DIFERENȚIEREA CELULELOR: LA ANIMALE ȘI PLANTE - BIOLOGIE - 2025

Diferențierea celulară este fenomenul treptat prin care celulele multipotențiale ale organismelor ating anumite caracteristici specifice. Se produce în timpul procesului de dezvoltare, iar schimbările fizice și funcționale sunt evidente. Conceptual, diferențierea are loc în trei etape: determinarea, diferențierea în sine și maturizarea.

Aceste trei procese menționate au loc continuu în organisme. În prima etapă de determinare, celulele multipotențiale din embrion sunt atribuite unui tip de celule definit; de exemplu, o celulă nervoasă sau o celulă musculară. În diferențiere, celulele încep să exprime caracteristicile liniei.

În cele din urmă, maturizarea are loc în ultimele etape ale procesului, unde sunt dobândite noi proprietăți care au ca rezultat apariția caracteristicilor în organismele mature.

Diferențierea celulelor este un proces care este foarte strict și precis reglementat de o serie de semnale care includ hormoni, vitamine, factori specifici și chiar ioni. Aceste molecule indică inițierea căilor de semnalizare în interiorul celulei.

Pot apărea conflicte între procesele de divizare și diferențiere a celulelor; prin urmare, dezvoltarea atinge un punct în care proliferarea trebuie să înceteze pentru a permite diferențierea.

Caracteristici generale

Procesul de diferențiere a celulelor implică schimbarea formei, structurii și funcției unei celule într-o linie dată. În plus, implică reducerea tuturor funcțiilor potențiale pe care le poate avea o celulă.

Schimbarea este guvernată de molecule cheie, între aceste proteine ​​și ARN-uri specifice mesageriei. Diferențierea celulară este produsul expresiei controlate și diferențiale ale anumitor gene.

Procesul de diferențiere nu implică pierderea genelor inițiale; ceea ce se întâmplă este o represiune în anumite locuri ale utilajelor genetice din celulă care este în curs de dezvoltare. O celulă conține aproximativ 30.000 de gene, dar exprimă doar aproximativ 8.000 până la 10.000.

Pentru a exemplifica afirmația anterioară, a fost propus următorul experiment: nucleul unei celule deja diferențiat de corpul unei amfibii - de exemplu, o celulă din mucoasa intestinală - este luat și implantat în ovulul unei broaște al cărei nucleu a fost extras anterior .

Noul nucleu are toate informațiile necesare pentru a crea un nou organism în stare perfectă; adică celulele mucoasei intestinale nu au pierdut nicio genă la trecerea procesului de diferențiere.

Diferențierea celulelor la animale

Dezvoltarea începe cu fertilizarea. Când formarea morulei are loc în procesele de dezvoltare a embrionului, celulele sunt considerate totipotente, ceea ce indică faptul că sunt capabile să formeze întregul organism.

Cu timpul, morula devine o blastulă, iar celulele sunt acum numite pluripotente, deoarece pot forma țesuturile corpului. Ele nu pot forma organismul complet, deoarece nu sunt capabile să dea naștere țesuturilor extra-embrionare.

Histologic, țesuturile fundamentale ale unui organism sunt epitelialul, conjunctivul, mușchiul și nervosul.

Pe măsură ce celulele progresează în continuare, acestea sunt multipotente, deoarece se diferențiază în celule mature și funcționale.

La animale - în special în metazoane - există o cale comună de dezvoltare genetică care unifică ontogenia grupului datorită unei serii de gene care definesc modelul specific al structurilor corpului, controlând identitatea segmentelor din axa anteroposterior. a animalului.

Aceste gene codează proteine ​​particulare care au o secvență de aminoacizi care leagă ADN-ul (homeobox în genă, homodomain în proteină).

Activarea și oprirea genelor

ADN-ul poate fi modificat prin agenți chimici sau prin mecanisme celulare care afectează - induce sau reprimă - expresia genelor.

Există două tipuri de cromatină, clasificate în funcție de expresia lor sau nu: euchromatină și heterochromatină. Prima este organizată vag și genele sale sunt exprimate, a doua are o organizare compactă și împiedică accesul la mașinile de transcriere.

S-a propus ca, în procesele de diferențiere celulară, genele care nu sunt necesare pentru acea linie specifică să fie reduse sub formă de domenii alcătuite din heterocromatină.

Mecanisme care produc diferite tipuri de celule

În organismele multicelulare există o serie de mecanisme care produc diferite tipuri de celule în procesele de dezvoltare, cum ar fi secreția factorilor citoplasmici și comunicarea celulară.

Segregarea factorilor citoplasmici implică separarea inegală a elementelor precum proteinele sau ARN-ul mesager în procesele de diviziune celulară.

Pe de altă parte, comunicarea celulară între celulele vecine poate stimula diferențierea diferitelor tipuri de celule.

Acest proces are loc în formarea veziculelor oftalmice atunci când întâlnesc ectodermul regiunii cefalice și provoacă îngroșarea care formează plăcile lentilei. Acestea se pliază în regiunea interioară și formează lentila.

Model de diferențiere celulară: țesut muscular

Unul dintre cele mai bine descrise modele din literatura de specialitate este dezvoltarea țesutului muscular. Acest țesut este complex și este compus din celule cu mai mulți nuclei a căror funcție este de a se contracta.

Celulele mezenchimale dau naștere la celule miogene, care la rândul lor dau naștere la țesutul muscular scheletal matur.

Pentru ca acest proces de diferențiere să înceapă, trebuie să fie prezenți anumiți factori de diferențiere care împiedică faza S a ciclului celular și care acționează ca stimulanți ai genelor care provoacă schimbarea.

Când aceste celule primesc semnalul, inițiază transformarea către mioblasti care nu pot suferi procese de divizare a celulelor. Myoblastele exprimă gene legate de contracția musculară, cum ar fi cele care codifică actina și proteinele miozinei.

Myoblastele se pot contopi între ele și pot forma un miotub cu mai mult de un nucleu. În această etapă are loc producerea altor proteine ​​legate de contracție, cum ar fi troponina și tropomiozina.

Atunci când nucleele se deplasează spre porțiunea periferică a acestor structuri, ele sunt considerate o fibră musculară.

După cum s-a descris, aceste celule au proteine ​​legate de contracția musculară, dar le lipsește alte proteine, cum ar fi keratina sau hemoglobina.

Genele de master

Expresia diferențială în gene este sub controlul „gene master”. Acestea se găsesc în nucleu și activează transcrierea altor gene. După cum indică numele lor, aceștia sunt factori cheie care sunt responsabili pentru controlul altor gene, direcționând funcțiile lor.

În cazul diferențierii musculare, genele specifice sunt cele care codifică fiecare dintre proteinele implicate în contracția musculară, iar genele principale sunt MyoD și Myf5.

Când lipsesc genele principale de reglementare, genele subalterne nu sunt exprimate. În schimb, atunci când gena principală este prezentă, expresia genelor țintă este forțată.

Există gene majore care direcționează diferențierea neuronilor, epitelial, cardiac, printre altele.

Diferențierea celulelor la plante

Ca și la animale, dezvoltarea plantelor începe cu formarea unui zigot în interiorul sămânței. Când apare prima diviziune celulară, apar două celule diferite.

Una dintre caracteristicile dezvoltării plantelor este creșterea continuă a organismului datorită prezenței continue a celulelor care au un caracter embrionar. Aceste regiuni sunt cunoscute sub numele de meristeme și sunt organe ale creșterii perpetue.

Căile de diferențiere dau naștere la cele trei sisteme tisulare prezente în plante: protodermul care include țesuturile dermice, meristemele fundamentale și schimbul.

Prochange este responsabil pentru crearea țesutului vascular din plantă, format din xilem (transportor de apă și săruri dizolvate) și floem (transportator de zaharuri și alte molecule precum aminoacizii).

meristemelor

Meristemele sunt localizate la vârfurile tulpinilor și rădăcinilor. Astfel, aceste celule se diferențiază și dau naștere diferitelor structuri care alcătuiesc plante (frunze, flori, printre altele).

Diferențierea celulară a structurilor florei are loc într-un anumit moment al dezvoltării, iar meristema devine „inflorescență” care, la rândul ei, formează meristemele florale. De aici se ridică piesele florale constând din sepale, petale, stamine și carpele.

Aceste celule se caracterizează prin faptul că au o dimensiune mică, formă cuboidă, un perete celular subțire, dar flexibil și un citoplasmă cu densitate ridicată și numeroase ribozomi.

Rolul auxinelor

Fitohormonii au un rol în fenomenele de diferențiere celulară, în special în auxine.

Acest hormon influențează diferențierea țesutului vascular în tulpină. Experimentele au arătat că aplicarea auxinelor pe o rană duce la formarea țesutului vascular.

În mod similar, auxinele sunt legate de stimularea dezvoltării celulelor vasculare cambium.

Diferențele dintre animale și plante

Procesul de diferențiere și dezvoltare a celulelor la plante și animale nu are loc identic.

Mișcările de celule și țesuturi trebuie să aibă loc la animale pentru ca organismele să dobândească o conformație tridimensională care le caracterizează. Mai mult, diversitatea celulară este mult mai mare la animale.

În schimb, plantele nu au perioade de creștere doar în primele etape ale vieții individului; ele pot crește ca mărime pe parcursul vieții plantei.

Referințe

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologie. Editura Medicală Panamericană.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH și García, A. (2009). Manual de istologie: țesuturi fundamentale. Universitatea Rosario.
3. Hall, JE (2015). Cartea manuală de fiziologie medicală Guyton and Hall. Științele sănătății Elsevier
4. Palomero, G. (2000). Lecții în embriologie. Universitatea Oviedo
5. Wolpert, L. (2009). Principiile dezvoltării. Editura Medicală Panamericană.