تمايز الخلايا: في الحيوانات والنباتات - مادة الاحياء - 2026

و تمايز الخلايا هو ظاهرة تدريجية حيث خلايا multipotential الكائنات تحقيق خصائص محددة معينة. يحدث أثناء عملية التطوير والتغيرات الجسدية والوظيفية واضحة. من الناحية المفاهيمية ، يحدث التمايز في ثلاث مراحل: التحديد ، والتمايز نفسه ، والنضج.

تحدث هذه العمليات الثلاث المذكورة بشكل مستمر في الكائنات الحية. في المرحلة الأولى من التحديد ، يتم تخصيص الخلايا متعددة القدرات في الجنين لنوع خلية محدد ؛ على سبيل المثال ، خلية عصبية أو خلية عضلية. في التمايز ، تبدأ الخلايا في التعبير عن خصائص النسب.

أخيرًا ، يحدث النضج في المراحل الأخيرة من العملية ، حيث يتم اكتساب خصائص جديدة تؤدي إلى ظهور خصائص في الكائنات الحية الناضجة.

تمايز الخلايا هو عملية يتم تنظيمها بشكل صارم ودقيق من خلال سلسلة من الإشارات التي تشمل الهرمونات والفيتامينات والعوامل المحددة وحتى الأيونات. تشير هذه الجزيئات إلى بدء مسارات الإشارات داخل الخلية.

قد تحدث التعارضات بين عمليات انقسام الخلايا والتمايز ؛ لذلك ، تصل التنمية إلى نقطة حيث يجب أن يتوقف الانتشار للسماح بالتمايز.

الخصائص العامة

تتضمن عملية تمايز الخلايا التغيير في شكل الخلية وهيكلها ووظيفتها في سلالة معينة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعني الحد من جميع الوظائف المحتملة التي يمكن أن تمتلكها الخلية.

يخضع التغيير للجزيئات الرئيسية ، بين هذه البروتينات ورسول معين RNAs. التمايز الخلوي هو نتاج التعبير الخاضع للرقابة والتفاضل لجينات معينة.

لا تنطوي عملية التمايز على فقدان الجينات الأولية ؛ ما يحدث هو قمع في أماكن معينة للآلية الوراثية في الخلية التي تمر بعملية التطور. تحتوي الخلية على حوالي 30000 جين ، لكنها تعبر فقط عن 8000 إلى 10000.

لتمثيل البيان السابق ، تم اقتراح التجربة التالية: نواة خلية متباينة بالفعل عن جسم برمائي - على سبيل المثال ، خلية من الغشاء المخاطي للأمعاء - تؤخذ وتزرع في بويضة ضفدع تم استخلاص نواتها مسبقًا.

تحتوي النواة الجديدة على جميع المعلومات اللازمة لتكوين كائن حي جديد في حالة ممتازة ؛ أي أن خلايا الغشاء المخاطي المعوي لم تفقد أي جينات عند خضوعها لعملية التمايز.

تمايز الخلايا في الحيوانات

يبدأ التطور بالإخصاب. عندما يحدث تكوين التوتية في عمليات تطور الجنين ، تعتبر الخلايا كاملة القدرة ، مما يشير إلى أنها قادرة على تكوين الكائن الحي بأكمله.

بمرور الوقت ، تصبح التوتية أريمية ، وتسمى الخلايا الآن متعددة القدرات لأنها يمكن أن تشكل أنسجة الجسم. لا يمكنهم تكوين الكائن الحي الكامل لأنهم غير قادرين على تكوين أنسجة جنينية إضافية.

من الناحية النسيجية ، فإن الأنسجة الأساسية للكائن الحي هي النسيج الظهاري والضام والعضلي والعصبي.

مع تقدم الخلايا أكثر ، تكون متعددة القدرات ، لأنها تتمايز إلى خلايا ناضجة وعملية.

في الحيوانات - على وجه التحديد في metazoans - هناك مسار مشترك للتطور الجيني الذي يوحد نشأة المجموعة بفضل سلسلة من الجينات التي تحدد النمط المحدد لهياكل الجسم ، وتتحكم في هوية الأجزاء في المحور الأمامي الخلفي. من الحيوان.

ترمز هذه الجينات لبروتينات معينة تشترك في تسلسل الأحماض الأمينية المرتبطة بالحمض النووي (homeobox في الجين ، homodomain في البروتين).

تشغيل الجينات وإيقافها

يمكن تعديل الحمض النووي عن طريق العوامل الكيميائية أو الآليات الخلوية التي تؤثر - تحرض أو تقمع - التعبير عن الجينات.

هناك نوعان من الكروماتين مصنّفان حسب تعبيرهما من عدمه: كروماتين حقيقي وكروماتين مغاير. الأول منظم بشكل فضفاض ويتم التعبير عن جيناته ، والأخير لديه تنظيم مضغوط ويمنع الوصول إلى آلية النسخ.

لقد تم اقتراح أنه في عمليات التمايز الخلوي ، يتم إسكات الجينات غير المطلوبة لهذا النسب المحدد في شكل مجالات مكونة من الهيتروكروماتين.

الآليات التي تنتج أنواعًا مختلفة من الخلايا

توجد في الكائنات متعددة الخلايا سلسلة من الآليات التي تنتج أنواعًا مختلفة من الخلايا في عمليات التطور ، مثل إفراز العوامل السيتوبلازمية والتواصل الخلوي.

ينطوي الفصل بين العوامل السيتوبلازمية على الفصل غير المتكافئ لعناصر مثل البروتينات أو الرنا المرسال في عمليات انقسام الخلايا.

من ناحية أخرى ، يمكن أن يؤدي الاتصال الخلوي بين الخلايا المجاورة إلى تحفيز التمايز بين أنواع الخلايا المختلفة.

تحدث هذه العملية في تكوين حويصلات العين عندما تلتقي بالأديم الظاهر لمنطقة الرأس وتسبب سماكة تشكل ألواح العدسة. هذه تطوي إلى المنطقة الداخلية وتشكل العدسة.

نموذج تمايز الخلايا: الأنسجة العضلية

أحد أفضل النماذج الموصوفة في الأدبيات هو تطوير الأنسجة العضلية. هذا النسيج معقد ويتكون من خلايا ذات نوى متعددة وظيفتها الانقباض.

تؤدي الخلايا الوسيطة إلى ظهور الخلايا العضلية ، والتي بدورها تؤدي إلى نضوج أنسجة العضلات الهيكلية.

لكي تبدأ عملية التمايز هذه ، يجب وجود عوامل تمايز معينة تمنع المرحلة S من دورة الخلية وتعمل كمحفزات للجينات التي تسبب التغيير.

عندما تتلقى هذه الخلايا الإشارة ، فإنها تبدأ في التحول نحو الخلايا العضلية التي لا يمكن أن تخضع لعمليات انقسام الخلايا. تعبر الخلايا العضلية العضلية عن جينات مرتبطة بانقباض العضلات ، مثل تلك التي تشفر الأكتين وبروتينات الميوسين.

يمكن أن تندمج Myoblasts مع بعضها البعض وتشكل أنبوبًا عضليًا مع أكثر من نواة. في هذه المرحلة ، يحدث إنتاج بروتينات أخرى مرتبطة بالتقلص ، مثل تروبونين وتروبوميوسين.

عندما تتحرك النوى نحو الجزء المحيطي من هذه الهياكل ، فإنها تعتبر ألياف عضلية.

كما هو موصوف ، تحتوي هذه الخلايا على بروتينات مرتبطة بانقباض العضلات ، ولكنها تفتقر إلى البروتينات الأخرى مثل الكيراتين أو الهيموجلوبين.

جينات رئيسية

يخضع التعبير التفاضلي في الجينات لسيطرة "الجينات الرئيسية". توجد هذه في النواة وتنشط نسخ الجينات الأخرى. كما يشير اسمها ، فهي عوامل رئيسية مسؤولة عن التحكم في الجينات الأخرى من خلال توجيه وظائفها.

في حالة تمايز العضلات ، فإن الجينات المحددة هي تلك التي ترمز لكل من البروتينات المشاركة في تقلص العضلات ، والجينات الرئيسية هي MyoD و Myf5.

عندما تكون الجينات الرئيسية التنظيمية مفقودة ، لا يتم التعبير عن الجينات التابعة. في المقابل ، عندما يكون الجين الرئيسي موجودًا ، يتم إجبار التعبير عن الجينات المستهدفة.

هناك جينات رئيسية توجه تمايز الخلايا العصبية والظهارية والقلبية وغيرها.

تمايز الخلايا في النباتات

كما هو الحال في الحيوانات ، يبدأ نمو النبات بتكوين زيجوت داخل البذرة. عندما يحدث الانقسام الأول للخلية ، تنشأ خليتان مختلفتان.

تتمثل إحدى خصائص تطور النبات في النمو المستمر للكائن الحي بفضل الوجود المستمر للخلايا التي لها طابع جنيني. تُعرف هذه المناطق باسم meristems وهي أعضاء للنمو الدائم.

تؤدي مسارات التمايز إلى نشوء أنظمة الأنسجة الثلاثة الموجودة في النباتات: الأديم الأولي الذي يشمل أنسجة الجلد ، والأديم الإنشائي الأساسي ، والتبادل.

يعتبر Prochange مسؤولاً عن نشوء النسيج الوعائي في النبات ، والذي يتكون من نسيج الخشب (ناقل الماء والأملاح الذائبة) واللحاء (ناقل السكريات والجزيئات الأخرى مثل الأحماض الأمينية).

Meristems

توجد Meristems على أطراف السيقان والجذور. وبالتالي ، فإن هذه الخلايا تتمايز وتنتج الهياكل المختلفة التي تتكون منها النباتات (الأوراق ، والزهور ، وغيرها).

يحدث التمايز الخلوي لهياكل النباتات في مرحلة معينة من التطور ويصبح النسيج الإنشائي "نورة" والتي بدورها تشكل الإنشائات الزهرية. من هنا تنشأ القطع الزهرية المكونة من الكؤوس والبتلات والأسدية والكاربيل.

تتميز هذه الخلايا بصغر حجمها وشكلها المكعب وجدار خلوي رقيق ولكنه مرن وسيتوبلازم عالي الكثافة والعديد من الريبوسومات.

دور الأكسينات

للهرمونات النباتية دور في ظواهر التمايز الخلوي ، وخاصة الأكسينات.

يؤثر هذا الهرمون على تمايز الأنسجة الوعائية في الساق. أظهرت التجارب أن تطبيق الأكسينات على الجرح يؤدي إلى تكوين أنسجة الأوعية الدموية.

وبالمثل ، ترتبط الأكسينات بتحفيز نمو خلايا الكامبيوم الوعائية.

الاختلافات بين الحيوانات والنباتات

لا تحدث عملية تمايز الخلايا وتطورها في النباتات والحيوانات بشكل متماثل.

يجب أن تحدث حركات الخلايا والأنسجة في الحيوانات حتى تكتسب الكائنات الحية شكلاً ثلاثي الأبعاد يميزها. علاوة على ذلك ، فإن تنوع الخلايا أعلى بكثير في الحيوانات.

في المقابل ، لا تتمتع النباتات بفترات نمو فقط في المراحل الأولى من حياة الفرد ؛ يمكن أن يزداد حجمها طوال عمر النبات.

المراجع

1. كامبل ، NA ، & Reece ، JB (2007). مادة الاحياء. عموم أمريكا الطبية Ed.
2. Cediel، JF، Cárdenas، MH، & García، A. (2009). دليل علم الأنسجة: الأنسجة الأساسية. جامعة روزاريو.
3. هول ، جي إي (2015). كتاب جايتون وهال للكتاب الإلكتروني لعلم وظائف الأعضاء الطبي. العلوم الصحية Elsevier.
4. بالوميرو ، ج. (2000). دروس في علم الأجنة. جامعة أوفييدو.
5. وولبرت ، إل (2009). مبادئ التنمية. عموم أمريكا الطبية Ed.