Zelldifferenzierung bei Tieren und Pflanzen

Die Zelldifferenzierung es ist das allmähliche Phänomen, durch das die multipotenten Zellen von Organismen bestimmte spezifische Eigenschaften erreichen. Es tritt während des Entwicklungsprozesses auf und physikalische und funktionelle Veränderungen werden nachgewiesen. Konzeptionell erfolgt die Differenzierung in drei Phasen: Bestimmung, richtige Differenzierung und Reifung.

Diese drei erwähnten Prozesse treten kontinuierlich in Organismen auf. In der ersten Stufe der Bestimmung erfolgt die Zuordnung der multipotenten Zellen im Embryo zu einem definierten Zelltyp; zum Beispiel eine Nervenzelle oder eine Muskelzelle. Bei der Differenzierung beginnen die Zellen, die Merkmale der Linie auszudrücken.

Schließlich findet die Reifung in den letzten Stadien des Prozesses statt, in denen neue Eigenschaften erworben werden, die den endgültigen Charaktereigenschaften in reifen Organismen verleihen.

Zelldifferenzierung ist ein Prozess sehr streng geregelt und genau durch eine Reihe von Signalen, Hormone, Vitamine, bestimmte Faktoren und sogar Ionen umfasst. Diese Moleküle zeigen die Initiierung von Signalwegen innerhalb der Zelle an.

Es ist möglich, dass Konflikte zwischen den Prozessen der Zellteilung und Differenzierung auftreten; Daher erreicht die Entwicklung einen Punkt, an dem die Proliferation nicht mehr differenziert werden darf.

Index

• 1 Allgemeine Eigenschaften
• 2 Zelldifferenzierung bei Tieren
  • 2.1 Gene ein- und ausschalten
  • 2.2 Mechanismen, die verschiedene Zelltypen produzieren
  • 2.3 Modell der Zelldifferenzierung: Muskelgewebe
  • 2.4 Mastergene
• 3 Zelldifferenzierung in Pflanzen
  • 3.1 Meristeme
  • 3.2 Die Rolle von Auxinen
• 4 Unterschiede zwischen Tieren und Pflanzen
• 5 Referenzen

Allgemeine Eigenschaften

Der Prozess der Zelldifferenzierung umfasst die Veränderung von Form, Struktur und Funktion einer Zelle in einer bestimmten Abstammungslinie. Darüber hinaus beinhaltet es die Reduzierung aller möglichen Funktionen, die eine Zelle haben kann.

Die Veränderung wird durch Schlüsselmoleküle zwischen diesen Proteinen und spezifischen Boten-RNAs bestimmt. Zelldifferenzierung ist das Produkt der kontrollierten und differentiellen Expression bestimmter Gene.

Der Prozess der Differenzierung impliziert nicht den Verlust von Anfangsgenen; Was passiert, ist eine Verdrängung an bestimmten Stellen der genetischen Maschinerie in der Zelle, die sich im Entwicklungsprozess befindet. Eine Zelle enthält ungefähr 30.000 Gene, aber nur ungefähr 8.000 oder 10.000.

Zur Veranschaulichung der obigen Aussage das folgende Experiment ausgelöst wurde: Nehmen Sie den Kern einer differenzierten Zelle und den Körper eines Amphibien zum Beispiel eine Zelle der Schleimhaut Darm- und in einem Frosch Ei implantiert, deren Kern wurde zuvor extrahierten .

Der neue Nukleus verfügt über alle notwendigen Informationen, um unter perfekten Bedingungen einen neuen Organismus zu schaffen. das heißt, die Zellen der Darmschleimhaut hatten während des Differenzierungsprozesses kein Gen verloren.

Zelldifferenzierung bei Tieren

Die Entwicklung beginnt mit der Befruchtung. Wenn Morulabildung in den Entwicklungsprozessen des Embryos auftritt, werden die Zellen als totipotent betrachtet, was darauf hinweist, dass sie in der Lage sind, den gesamten Organismus zu bilden.

Im Laufe der Zeit wird aus der Morula eine Blastula und die Zellen werden jetzt pluripotent genannt, weil sie das Gewebe des Organismus bilden können. Sie können nicht den vollständigen Organismus bilden, weil sie nicht in der Lage sind, das extraembryonale Gewebe hervorzubringen.

Histologisch sind das grundlegende Gewebe eines Organismus das Epithel, das Bindegewebe, das Muskelgewebe und das Nervensystem.

Je weiter fortgeschritten ist, die Zellen sind multipotent, weil sie sich in reife und funktionelle Zellen differenzieren.

-specifically bei Tieren in metazoos- gibt es einen gemeinsamen Weg, die genetische Entwicklung Ontogenese Gruppe durch eine Reihe von Genen, vereint, die das spezifische Muster der Körperstrukturen zu definieren, durch die Identität der Segmente in der anteroposterioren Achse Steuerung des Tieres

Diese Gene kodieren für bestimmte Proteine, die eine DNA-bindende Aminosäuresequenz teilen (Homöobox im Gen, Homodomäne im Protein).

Ein- und Ausschalten von Genen

DNA kann durch chemische Mittel oder durch zelluläre Mechanismen, die die Expression von Genen beeinflussen oder unterdrücken, modifiziert werden.

Es gibt zwei Arten von Chromatin, klassifiziert nach ihrer Expression oder nicht: Euchromatin und Heterochromatin. Der erste ist lose organisiert und seine Gene werden exprimiert, der zweite hat eine kompakte Organisation und verhindert den Zugriff auf die Transkriptionsmaschinerie.

Es hat sich gezeigt, dass bei den Prozessen der Zelldifferenzierung vorgeschlagen, Gene, die nicht für diese spezifische Abstammungslinie erforderlich sind, werden als Heterochromatin Domänen verstummt gebildet.

Mechanismen, die verschiedene Zelltypen produzieren

In vielzelligen Organismen gibt es eine Reihe von Mechanismen, die verschiedene Arten von Zellen in den Entwicklungsprozessen hervorbringen, wie z. B. die Trennung von cytoplasmatischen Faktoren und zelluläre Kommunikation.

Die Trennung von zytoplasmatischen Faktoren beinhaltet die ungleiche Trennung von Elementen wie Proteinen oder Messenger-RNAs in den Prozessen der Zellteilung.

Auf der anderen Seite kann die zelluläre Kommunikation zwischen benachbarten Zellen die Differenzierung von verschiedenen Zelltypen stimulieren.

Ein solcher Vorgang tritt bei der Bildung der ophthalmischen Vesikel auf, wenn sie auf das Ektoderm der Kopfregion treffen und die Verdickung verursachen, die die Linsenplatten bildet. Diese falten sich in den inneren Bereich und bilden die Linse.

Zelldifferenzierungsmodell: Muskelgewebe

Eines der in der Literatur am besten beschriebenen Modelle ist die Entwicklung von Muskelgewebe. Dieses Gewebe ist komplex und besteht aus Zellen mit mehreren Kernen, deren Funktion die Kontraktion ist.

Mesenchymale Zellen führen zu myogenen Zellen, die wiederum zu reifem Skelettmuskelgewebe führen.

Damit dieser Differenzierungsprozess beginnt, müssen bestimmte Differenzierungsfaktoren vorhanden sein, die die S-Phase des Zellzyklus behindern und als Gen-Stimulantien wirken, die die Veränderung verursachen.

Wenn diese Zellen das Signal empfangen, initiiert es die Transformation zu Myoblasten, die keine Zellteilungsprozesse durchlaufen können. Myoblasten exprimieren die Gene, die mit der Muskelkontraktion in Zusammenhang stehen, wie diejenigen, die für die Aktin- und Myosin-Proteine ​​kodieren.

Die Myoblasten können miteinander verschmelzen und ein Myotube mit mehr als einem Kern bilden. In diesem Stadium erfolgt die Produktion anderer Proteine, die mit der Kontraktion in Zusammenhang stehen, wie Troponin und Tropomyosin.

Wenn sich die Kerne zum peripheren Teil dieser Strukturen bewegen, werden sie als Muskelfasern betrachtet.

Wie beschrieben, haben diese Zellen Proteine, die mit der Muskelkontraktion in Beziehung stehen, aber ihnen fehlen andere Proteine ​​wie Keratin oder Hämoglobin.

Master Gene

Die differentielle Expression in den Genen steht unter der Kontrolle von "Master-Genen". Diese befinden sich im Zellkern und aktivieren die Transkription anderer Gene. Wie der Name schon sagt, sind Schlüsselfaktoren, die für die Steuerung anderer Gene verantwortlich sind, die ihre Funktionen steuern.

Im Fall der Muskeldifferenzierung sind die spezifischen Gene diejenigen, die für jedes der Proteine, die an der Muskelkontraktion beteiligt sind, kodieren, und die Hauptgene sind MyoD und Myf5.

Wenn regulatorische Mastergene fehlen, werden subaltere Gene nicht exprimiert. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Mastergen vorhanden ist, die Expression der Zielgene erzwungen.

Es gibt Mastergene, die unter anderem die Differenzierung von Neuronen, epithelial, kardial, steuern.

Zelldifferenzierung in Pflanzen

Wie bei Tieren beginnt die Entwicklung von Pflanzen mit der Bildung einer Zygote im Samen. Wenn die erste Zellteilung auftritt, entstehen zwei verschiedene Zellen.

Eine der Eigenschaften der Pflanzenentwicklung ist das kontinuierliche Wachstum des Organismus dank der kontinuierlichen Anwesenheit von Zellen, die einen embryonalen Charakter haben. Diese Regionen sind als Meristeme bekannt und sind Organe des ewigen Wachstums.

Die Differenzierungswege führen zu den drei in Pflanzen vorhandenen Gewebesystemen: dem Protoderm, das das dermale Gewebe einschließt, den fundamentalen Meristemen und dem Prohange.

Das Produkt ist verantwortlich für die Entstehung des vaskulären Gewebes in der Pflanze, gebildet aus dem Xylem (Transporter von Wasser und gelösten Salzen) und dem Phloem (Transporter von Zuckern und anderen Molekülen wie Aminosäuren).

Meristems

Die Meristeme befinden sich an den Spitzen der Stängel und Wurzeln. So differenzieren diese Zellen und führen zu den verschiedenen Strukturen, die die Pflanzen bilden (Blätter, Blüten ua).

Die zelluläre Differenzierung von Blumenstrukturen findet zu einem bestimmten Zeitpunkt der Entwicklung statt und das Meristem wird "Blütenstand", der seinerseits die Blütenmeristeme bildet. Von hier stammen die Blütenblätter aus Kelchblättern, Blütenblättern, Staubblättern und Fruchtblättern.

Diese Zellen zeichnen sich durch eine kleine kubische Form, eine dünne aber flexible Zellwand und ein Zytoplasma mit hoher Dichte und zahlreichen Ribosomen aus.

Die Rolle von Auxinen

Phytohormone spielen eine Rolle bei zellulären Differenzierungsphänomenen, insbesondere bei Auxinen.

Dieses Hormon beeinflusst die Differenzierung von vaskulärem Gewebe im Stamm. Experimente haben gezeigt, dass die Anwendung von Auxinen in einer Wunde zur Bildung von vaskulärem Gewebe führt.

In ähnlicher Weise stehen Auxine im Zusammenhang mit der Stimulation der Entwicklung von vaskulären Kambiumzellen.

Unterschiede zwischen Tieren und Pflanzen

Der Prozess der Zelldifferenzierung und -entwicklung bei Pflanzen und Tieren verläuft nicht identisch.

Bei den Tieren müssen Bewegungen von Zellen und Geweben stattfinden, damit die Organismen eine dreidimensionale Konformation erhalten, die sie charakterisiert. Außerdem ist die Zellvielfalt bei Tieren viel höher.

Im Gegensatz dazu haben Pflanzen keine Wachstumsperioden nur in den frühen Stadien des Lebens des Individuums; sie können ihre Größe während des Lebens des Gemüses vergrößern.

Referenzen

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