ความแตกต่างของเซลล์: ในสัตว์และพืช - ชีววิทยา

ความแตกต่างของเซลล์เป็นปรากฏการณ์ที่ค่อยเป็นค่อยไปโดยที่เซลล์จำนวนมากของสิ่งมีชีวิตมีลักษณะเฉพาะบางอย่าง เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการพัฒนาและมีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและการทำงานอย่างชัดเจน ตามแนวคิดแล้วการสร้างความแตกต่างเกิดขึ้นในสามขั้นตอน ได้แก่ การกำหนดความแตกต่างและการเจริญเติบโต

กระบวนการที่กล่าวถึงทั้งสามนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในสิ่งมีชีวิต ในขั้นตอนแรกของการพิจารณาเซลล์ที่มีหลายปัจจัยในตัวอ่อนจะถูกกำหนดให้เป็นประเภทเซลล์ที่กำหนด ตัวอย่างเช่นเซลล์ประสาทหรือเซลล์กล้ามเนื้อ ในการสร้างความแตกต่างเซลล์จะเริ่มแสดงลักษณะของเชื้อสาย

ในที่สุดการเจริญเติบโตจะเกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการซึ่งได้มาซึ่งคุณสมบัติใหม่ซึ่งส่งผลให้ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่โตเต็มที่

การสร้างความแตกต่างของเซลล์เป็นกระบวนการที่มีการควบคุมอย่างเคร่งครัดและแม่นยำโดยชุดของสัญญาณซึ่งรวมถึงฮอร์โมนวิตามินปัจจัยเฉพาะและแม้แต่ไอออน โมเลกุลเหล่านี้บ่งบอกถึงการเริ่มต้นของวิถีการส่งสัญญาณภายในเซลล์

ความขัดแย้งอาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการแบ่งเซลล์และความแตกต่าง ดังนั้นการพัฒนามาถึงจุดที่ต้องยุติการแพร่กระจายเพื่อให้เกิดความแตกต่าง

ลักษณะทั่วไป

กระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ในเชื้อสายที่กำหนด นอกจากนี้ยังหมายถึงการลดลงของฟังก์ชันที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่เซลล์สามารถมีได้

การเปลี่ยนแปลงถูกควบคุมโดยโมเลกุลสำคัญระหว่างโปรตีนเหล่านี้กับ RNA ของผู้ส่งสารเฉพาะ ความแตกต่างของเซลล์เป็นผลมาจากการแสดงออกของยีนที่ควบคุมและแตกต่างกัน

กระบวนการสร้างความแตกต่างไม่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียยีนเริ่มต้น สิ่งที่เกิดขึ้นคือการปราบปรามในสถานที่เฉพาะของเครื่องจักรทางพันธุกรรมในเซลล์ที่อยู่ระหว่างขั้นตอนการพัฒนา เซลล์มียีนประมาณ 30,000 ยีน แต่แสดงออกได้ประมาณ 8,000 ถึง 10,000 เท่านั้น

เพื่อเป็นตัวอย่างของคำแถลงก่อนหน้านี้ได้เสนอการทดลองต่อไปนี้: นิวเคลียสของเซลล์ที่แตกต่างจากร่างกายของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำแล้ว - ตัวอย่างเช่นเซลล์จากเยื่อเมือกในลำไส้จะถูกนำไปฝังไว้ในรังไข่ของกบซึ่งนิวเคลียสถูกดึงออกมาก่อนหน้านี้ .

นิวเคลียสใหม่มีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่ในสภาพสมบูรณ์ นั่นคือเซลล์ของเยื่อบุลำไส้ไม่ได้สูญเสียยีนใด ๆ เมื่ออยู่ระหว่างกระบวนการสร้างความแตกต่าง

ความแตกต่างของเซลล์ในสัตว์

การพัฒนาเริ่มต้นด้วยการปฏิสนธิ เมื่อการสร้างโมรูลาเกิดขึ้นในกระบวนการพัฒนาของเอ็มบริโอเซลล์จะถูกพิจารณาว่าเป็นโททิโพเทนต์ซึ่งบ่งชี้ว่าสามารถสร้างสิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้

เมื่อเวลาผ่านไป morula จะกลายเป็น blastula และเซลล์เหล่านี้ถูกเรียกว่า pluripotent เนื่องจากสามารถสร้างเนื้อเยื่อของร่างกายได้ พวกมันไม่สามารถสร้างสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์ได้เนื่องจากพวกมันไม่สามารถก่อให้เกิดเนื้อเยื่อส่วนเกินของตัวอ่อนได้

ทางจุลพยาธิวิทยาเนื้อเยื่อพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตคือเยื่อบุผิว, เกี่ยวพัน, กล้ามเนื้อและประสาท

เมื่อเซลล์ก้าวหน้าไปมากขึ้นพวกมันก็มีหลายพลังเพราะมันแยกความแตกต่างออกไปเป็นเซลล์ที่โตเต็มที่และเซลล์ที่ทำงานได้

ในสัตว์โดยเฉพาะใน metazoans มีวิถีการพัฒนาทางพันธุกรรมร่วมกันที่รวมการก่อตัวของกลุ่มเนื่องจากชุดของยีนที่กำหนดรูปแบบเฉพาะของโครงสร้างร่างกายควบคุมเอกลักษณ์ของส่วนต่างๆในแกน anteroposterior ของสัตว์

รหัสยีนเหล่านี้สำหรับโปรตีนเฉพาะที่แบ่งลำดับกรดอะมิโนที่จับกับดีเอ็นเอ (โฮมบ็อกซ์ในยีนโฮโมโดเมนในโปรตีน)

การเปิดและปิดยีน

ดีเอ็นเอสามารถแก้ไขได้โดยตัวแทนทางเคมีหรือโดยกลไกของเซลล์ที่มีผลต่อ - ชักนำหรือกดขี่ - การแสดงออกของยีน

โครมาตินมี 2 ชนิดจำแนกตามลักษณะการแสดงออกหรือไม่ ได้แก่ ยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาติน อดีตมีการจัดระเบียบอย่างหลวม ๆ และมีการแสดงออกของยีนส่วนหลังมีองค์กรขนาดกะทัดรัดและป้องกันการเข้าถึงเครื่องจักรการถอดเสียง

มีการเสนอว่าในกระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์ยีนที่ไม่จำเป็นสำหรับเชื้อสายนั้นจะถูกปิดเสียงในรูปแบบของโดเมนที่ประกอบด้วยเฮเทอโรโครมาติน

กลไกที่สร้างเซลล์ประเภทต่างๆ

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีกลไกหลายชุดที่ผลิตเซลล์ประเภทต่างๆในกระบวนการพัฒนาเช่นการหลั่งของปัจจัยไซโตพลาสซึมและการสื่อสารของเซลล์

การแยกปัจจัยของไซโตพลาสซึมเกี่ยวข้องกับการแยกองค์ประกอบที่ไม่เท่ากันเช่นโปรตีนหรือสารอาร์เอ็นเอในกระบวนการแบ่งเซลล์

ในทางกลับกันการสื่อสารของเซลล์ระหว่างเซลล์ใกล้เคียงสามารถกระตุ้นความแตกต่างของเซลล์ประเภทต่างๆ

กระบวนการนี้เกิดขึ้นในการก่อตัวของถุงตาเมื่อพบกับ ectoderm ของบริเวณเซฟาลิกและทำให้เกิดการหนาขึ้นซึ่งก่อตัวเป็นแผ่นเลนส์ พับไปที่บริเวณด้านในและสร้างเลนส์

แบบจำลองความแตกต่างของเซลล์: เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ

หนึ่งในแบบจำลองที่อธิบายได้ดีที่สุดในวรรณคดีคือการพัฒนาเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อนี้มีความซับซ้อนและประกอบด้วยเซลล์ที่มีนิวเคลียสหลายอันซึ่งทำหน้าที่หดตัว

เซลล์เมเซนไคมัลก่อให้เกิดเซลล์ไมโอเจนิกซึ่งจะก่อให้เกิดเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อโครงร่างที่โตเต็มที่

เพื่อให้กระบวนการสร้างความแตกต่างนี้เริ่มต้นขึ้นต้องมีปัจจัยการสร้างความแตกต่างบางอย่างที่ป้องกันเฟส S ของวงจรเซลล์และทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นของยีนที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

เมื่อเซลล์เหล่านี้ได้รับสัญญาณมันจะเริ่มการเปลี่ยนแปลงไปสู่ไมโอบลาสต์ที่ไม่สามารถผ่านกระบวนการแบ่งเซลล์ได้ Myoblasts แสดงยีนที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อเช่นที่เข้ารหัสโปรตีนแอกตินและไมโอซิน

Myoblasts สามารถหลอมรวมกันและสร้าง myotube ที่มีนิวเคลียสมากกว่าหนึ่งนิวเคลียส ในขั้นตอนนี้การผลิตโปรตีนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวจะเกิดขึ้นเช่นโทรโปนินและโทรไมโอซิน

เมื่อนิวเคลียสเคลื่อนที่ไปยังส่วนต่อพ่วงของโครงสร้างเหล่านี้จะถือว่าเป็นเส้นใยกล้ามเนื้อ

ตามที่อธิบายไว้เซลล์เหล่านี้มีโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อ แต่ขาดโปรตีนอื่น ๆ เช่นเคราตินหรือฮีโมโกลบิน

ยีนต้นแบบ

การแสดงออกที่แตกต่างของยีนอยู่ภายใต้การควบคุมของ "ยีนหลัก" สิ่งเหล่านี้พบได้ในนิวเคลียสและกระตุ้นการถอดรหัสยีนอื่น ๆ ตามชื่อของมันเป็นปัจจัยสำคัญที่รับผิดชอบในการควบคุมยีนอื่น ๆ โดยควบคุมการทำงานของยีน

ในกรณีของความแตกต่างของกล้ามเนื้อยีนเฉพาะคือยีนที่เป็นรหัสสำหรับโปรตีนแต่ละชนิดที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อและยีนหลักคือ MyoD และ Myf5

เมื่อยีนหลักในการกำกับดูแลขาดหายไปจะไม่มีการแสดงยีนย่อย ในทางตรงกันข้ามเมื่อมียีนหลักอยู่การแสดงออกของยีนเป้าหมายจะถูกบังคับ

มียีนหลักที่กำกับความแตกต่างของเซลล์ประสาทเยื่อบุผิวการเต้นของหัวใจและอื่น ๆ

ความแตกต่างของเซลล์ในพืช

เช่นเดียวกับในสัตว์การพัฒนาของพืชเริ่มต้นด้วยการสร้างไซโกตภายในเมล็ด เมื่อเกิดการแบ่งเซลล์ครั้งแรกเซลล์ที่แตกต่างกันสองเซลล์จะเกิดขึ้น

ลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่งของการพัฒนาของพืชคือการเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากมีเซลล์ที่มีลักษณะตัวอ่อนอย่างต่อเนื่อง ภูมิภาคเหล่านี้เรียกว่า meristems และเป็นอวัยวะของการเติบโตตลอดไป

เส้นทางการสร้างความแตกต่างก่อให้เกิดระบบเนื้อเยื่อทั้งสามที่มีอยู่ในพืช ได้แก่ โพรโทเดอร์มที่มีเนื้อเยื่อผิวหนังเนื้อเยื่อพื้นฐานและการเปลี่ยนแปลง

Prochange มีหน้าที่ในการสร้างเนื้อเยื่อหลอดเลือดในพืชซึ่งเกิดจาก xylem (ตัวลำเลียงน้ำและเกลือที่ละลายน้ำ) และ phloem (ตัวขนส่งน้ำตาลและโมเลกุลอื่น ๆ เช่นกรดอะมิโน)

meristems

Meristems ตั้งอยู่ที่ส่วนปลายของลำต้นและราก ดังนั้นเซลล์เหล่านี้จึงแยกความแตกต่างและก่อให้เกิดโครงสร้างต่างๆที่ประกอบเป็นพืช (ใบไม้ดอกไม้และอื่น ๆ )

ความแตกต่างของเซลล์ของโครงสร้างของพืชเกิดขึ้น ณ จุดหนึ่งของการพัฒนาและเนื้อเยื่อจะกลายเป็น "ช่อดอก" ซึ่งจะก่อให้เกิดเส้นใยดอกไม้ จากที่นี่ชิ้นดอกไม้ที่ประกอบด้วยกลีบเลี้ยงกลีบดอกเกสรตัวผู้และคาร์เพิล

เซลล์เหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือมีขนาดเล็กรูปทรงลูกบาศก์ผนังเซลล์บาง แต่ยืดหยุ่นและไซโทพลาสซึมที่มีความหนาแน่นสูงและไรโบโซมจำนวนมาก

บทบาทของออกซิน

ไฟโตฮอร์โมนมีบทบาทในการสร้างความแตกต่างของเซลล์โดยเฉพาะออกซิน

ฮอร์โมนนี้มีอิทธิพลต่อความแตกต่างของเนื้อเยื่อหลอดเลือดในลำต้น การทดลองแสดงให้เห็นว่าการใช้ออกซินกับบาดแผลจะนำไปสู่การสร้างเนื้อเยื่อหลอดเลือด

ในทำนองเดียวกันออกซินเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นการพัฒนาเซลล์แคมเบียมของหลอดเลือด

ความแตกต่างระหว่างสัตว์และพืช

กระบวนการสร้างความแตกต่างของเซลล์และการพัฒนาในพืชและสัตว์ไม่ได้เกิดขึ้นเหมือนกัน

การเคลื่อนไหวของเซลล์และเนื้อเยื่อต้องเกิดขึ้นในสัตว์เพื่อให้สิ่งมีชีวิตได้รับโครงสร้างสามมิติที่แสดงลักษณะของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ความหลากหลายของเซลล์ยังสูงกว่าในสัตว์มาก

ในทางตรงกันข้ามพืชไม่ได้มีช่วงการเจริญเติบโตในช่วงแรกของชีวิตของแต่ละคนเท่านั้น สามารถเพิ่มขนาดได้ตลอดอายุของพืช

อ้างอิง

Campbell, NA, & Reece, JB (2007). ชีววิทยา. Panamerican Medical Ed.
Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009) คู่มือ Histology: เนื้อเยื่อพื้นฐาน. มหาวิทยาลัยโรซาริโอ
Hall, JE (2015). หนังสืออิเล็กทรอนิกส์สรีรวิทยาการแพทย์ Guyton and Hall วิทยาศาสตร์สุขภาพเอลส์เวียร์
Palomero, G. (2000). บทเรียนเกี่ยวกับเอ็มบริโอ มหาวิทยาลัยโอเบียโด
Wolpert, L. (2009). หลักการพัฒนา. Panamerican Medical Ed.

ความแตกต่างของเซลล์: ในสัตว์และพืช - ชีววิทยา - 2026