Определение дифференцировки клеток
Клеточная дифференциация или просто клетка дифференциация, это процесс, посредством которого клетка претерпевает изменения в ген выражение, чтобы стать более конкретным типом клеток. Процесс дифференцировки клеток позволяет многоклеточным организмам создавать уникальные функциональные типы клеток и планы тела. Процесс дифференцировки клеток обусловлен генетика и их взаимодействие с окружающей средой.
Все организмы начинаются с одной клетки. Эта единственная клетка несет ДНК, кодирующую все белки взрослого организм буду использовать. Однако, если бы эта клетка экспрессировала все эти белки одновременно, она не была бы функциональной. Эта клетка должна делиться многократно, и клетки должны начать процесс дифференцировки клеток, когда они делятся. Линии клеток начинают появляться, и клетки становятся все более и более специфичными. В конечном счете, весь процесс формируется из сотен различных типов клеток в результате этого процесса дифференцировки клеток.
Исходная масса клеток, которые не подвергались дифференцировке, известны как стволовые клетки. В отличие от нормального деление клеток, который создает два одинаковых дочерние клетки Деление стволовых клеток является асимметричным делением клеток. В этом случае одна из клеток остается идентичной родительской стволовой клетке. В другой клетке химические триггеры активируют процесс дифференцировки клеток, и клетка начинает экспрессировать ДНК определенного типа клеток. Стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в целые организмы, известны как эмбриональные стволовые клетки и говорят, что тотипотент.
В отличие от этого, в теле также есть много клеток, которые являются только плюрипотентными. Эти клетки уже подверглись некоторой клеточной дифференцировке. Эти стволовые клетки могут делиться только на узкий диапазон типов клеток. Например, костный мозг содержит соматические стволовые клетки, которые могут стать только красными кровь клетки. Эти клетки необходимы для постоянного пополнения кровяных клеток, которые в основном неактивны, кроме своей способности переносить кислород.
Примеры клеточной дифференцировки
В животных
После процесса оплодотворение у животных одноклеточный организм называется зигота сформирован. Зигота является тотипотентом и в конечном итоге станет целым организмом. Даже самое большое животное на Земле, синий кит, начинается как единая клетка. Сложные ткани и орган системы, которые совершенно различны по своей форме и функциям, все происходят из зиготы. Процесс дифференцировки клеток начинается рано в организме. К тому времени, когда сформировалась гаструла, клетки уже начали экспрессировать различные части ДНК.
Эти изменения ведут первые процессы складывания в эмбрион, Когда ткани продолжают формироваться, некоторые клетки начинают выделять гормоны или химические триггеры, которые сигнализируют различным клеткам о реакции. гормональный сигналы направляют экспрессию ДНК в различных частях тела, что способствует дальнейшей дифференцировке их клеток. У человека это занимает чуть более месяца для элементарного сердце а также сердечно-сосудистая система формировать.
Поскольку системы продолжают формироваться, многие из стволовых клеток теряют свою тотипотентность, сами подвергаясь дифференцировке клеток. Это позволяет быстрее производить специализированные клетки, необходимые растущему организму для поддержания роста и успешного выхода в мир. Через клеточную дифференциацию ткани, такие как головной мозг ткань а также мускул образуются из одной и той же клетки.
В растениях
В то время растение Жизненный цикл иногда кажется чуждым и сложным, процесс дифференцировки клеток очень похож. Хотя участвуют разные гормоны, все растения также развиваются из одной клетки. Семя – это просто защитный кожух для зиготы, который также обеспечивает питание. Это очень похоже на яйцо в животном мире. Зигота внутри подвергается клеточному делению и становится маленьким зародышем. Развитие остановлено, поскольку семя распространяется в мир.
После зимы или в любое время, когда среда является первоклассной, семена впитывают влагу и возобновляют процесс развития. Эмбрион начнет формировать две меристемы. меристемы является уникальной частью стволовых клеток, которые подвергаются дифференцировке клеток по мере их роста наружу. Один будет расти к поверхности, а другой станет корнями.
В корнях вокруг меристемы образуется слой клеток, образующий корневую шапку. Этот слой клеток отшелушивается по мере движения корней через почву и последовательно заменяется меристемой. Внутри меристемы дифференцировка клеток происходит в другом направлении. Гормоны и среда здесь заставляют клетки становиться сосудистая ткань и поддерживающие клетки. В конечном итоге они будут нести воду и питательные вещества на верхушку растения.
На поверхности меристема действует аналогичным образом. Когда он делится вверх, он создает как внутренние, так и внешние клетки. Внутренние клетки подвергаются дифференцировке, подобной дифференцировке корней, создавая больше сосудистой ткани. Снаружи клетки подвергаются дифференцировке клеток в стебли и листья. Они эквивалентны различным органам животных и так же отличаются от исходных клеток, как клетки животных. Если вы не уверены, возьмите желудь и сравните его с массивным деревом, которым он станет. Он не только значительно меньше, но и содержит совершенно разные типы клеток. Это можно объяснить через процесс дифференцировки клеток.
Процесс дифференцировки клеток
Одним из ключей к процессу дифференцировки клеток является транскрипция факторы. Эти гормоны и химические вещества управляют деятельностью, окружающей ДНК, определяя, что транскрибируется, а что игнорируется. Факторы, присутствующие в клетках от рождения до смерти, определяются организмом и другими соседними клетками.
Например, поджелудочная железа или щитовидная железа могут выделять гормон, требующий клеточного роста. Эта фактор транскрипции непосредственно влияет на белки, которые транскрибируют ДНК, превращая ее в конечном итоге в функциональные белки и больше клеток. Однако, когда клетки начинают сжиматься, они также сигнализируют друг другу, что места больше нет. Таким образом, процесс дифференцировки клеток имеет множество входов и возможных результатов.
Этот сложный процесс все еще изучается. Ученые добились значительных успехов в понимании дифференцировки клеток, начиная с полного понимания нематоды C. elegans. Это крошечное червеобразное существо имеет в общей сложности 959 клеток, как взрослая самка. С таким небольшим количеством их относительно легко проследить от зиготы до взрослого. Прослеживая их клеточную линию, ученые начали определять некоторые сложные и эпигенетические силы, работающие на дифференцировку клеток. Другими словами, важно не только то, какая ДНК клетка имеет, но где и как эта ДНК экспрессируется.
викторина
1. Почему дифференцировка клеток является важным процессом?A. Это позволяет для многоклеточных форм жизниB. Создает новые вид C. Мы могли бы обойтись без этого
Ответ на вопрос № 1
верно. Без процесса дифференцировки клеток, многоклеточный организмы были бы невозможны. Несколько водоросли живут в колониях, но это далеко от уровня сложности, развиваемого насекомыми или позвоночными. Дифференцировка клеток позволяет создавать ткани и органы, которые могут выполнять специфические и полезные функции для организма.
2. В чем разница между дифференцировкой и развитием клеток?A. Развитие не включает дифференциациюB. Клеточная дифференциация является частью развитияC. Нет никакой разницы
Ответ на вопрос № 2
В верно. Развитие – это весь процесс создания нового организма из одной клетки. Он включает в себя все, от формирования правильных тканей до создания нервных связей для поддержки нового тела. Дифференцировка клеток – это просто процесс, посредством которого клетки начинают экспрессировать только определенные части ДНК, превращаясь в специализированные типы клеток.
3. Если каждая стволовая клетка делится на более специализированные клетки, откуда вы получаете больше стволовых клеток?A. Вы неB. Стволовые клетки делятся асимметричноC. Зигота создает их
Ответ на вопрос № 3
В верно. Когда большинство стволовых клеток делятся, одна из них сохраняет первоначальный характер стволовых клеток. Зигота делится без дифференцировки клеток 3 раза, создавая 8 идентичных тотипотентных клеток. Эти клетки будут продолжать делиться асимметрично, и в конечном итоге приведет к образованию трех общих тканей, эктодерма, мезодерма, а также эндодермы, Эти ткани будут подвергаться дальнейшему делению клеток, чтобы стать специфическими тканями.
Ссылки
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- McMahon, M.J., Kofranek, A.M. & Rubatzky, V.E. (2011). Наука о растениях: рост, развитие и использование культурных растений (5-е изд.). Бостон: Прентинс Холл.
- Национальные институты здоровья. (2018 г., 11 марта). Основы стволовых клеток III. Получено с сайта Stemcells.nih.gov: https://stemcells.nih.gov/info/basics/3.htm