Phân biệt tế bào: Ở động vật và thực vật
Sự biệt hóa tế bào là hiện tượng dần dần mà các tế bào đa năng của sinh vật đạt được một số đặc điểm cụ thể. Nó xảy ra trong quá trình phát triển và những thay đổi về thể chất và chức năng được chứng minh. Về mặt khái niệm, sự khác biệt xảy ra trong ba giai đoạn: xác định, phân biệt và trưởng thành thích hợp.
Ba quá trình được đề cập xảy ra liên tục trong các sinh vật. Trong giai đoạn xác định đầu tiên, sự phân công của các tế bào đa nhân trong phôi cho một loại tế bào xác định xảy ra; ví dụ, một tế bào thần kinh hoặc một tế bào cơ. Trong sự khác biệt, các tế bào bắt đầu thể hiện các đặc tính của dòng dõi.
Cuối cùng, sự trưởng thành xảy ra trong giai đoạn cuối của quá trình, trong đó các tính chất mới được thu nhận mang lại sự xuất hiện cuối cùng của các đặc tính trong các sinh vật trưởng thành.
Phân biệt tế bào là một quá trình được quy định một cách rất nghiêm ngặt và chính xác bởi một loạt các tín hiệu bao gồm hormone, vitamin, các yếu tố cụ thể và thậm chí cả các ion. Những phân tử này cho thấy sự bắt đầu của các con đường truyền tín hiệu bên trong tế bào.
Có thể xảy ra xung đột giữa các quá trình phân chia và biệt hóa tế bào; do đó, sự phát triển đạt đến điểm mà sự sinh sôi nảy nở phải chấm dứt để tạo ra sự khác biệt.
Đặc điểm chung
Quá trình biệt hóa tế bào liên quan đến sự thay đổi về hình thức, cấu trúc và chức năng của một tế bào trong một dòng dõi nhất định. Ngoài ra, nó ngụ ý giảm tất cả các chức năng tiềm năng mà một tế bào có thể có.
Sự thay đổi được chi phối bởi các phân tử quan trọng, giữa các protein và RNA thông tin cụ thể. Sự biệt hóa tế bào là một sản phẩm của sự biểu hiện có kiểm soát và khác biệt của một số gen nhất định.
Quá trình biệt hóa không có nghĩa là mất các gen ban đầu; những gì xảy ra là một sự đàn áp ở những nơi cụ thể của bộ máy di truyền trong tế bào đang trải qua quá trình phát triển. Một tế bào chứa khoảng 30.000 gen, nhưng chỉ biểu hiện khoảng 8.000 hoặc 10.000.
Để minh họa cho tuyên bố trên, thí nghiệm sau đây đã được đề xuất: nhân được lấy từ một tế bào đã được phân biệt với cơ thể của một loài lưỡng cư - ví dụ, một tế bào của niêm mạc ruột - và được cấy vào trong noãn của một con ếch đã được tách ra trước đó .
Hạt nhân mới có tất cả các thông tin cần thiết để tạo ra một sinh vật mới trong điều kiện hoàn hảo; đó là các tế bào của niêm mạc ruột không bị mất bất kỳ gen nào khi trải qua quá trình biệt hóa.
Phân biệt tế bào ở động vật
Sự phát triển bắt đầu bằng thụ tinh. Khi sự hình thành morula xảy ra trong các quá trình phát triển của phôi, các tế bào được coi là totipotent, chỉ ra rằng chúng có khả năng hình thành toàn bộ sinh vật.
Với thời gian trôi qua, morula trở thành phôi bào và các tế bào bây giờ được gọi là đa năng, bởi vì chúng có thể tạo thành các mô của sinh vật. Chúng không thể hình thành các sinh vật hoàn chỉnh bởi vì chúng không có khả năng tạo ra các mô ngoại bào.
Về mặt mô học, các mô cơ bản của một sinh vật là biểu mô, liên kết, cơ bắp và thần kinh.
Khi bạn di chuyển xa hơn, các tế bào là đa năng, bởi vì chúng phân biệt thành các tế bào trưởng thành và chức năng.
Ở động vật - đặc biệt là trong metazoans - có một con đường phát triển di truyền chung thống nhất tính sinh sản của nhóm nhờ một loạt các gen xác định mô hình cụ thể của cấu trúc cơ thể, kiểm soát nhận dạng của các phân đoạn ở trục trước của động vật
Những gen này mã hóa các protein đặc biệt có chung chuỗi axit amin gắn DNA (homeobox trong gen, homodomain trong protein).
Bật và tắt gen
DNA có thể được sửa đổi bởi các tác nhân hóa học hoặc bởi các cơ chế tế bào ảnh hưởng đến việc tạo ra hoặc kìm hãm sự biểu hiện của gen.
Có hai loại nhiễm sắc, được phân loại theo biểu hiện của chúng hay không: euchromatin và heterochromatin. Đầu tiên được tổ chức lỏng lẻo và gen của nó được thể hiện, thứ hai có một tổ chức nhỏ gọn và ngăn chặn truy cập vào máy móc phiên mã.
Nó đã được đề xuất rằng, trong các quá trình biệt hóa tế bào, các gen không cần thiết cho dòng dõi cụ thể đó được làm im lặng dưới dạng các miền bao gồm heterochromatin.
Cơ chế tạo ra các loại tế bào khác nhau
Trong các sinh vật đa bào có một loạt các cơ chế tạo ra các loại tế bào khác nhau trong các quá trình phát triển, chẳng hạn như sự phân tách các yếu tố tế bào chất và giao tiếp tế bào.
Sự phân tách các yếu tố tế bào chất liên quan đến sự phân tách không đồng đều của các yếu tố như protein hoặc RNA thông tin trong các quá trình phân chia tế bào.
Mặt khác, giao tiếp tế bào giữa các tế bào lân cận có thể kích thích sự biệt hóa của một số loại tế bào.
Một quá trình như vậy xảy ra trong sự hình thành các túi nhỏ mắt khi chúng gặp ngoài tử cung của vùng thận và gây ra sự dày lên tạo thành các tấm thấu kính. Chúng gập vào vùng bên trong và tạo thành thấu kính tinh thể.
Mô hình tế bào biệt hóa: mô cơ
Một trong những mô hình được mô tả tốt nhất trong tài liệu là sự phát triển của mô cơ. Mô này phức tạp và bao gồm các tế bào có nhiều nhân có chức năng co bóp.
Các tế bào trung mô làm phát sinh các tế bào myogen, từ đó tạo ra các mô cơ xương trưởng thành.
Để quá trình biệt hóa này bắt đầu, một số yếu tố khác biệt phải có mặt ngăn chặn pha S của chu kỳ tế bào và hoạt động như chất kích thích gen gây ra sự thay đổi.
Khi các tế bào này nhận được tín hiệu, nó bắt đầu chuyển đổi sang các nguyên bào cơ không thể trải qua các quá trình phân chia tế bào. Myoblasts thể hiện các gen liên quan đến sự co cơ, chẳng hạn như các gen mã hóa cho protein actin và myosin.
Các myoblasts có thể hợp nhất với nhau và tạo thành một myotube có nhiều hơn một nhân. Trong giai đoạn này, việc sản xuất các protein khác liên quan đến sự co lại xảy ra, chẳng hạn như troponin và tropomyosin.
Khi các hạt nhân di chuyển đến phần ngoại vi của các cấu trúc này, chúng được coi là một sợi cơ.
Theo mô tả, các tế bào này có protein liên quan đến sự co cơ, nhưng thiếu các protein khác như keratin hoặc hemoglobin.
Làm chủ gen
Sự biểu hiện khác biệt trong các gen nằm dưới sự kiểm soát của "gen chủ". Chúng được tìm thấy trong nhân và kích hoạt sự phiên mã của các gen khác. Như tên của nó, là các yếu tố chính chịu trách nhiệm kiểm soát các gen khác điều khiển các chức năng của chúng.
Trong trường hợp phân biệt cơ bắp, các gen cụ thể là các gen mã hóa cho từng protein liên quan đến sự co cơ và các gen chủ là MyoD và Myf5.
Khi các gen chủ quy định vắng mặt, các gen con không được biểu hiện. Ngược lại, khi có gen chủ, sự biểu hiện của gen mục tiêu bị ép buộc.
Có những gen chủ chỉ đạo sự phân biệt tế bào thần kinh, biểu mô, tim, trong số những người khác.
Phân biệt tế bào ở thực vật
Giống như ở động vật, sự phát triển của thực vật bắt đầu bằng sự hình thành hợp tử bên trong hạt giống. Khi sự phân chia tế bào đầu tiên xảy ra, hai tế bào khác nhau bắt nguồn.
Một trong những đặc điểm của sự phát triển thực vật là sự phát triển liên tục của sinh vật nhờ sự hiện diện liên tục của các tế bào có đặc tính phôi thai. Những vùng này được gọi là mô phân sinh và là cơ quan của sự tăng trưởng vĩnh viễn.
Các con đường khác biệt làm phát sinh ba hệ thống mô có trong thực vật: protoderm bao gồm các mô da, mô phân sinh cơ bản và trao đổi.
Sản phẩm chịu trách nhiệm tạo ra các mô mạch máu trong cây, được hình thành bởi xylem (chất vận chuyển nước và muối hòa tan) và phloem (chất vận chuyển đường và các phân tử khác như axit amin).
Meristems
Các mô phân sinh nằm ở đầu cuống và rễ. Do đó, các tế bào này phân biệt và tạo ra các cấu trúc khác nhau tạo thành cây (lá, hoa, trong số những người khác).
Sự biệt hóa tế bào của các cấu trúc hoa xảy ra tại một thời điểm phát triển xác định và mô phân sinh trở thành "phát quang", từ đó tạo thành các mô phân sinh hoa. Từ đây phát sinh các mảnh hoa được cấu thành bởi cánh hoa, cánh hoa, nhị hoa và mộc.
Những tế bào này được đặc trưng bởi có kích thước nhỏ, hình khối, thành tế bào mỏng nhưng linh hoạt và tế bào chất với mật độ cao và nhiều ribosome.
Vai trò của chất bổ trợ
Phytohormone đóng một vai trò trong các hiện tượng biệt hóa tế bào, đặc biệt là các chất phụ trợ.
Hormone này ảnh hưởng đến sự khác biệt của mô mạch máu trong thân cây. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc áp dụng các chất bổ trợ trong vết thương dẫn đến sự hình thành các mô mạch máu.
Tương tự như vậy, các chất bổ trợ có liên quan đến sự kích thích sự phát triển của các tế bào cambium mạch máu.
Sự khác biệt giữa động vật và thực vật
Quá trình biệt hóa và phát triển tế bào ở thực vật và động vật không xảy ra giống hệt nhau.
Ở động vật, sự di chuyển của các tế bào và mô phải xảy ra để các sinh vật có được cấu trúc ba chiều đặc trưng cho chúng. Ngoài ra, sự đa dạng tế bào cao hơn nhiều ở động vật.
Ngược lại, thực vật không có giai đoạn tăng trưởng chỉ trong giai đoạn đầu đời của cá nhân; chúng có thể tăng kích thước của chúng trong suốt vòng đời của rau.
