynaşabilir ve birden fazla çekirdeğe sahip bir miyotüp oluşturabilir. Bu aşamada, troponin ve tropomiyosin gibi kasılma ile ilgili diğer proteinlerin üretimi gerçekleşir.

Çekirdekler bu yapıların periferik kısımlarına doğru hareket ettiklerinde kas lifi olarak kabul edilirler.

Açıklandığı gibi, bu hücreler kas kasılmasıyla ilgili proteinlere sahiptir, ancak keratin veya hemoglobin gibi diğer proteinlerden yoksundur.

Ana genler

Genlerdeki farklı ifade, "ana genlerin" kontrolü altındadır. Bunlar çekirdekte bulunur ve diğer genlerin transkripsiyonunu aktive eder. Adlarından da anlaşılacağı gibi, işlevlerini yönlendirerek diğer genleri kontrol etmekten sorumlu olan anahtar faktörlerdir.

Kas farklılaşması durumunda, spesifik genler, kas kasılmasında yer alan proteinlerin her birini kodlayanlardır ve ana genler MyoD ve Myf5'tir.

Düzenleyici ana genler eksik olduğunda, alttaki genler ifade edilmez. Bunun tersine, ana gen mevcut olduğunda, hedef genlerin ifadesi zorlanır.

Diğerleri arasında nöronların, epitelyal, kardiyak farklılaşmasını yönlendiren ana genler vardır.

Bitkilerde hücre farklılaşması

Hayvanlarda olduğu gibi bitki gelişimi de tohumun içinde bir zigot oluşmasıyla başlar. İlk hücre bölünmesi gerçekleştiğinde, iki farklı hücre ortaya çıkar.

Bitki gelişiminin özelliklerinden biri de, embriyonik karaktere sahip hücrelerin sürekli varlığı sayesinde organizmanın sürekli büyümesidir. Bu bölgeler meristem olarak bilinir ve sürekli büyüme organlarıdır.

Farklılaşma yolları, bitkilerde bulunan üç doku sistemini ortaya çıkarır: dermal dokuları içeren protoderm, temel meristemler ve değişim.

Prochange, bitkide ksilem (su ve çözünmüş tuzların taşıyıcısı) ve floem (şekerlerin ve amino asitler gibi diğer moleküllerin taşıyıcısı) tarafından oluşturulan vasküler dokuyu oluşturmaktan sorumludur.

Meristem

Meristemler, gövde ve köklerin uçlarında bulunur. Böylece, bu hücreler farklılaşır ve bitkileri oluşturan farklı yapılara (yapraklar, çiçekler ve diğerleri) yol açar.

Flora yapılarının hücresel farklılaşması, gelişimin belirli bir noktasında meydana gelir ve meristem, sırayla çiçek meristemlerini oluşturan "çiçeklenme" olur. Buradan sepals, taç yaprakları, organlarındaki ve karpellerden oluşan çiçek parçaları ortaya çıkar.

Bu hücreler, küçük boyutlu, kübik şekilli, ince fakat esnek bir hücre duvarına ve yüksek yoğunluklu ve çok sayıda ribozomlu bir sitoplazmaya sahip olmaları ile karakterize edilir.

Oksinlerin rolü

Fitohormonlar, özellikle oksinler olmak üzere hücresel farklılaşma olaylarında rol oynarlar.

Bu hormon, gövdedeki vasküler dokunun farklılaşmasını etkiler. Deneyler, oksinlerin bir yaraya uygulanmasının vasküler doku oluşumuna yol açtığını göstermiştir.

Benzer şekilde oksinler, vasküler kambiyum hücrelerinin gelişimini uyarmakla ilgilidir.

Hayvanlar ve bitkiler arasındaki farklar

Bitkilerde ve hayvanlarda hücre farklılaşması ve gelişimi süreci aynı şekilde gerçekleşmez.

Hayvanlarda, organizmaların onları karakterize eden üç boyutlu bir yapıya kavuşması için hücre ve doku hareketlerinin gerçekleşmesi gerekir. Ayrıca hayvanlarda hücre çeşitliliği çok daha fazladır.

Bunun aksine, bitkiler sadece bireyin yaşamının erken dönemlerinde büyüme dönemlerine sahip değildir; bitkinin ömrü boyunca büyüyebilirler.

Referanslar

1. Campbell, NA ve Reece, JB (2007). Biyoloji . Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH ve García, A. (2009). Histoloji Kılavuzu: Temel Dokular. Rosario Üniversitesi.
3. Hall, JE (2015). Guyton ve Hall tıbbi fizyoloji ders kitabı e-Kitabı. Elsevier Sağlık Bilimleri.
4. Palomero, G. (2000). Embriyolojide dersler. Oviedo Üniversitesi.
5. Wolpert, L. (2009). Geliştirme ilkeleri. Panamerican Medical Ed.