Differenziazione cellulare in animali e piante

il differenziazione cellulare è il fenomeno per cui graduale cellule multipotenti di organismi raggiungere determinate caratteristiche. Si verifica durante il processo di sviluppo e si evidenziano cambiamenti fisici e funzionali. Concettualmente, la differenziazione avviene in tre fasi: la determinazione, la differenziazione e la maturazione in sé.

Questi tre processi menzionati si verificano continuamente negli organismi. Nella prima fase di determinare l'assegnazione delle celle multipotenti nell'embrione di un tipo definito di verifica delle cellule; per esempio, una cellula nervosa o una cellula muscolare. Nella differenziazione, le cellule iniziano ad esprimere le caratteristiche del lignaggio.

Infine, maturazione avviene nelle fasi successive del processo in cui vengono acquisite nuove proprietà che danno come risultato finale la comparsa di caratteristiche in organismi maturi.

differenziazione cellulare è un processo regolato molto strettamente e precisamente da una serie di segnali comprende ormoni, vitamine, fattori specifici e anche ioni. Queste molecole indicano l'inizio di percorsi di segnalazione all'interno della cellula.

È possibile che si verifichino conflitti tra i processi di divisione e differenziazione cellulare; Pertanto, lo sviluppo raggiunge un punto in cui la proliferazione dovrebbe cessare di dare origine alla differenziazione.

indice

• 1 Caratteristiche generali
• 2 differenziazione cellulare negli animali
  • 2.1 Accensione e spegnimento dei geni
  • 2.2 Meccanismi che producono diversi tipi di cellule
  • 2.3 Modello di differenziazione cellulare: tessuto muscolare
  • 2.4 geni master
• 3 differenziazione cellulare nelle piante
  • 3.1 Meristemi
  • 3.2 Ruolo delle auxine
• 4 Differenze tra animali e piante
• 5 riferimenti

Caratteristiche generali

Il processo di differenziazione comporta il cambiamento di forma, struttura e funzione di una cellula in un particolare lignaggio. Inoltre, implica la riduzione di tutte le potenziali funzioni che una cella può avere.

Il cambiamento è governato da molecole chiave, tra queste proteine ​​e specifici RNA messaggeri. La differenziazione cellulare è il prodotto dell'espressione controllata e differenziale di alcuni geni.

Il processo di differenziazione non implica la perdita dei geni iniziali; ciò che accade è una repressione in posizioni specifiche della macchina genetica nella cella che sta subendo il processo di sviluppo. Una cellula contiene circa 30.000 geni, ma esprime solo circa 8.000 o 10.000.

Per illustrare la dichiarazione di cui sopra il seguente esperimento è stato sollevato: prendere il nucleo di una cellula differenziata e il corpo di un esempio anfibio-per, una cellula della mucosa intestinal- e impiantato in un uovo rana cui nucleo è stato precedentemente estratto .

Il nuovo nucleo ha tutte le informazioni necessarie per creare un nuovo organismo in perfette condizioni; Per esempio, le cellule della mucosa intestinale non aveva perso qualsiasi gene sottoponendosi il processo di differenziazione.

Differenziazione cellulare negli animali

Lo sviluppo inizia con la fertilizzazione. Quando si verifica la formazione di processi di sviluppo embrionale morula, cellule sono considerate totipotenti, indicando che essi sono in grado di formare un intero organismo.

Nel corso del tempo, la morula e blastocisti diventa cellule verranno denominate pluripotenti perché possono formare tessuti corporei. Non possono formare l'intero organismo perché non sono in grado di dare origine a tessuti extraembrionali.

Istologicamente, i tessuti fondamentali di un organismo sono epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso.

Come le cellule avanzati sono multipotenti, che si differenziano in cellule mature e funzionali.

-specifically negli animali in metazoos- c'è una via genetica comune che unifica gruppo di sviluppo ontogenesi attraverso una serie di geni che definiscono il modello specifico di strutture di scocca, controllando l'identità dei segmenti dell'asse antero-posteriore dell'animale

Questi geni codificano proteine ​​che condividono particolare legame al DNA sequenza aminoacidica (gene homeobox, homodominio nella proteina).

Accensione e spegnimento dei geni

Il DNA può essere modificato da meccanismi chimici o cellulari incidono -induce reprim- o espressione di geni agenti.

Ci sono due tipi di cromatina, classificati per espressione o no: eucromatina e heterochromatin. Il primo è liberamente organizzato e loro geni sono espressi, la seconda ha un'organizzazione compatta e impedisce l'accesso al meccanismo di trascrizione.

E 'stato proposto che, nei processi di differenziazione cellulare, geni che non sono necessari per quello specifico lineage tacciono costituite come domini eterocromatina.

Meccanismi che producono diversi tipi di cellule

Negli organismi multicellulari sono una serie di meccanismi che producono diversi tipi di cellule nel processo di sviluppo, come la segregazione dei fattori citoplasmatici e comunicazione cellulare.

La segregazione dei fattori citoplasmatici comporta la separazione ineguale di elementi come proteine ​​o RNA messaggeri nei processi di divisione cellulare.

D'altra parte, la comunicazione cellulare tra cellule vicine può stimolare la differenziazione di diversi tipi di cellule.

Tale processo si verifica nella formazione delle vescicole oftalmiche quando incontrano l'ectoderma della regione cefalica e provocano l'ispessimento che forma le placche delle lenti. Questi si piegano nella regione interna e formano l'obiettivo.

Modello di differenziazione cellulare: tessuto muscolare

Uno dei modelli meglio descritti in letteratura è lo sviluppo del tessuto muscolare. Questo tessuto è complesso ed è composto da cellule con nuclei multipli la cui funzione è la contrazione.

Le cellule mesenchimali danno origine a cellule miogeniche, che a loro volta danno origine a tessuto muscolare scheletrico maturo.

Affinché questo processo di differenziazione inizi, devono essere presenti alcuni fattori di differenziazione che impediscono la fase S del ciclo cellulare e agiscono come stimolanti genetici che causano il cambiamento.

Quando queste cellule ricevono il segnale, avvia la trasformazione verso mioblasti che non possono essere sottoposti a processi di divisione cellulare. I mioblasti esprimono i geni relativi alla contrazione muscolare, come quelli che codificano per l'actina e le proteine ​​della miosina.

I mioblasti possono fondersi l'uno con l'altro e formare un miotubo con più di un nucleo. In questa fase si verifica la produzione di altre proteine ​​correlate alla contrazione, come la troponina e la tropomiosina.

Quando i nuclei si spostano verso la parte periferica di queste strutture, sono considerati una fibra muscolare.

Come descritto, queste cellule hanno proteine ​​correlate alla contrazione muscolare, ma mancano di altre proteine ​​come la cheratina o l'emoglobina.

Geni principali

L'espressione differenziale nei geni è sotto il controllo di "geni principali". Questi si trovano nel nucleo e attivano la trascrizione di altri geni. Come suggerisce il nome, sono i fattori chiave che sono responsabili del controllo di altri geni che dirigono le loro funzioni.

Nel caso della differenziazione muscolare, i geni specifici sono quelli che codificano per ciascuna delle proteine ​​coinvolte nella contrazione muscolare e i geni principali sono MyoD e Myf5.

Quando i geni regolatori sono assenti, i geni subalterici non sono espressi. Al contrario, quando è presente il gene master, l'espressione dei geni target è forzata.

Esistono geni principali che dirigono la differenziazione di neuroni, epiteliali, cardiaci, tra gli altri.

Differenziazione cellulare nelle piante

Come negli animali, lo sviluppo delle piante inizia con la formazione di uno zigote all'interno del seme. Quando si verifica la prima divisione cellulare, originano due celle diverse.

Una delle caratteristiche dello sviluppo della pianta è la continua crescita dell'organismo grazie alla presenza continua di cellule che hanno un carattere embrionale. Queste regioni sono conosciute come meristemi e sono organi di crescita perpetua.

I percorsi di differenziazione danno origine ai tre sistemi tissutali presenti nelle piante: il protoderma che include i tessuti dermici, i meristemi fondamentali e il procambio.

Il prodotto è responsabile della formazione del tessuto vascolare nella pianta, formato dallo xilema (trasportatore di acqua e sali disciolti) e dal floema (trasportatore di zuccheri e altre molecole come gli amminoacidi).

meristemi

I meristemi si trovano sulla punta degli steli e delle radici. Così, queste cellule si differenziano e danno origine alle diverse strutture che formano le piante (foglie, fiori, tra gli altri).

La differenziazione cellulare delle strutture floreali avviene in un certo momento di sviluppo e il meristema diventa "infiorescenza" che, a sua volta, forma i meristemi floreali. Da qui arrivano i pezzi floreali costituiti da sepali, petali, stami e carpelli.

Queste cellule sono caratterizzate dall'avere dimensioni ridotte, forma cuboidale, una parete cellulare sottile ma flessibile e un citoplasma con un'alta densità e numerosi ribosomi.

Ruolo delle auxine

I fitormoni hanno un ruolo nei fenomeni di differenziazione cellulare, in particolare le auxine.

Questo ormone influenza la differenziazione del tessuto vascolare nello stelo. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'applicazione delle auxine in una ferita porta alla formazione di tessuto vascolare.

Allo stesso modo, le auxine sono correlate alla stimolazione dello sviluppo delle cellule del cambio vascolare.

Differenze tra animali e piante

Il processo di differenziazione e sviluppo cellulare nelle piante e negli animali non avviene in modo identico.

Negli animali, i movimenti di cellule e tessuti devono aver luogo in modo che gli organismi acquisiscano una conformazione tridimensionale che li caratterizza. Inoltre, la diversità cellulare è molto più elevata negli animali.

Al contrario, le piante non hanno periodi di crescita solo nelle prime fasi della vita dell'individuo; possono aumentare le loro dimensioni per tutta la vita del vegetale.

riferimenti

1. Campbell, N. A., e Reece, J. B. (2007). biologia. Ed. Panamericana Medical.
2. Cediel, J. F., Cardenas, M. H., & Garcia, A. (2009). Manuale di istologia: tessuti fondamentali. Università di Rosario.
3. Hall, J. E. (2015). Guyton e Hall libro di testo di fisiologia medica e-Book. Elsevier Health Sciences.
4. Palomero, G. (2000). Lezioni di embriologia. Università di Oviedo.
5. Wolpert, L. (2009). Principi di sviluppo. Ed. Panamericana Medical.