ความแตกต่างของเซลลูล่าร์: ในสัตว์และพืช
ความแตกต่างของเซลล์ เป็นปรากฏการณ์ที่ค่อยเป็นค่อยไปโดยเซลล์หลายเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเข้าถึงลักษณะเฉพาะบางอย่าง มันเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและการทำงานเป็นหลักฐาน แนวคิดความแตกต่างเกิดขึ้นในสามขั้นตอน: การกำหนดความแตกต่างที่เหมาะสมและการสุก
กระบวนการที่กล่าวถึงทั้งสามนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในสิ่งมีชีวิต ในระยะแรกของการพิจารณาการกำหนดของเซลล์หลายเซลล์ในตัวอ่อนไปยังเซลล์ชนิดที่กำหนดไว้เกิดขึ้น; ตัวอย่างเช่นเซลล์ประสาทหรือเซลล์กล้ามเนื้อ ในความแตกต่างเซลล์เริ่มแสดงลักษณะของเชื้อสาย
ในที่สุดการสุกแก่จะเกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการซึ่งมีคุณสมบัติใหม่ที่ได้มาซึ่งทำให้มีลักษณะสุดท้ายของสิ่งมีชีวิตในวัยผู้ใหญ่
ความแตกต่างของเซลลูล่าร์เป็นกระบวนการที่ถูกควบคุมอย่างเข้มงวดและแม่นยำโดยสัญญาณที่ประกอบด้วยฮอร์โมนวิตามินปัจจัยเฉพาะและอิออนต่างๆ โมเลกุลเหล่านี้บ่งบอกถึงจุดเริ่มต้นของการส่งสัญญาณทางเดินภายในเซลล์
เป็นไปได้ว่าความขัดแย้งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการแบ่งเซลล์และการแยกความแตกต่าง ดังนั้นการพัฒนาถึงจุดที่การแพร่กระจายต้องหยุดเพื่อก่อให้เกิดความแตกต่าง
ลักษณะทั่วไป
กระบวนการแตกต่างของเซลล์เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ในสายเลือดที่กำหนด นอกจากนี้ยังหมายถึงการลดฟังก์ชันที่อาจเกิดขึ้นทั้งหมดที่เซลล์สามารถมีได้
การเปลี่ยนแปลงจะถูกควบคุมโดยโมเลกุลสำคัญระหว่างโปรตีนเหล่านี้และ RNA ของผู้ส่งสารเฉพาะ ความแตกต่างของเซลล์เป็นผลิตภัณฑ์ของการแสดงออกและการควบคุมความแตกต่างของยีนบางอย่าง
กระบวนการสร้างความแตกต่างไม่ได้บ่งบอกถึงการสูญเสียของยีนเริ่มต้น สิ่งที่เกิดขึ้นคือการหักห้ามใจในสถานที่เฉพาะของเครื่องจักรพันธุกรรมในเซลล์ที่อยู่ระหว่างการพัฒนา เซลล์หนึ่งมียีนประมาณ 30, 000 ยีน แต่มีเพียงประมาณ 8, 000 หรือ 10, 000 เท่านั้น
เพื่อเป็นตัวอย่างข้อความข้างต้นการทดลองต่อไปนี้เสนอ: นิวเคลียสนำมาจากเซลล์ที่แตกต่างจากร่างกายของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ - ตัวอย่างเช่นเซลล์ของเยื่อบุลำไส้ - และปลูกฝังในรูปไข่ของกบซึ่งนิวเคลียสถูกสกัดก่อนหน้านี้ .
นิวเคลียสใหม่มีข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่ในสภาวะที่สมบูรณ์ กล่าวคือเซลล์ของเยื่อบุลำไส้ไม่ได้สูญเสียยีนใด ๆ เมื่อเข้าสู่กระบวนการสร้างความแตกต่าง
ความแตกต่างของเซลล์ในสัตว์
การพัฒนาเริ่มต้นด้วยการปฏิสนธิ เมื่อการก่อตัวของ morula เกิดขึ้นในกระบวนการพัฒนาของตัวอ่อนเซลล์จะถูกพิจารณาว่าเป็น totipotent ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันมีความสามารถในการสร้างสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
เมื่อเวลาผ่านไปโมลาล่าจะกลายเป็นบลาสตูลาและเซลล์ตอนนี้เรียกว่าพหุโพโทเทนท์เนื่องจากมันสามารถสร้างเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต พวกเขาไม่สามารถสร้างสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์เพราะพวกเขาไม่สามารถก่อให้เกิดเนื้อเยื่อ extraembryonic
Histologically เนื้อเยื่อพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตคือเยื่อบุผิวที่เกี่ยวพันกล้ามเนื้อและประสาท
ในขณะที่คุณเคลื่อนที่ต่อไปเซลล์จะมีหลายจุดเพราะจะแยกความแตกต่างออกเป็นเซลล์ที่โตแล้วและทำงานได้
ในสัตว์ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน metazoans - มีเส้นทางร่วมกันของการพัฒนาทางพันธุกรรมที่รวมกัน ontogeny ของกลุ่มด้วยชุดของยีนที่กำหนดรูปแบบเฉพาะของโครงสร้างร่างกายการควบคุมเอกลักษณ์ของกลุ่มในแกน antero-posterior ของสัตว์
ยีนเหล่านี้เข้ารหัสโปรตีนเฉพาะที่แบ่งลำดับกรดอะมิโนที่จับกับดีเอ็นเอ (homeobox ในยีน homodomain ในโปรตีน)
การเปิดและปิดยีน
DNA สามารถแก้ไขได้โดยตัวแทนทางเคมีหรือกลไกของเซลล์ที่มีผลต่อ - กระตุ้นหรือปราบปราม - การแสดงออกของยีน
มีสองประเภทของโครมาตินจำแนกตามการแสดงออกของพวกเขาหรือไม่: euchromatin และ heterochromatin ครั้งแรกมีการจัดระเบียบอย่างหลวม ๆ และยีนของมันจะถูกแสดงออกอย่างที่สองมีขนาดกะทัดรัดและป้องกันการเข้าถึงเครื่องถอดรหัส
มีการเสนอว่าในกระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์ยีนที่ไม่จำเป็นสำหรับเชื้อสายเฉพาะนั้นจะถูกทำให้เงียบในรูปแบบของโดเมนที่ประกอบด้วย heterochromatin
กลไกที่ผลิตเซลล์ชนิดต่าง ๆ
ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีชุดของกลไกที่ผลิตเซลล์ประเภทต่าง ๆ ในกระบวนการพัฒนาเช่นการแยกปัจจัยไซโตพลาสซึมและการสื่อสารของเซลล์
การแยกปัจจัยทางไซโทพลาสซึมเกี่ยวข้องกับการแยกองค์ประกอบที่ไม่เท่ากันเช่นโปรตีนหรือสาร RNA ในกระบวนการของการแบ่งเซลล์
ในทางตรงกันข้ามการสื่อสารระหว่างเซลล์เซลล์ใกล้เคียงสามารถกระตุ้นความแตกต่างของเซลล์หลายชนิด
กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นในการก่อตัวของถุงจักษุเมื่อพวกเขาพบ ectoderm ของภูมิภาค cephalic และทำให้เกิดความหนาที่เป็นแผ่นเลนส์ สิ่งเหล่านี้จะพับไปยังบริเวณด้านในและสร้างเลนส์คริสตัล
แบบจำลองความแตกต่างของเซลล์เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ
หนึ่งในแบบจำลองที่อธิบายได้ดีที่สุดในวรรณคดีคือการพัฒนาเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อนี้มีความซับซ้อนและประกอบด้วยเซลล์ที่มีนิวเคลียสหลายชนิดซึ่งมีหน้าที่หดตัว
เซลล์ mesenchymal ก่อให้เกิดเซลล์ myogenic ซึ่งก่อให้เกิดเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อโครงร่างที่เป็นผู้ใหญ่
เพื่อให้กระบวนการสร้างความแตกต่างนี้เริ่มต้นจะต้องมีปัจจัยที่แตกต่างบางอย่างที่ป้องกันไม่ให้เฟส S ของวัฏจักรเซลล์และทำหน้าที่เป็นสารกระตุ้นยีนที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง
เมื่อเซลล์เหล่านี้ได้รับสัญญาณมันจะเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงไปสู่ myoblasts ที่ไม่สามารถผ่านกระบวนการแบ่งเซลล์ Myoblasts แสดงยีนที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อเช่นการเข้ารหัสโปรตีนแอคตินและไมโอซิน
myoblasts สามารถหลอมรวมกันและก่อให้เกิด myotube ที่มีนิวเคลียสมากกว่าหนึ่ง ในขั้นตอนนี้การผลิตโปรตีนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวเกิดขึ้นเช่น troponin และ tropomyosin
เมื่อนิวเคลียสเคลื่อนที่ไปยังส่วนรอบนอกของโครงสร้างเหล่านี้พวกมันจะถือว่าเป็นเส้นใยกล้ามเนื้อ
ตามที่อธิบายไว้เซลล์เหล่านี้มีโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อ แต่ขาดโปรตีนอื่น ๆ เช่นเคราตินหรือเฮโมโกลบิน
ยีนมาสเตอร์
การแสดงออกที่แตกต่างในยีนอยู่ภายใต้การควบคุมของ "ยีนหลัก" สิ่งเหล่านี้ถูกค้นพบในนิวเคลียสและกระตุ้นการถอดรหัสของยีนอื่น เป็นชื่อที่แสดงถึงเป็นปัจจัยสำคัญที่รับผิดชอบการควบคุมยีนอื่น ๆ ที่กำกับการทำงานของพวกเขา
ในกรณีที่มีการสร้างความแตกต่างของกล้ามเนื้อยีนเฉพาะนั้นเป็นรหัสนั้นสำหรับโปรตีนแต่ละชนิดที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อและยีนต้นแบบคือ MyoD และ Myf5
เมื่อไม่มียีนต้นแบบของการควบคุมยีนจะไม่แสดงออก ในทางตรงกันข้ามเมื่อมียีนต้นแบบอยู่การแสดงออกของยีนเป้าหมายจะถูกบังคับ
มียีนต้นแบบที่ควบคุมความแตกต่างของเซลล์ประสาท, เยื่อบุผิว, การเต้นของหัวใจ, หมู่คนอื่น ๆ
การแยกเซลล์ในพืช
เช่นเดียวกับในสัตว์การพัฒนาของพืชเริ่มต้นด้วยการสร้างไซโกตภายในเมล็ด เมื่อการแบ่งเซลล์แรกเกิดขึ้นเซลล์ที่แตกต่างกันสองเซลล์เกิดขึ้น
หนึ่งในลักษณะของการพัฒนาพืชคือการเติบโตอย่างต่อเนื่องของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากการมีอยู่ของเซลล์ที่มีตัวอ่อนอย่างต่อเนื่อง ภูมิภาคเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ meristems และเป็นอวัยวะของการเติบโตอย่างต่อเนื่อง
ความแตกต่างของเส้นทางทำให้เกิดระบบเนื้อเยื่อทั้งสามที่มีอยู่ในพืช: protoderm ซึ่งรวมถึงเนื้อเยื่อผิวหนังเนื้อเยื่อชั้นดีพื้นฐานและการเปลี่ยนถ่าย
ผลิตภัณฑ์นี้มีหน้าที่สร้างเนื้อเยื่อหลอดเลือดในพืชซึ่งเกิดจาก xylem (ขนย้ายน้ำและเกลือละลาย) และพลอย (phloem (ขนย้ายน้ำตาลและโมเลกุลอื่น ๆ เช่นกรดอะมิโน)
meristems
Meristems ตั้งอยู่ที่ปลายลำต้นและราก ดังนั้นเซลล์เหล่านี้สร้างความแตกต่างและก่อให้เกิดโครงสร้างที่แตกต่างกันซึ่งก่อให้เกิดพืช (ใบดอกไม้และอื่น ๆ )
ความแตกต่างของเซลล์ของโครงสร้างดอกไม้เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดในการพัฒนาและเนื้อเยื่อจะกลายเป็น "ช่อดอก" ซึ่งในทางกลับกันก่อให้เกิดเนื้อเยื่อดอกไม้ จากที่นี่ชิ้นดอกไม้ประกอบด้วยกลีบดอกกลีบเกสรตัวผู้และพรม
เซลล์เหล่านี้มีลักษณะที่มีขนาดเล็กรูปร่างทรงลูกบาศก์ผนังเซลล์บาง แต่มีความยืดหยุ่นและไซโตพลาสซึมที่มีความหนาแน่นสูงและไรโบโซมจำนวนมาก
บทบาทของออกซิน
ฮอร์โมนไฟโตฮอร์โมนมีบทบาทในปรากฏการณ์ความแตกต่างของเซลล์โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกซิน
ฮอร์โมนนี้มีอิทธิพลต่อความแตกต่างของเนื้อเยื่อหลอดเลือดในลำต้น การทดลองแสดงให้เห็นว่าการใช้สารออกซินในแผลนำไปสู่การก่อตัวของเนื้อเยื่อหลอดเลือด
ในทำนองเดียวกันการออกซินจะเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นการพัฒนาของเซลล์ cambium หลอดเลือด
ความแตกต่างระหว่างสัตว์และพืช
กระบวนการแตกต่างของเซลล์และการพัฒนาในพืชและสัตว์ไม่ได้เกิดขึ้นเหมือนกัน
ในสัตว์การเคลื่อนไหวของเซลล์และเนื้อเยื่อจะต้องเกิดขึ้นเพื่อให้สิ่งมีชีวิตได้รับโครงสร้างสามมิติที่เป็นลักษณะของพวกมัน นอกจากนี้ความหลากหลายของเซลล์นั้นสูงขึ้นมากในสัตว์
ในทางตรงกันข้ามพืชไม่ได้มีช่วงเวลาของการเจริญเติบโตเฉพาะในช่วงแรกของชีวิตของแต่ละบุคคล พวกเขาสามารถเพิ่มขนาดของพวกเขาตลอดชีวิตของผัก