SỰ PHÂN HÓA TẾ BÀO: Ở ĐỘNG VẬT VÀ THỰC VẬT - SINH HỌC - 2025

Sự phân hóa tế bào là hiện tượng diễn ra dần dần, nhờ đó các tế bào đa năng của sinh vật đạt được những đặc điểm cụ thể nhất định. Nó xảy ra trong quá trình phát triển và những thay đổi về thể chất và chức năng là hiển nhiên. Về mặt khái niệm, sự khác biệt xảy ra trong ba giai đoạn: xác định, bản thân khác biệt và trưởng thành.

Ba quá trình được đề cập này xảy ra liên tục trong sinh vật. Trong giai đoạn xác định đầu tiên, các tế bào đa năng trong phôi được gán cho một loại tế bào xác định; ví dụ, một tế bào thần kinh hoặc một tế bào cơ. Trong quá trình biệt hóa, các tế bào bắt đầu biểu hiện các đặc điểm của dòng.

Cuối cùng, sự trưởng thành xảy ra trong giai đoạn cuối của quá trình, nơi các đặc tính mới được thu nhận dẫn đến sự xuất hiện của các đặc điểm ở các sinh vật trưởng thành.

Sự biệt hóa tế bào là một quá trình được điều chỉnh rất nghiêm ngặt và chính xác bởi một loạt các tín hiệu bao gồm các hormone, vitamin, các yếu tố cụ thể và thậm chí cả các ion. Các phân tử này chỉ ra sự khởi đầu của các con đường tín hiệu trong tế bào.

Xung đột có thể xảy ra giữa các quá trình phân chia và biệt hóa tế bào; do đó, sự phát triển đạt đến một điểm mà sự gia tăng 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 dạng, cấu trúc và chức năng của tế bào trong một dòng 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 điều chỉnh bởi các phân tử chính, giữa các protein này và các RNA thông tin cụ thể. Sự khác biệt của tế bào là sản phẩm của sự biểu hiện có kiểm soát và khác biệt của một số gen nhất định.

Quá trình biệt hóa không liên quan đến việc mất các gen ban đầu; những gì xảy ra là sự kìm hãm ở những vị trí 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 nó chỉ biểu hiện khoảng 8.000 đến 10.000.

Để minh chứng cho tuyên bố trước đó, thí nghiệm sau đã được đề xuất: nhân của một tế bào đã được phân biệt với cơ thể của một loài lưỡng cư - ví dụ, một tế bào từ niêm mạc ruột - được lấy và cấy vào noãn của một con ếch mà nhân của chúng đã được chiết xuất trước đó. .

Hạt nhân mới có tất cả thông tin cần thiết để tạo ra một sinh vật mới trong tình trạng hoàn hảo; nghĩa là, các tế bào niêm mạc ruột không bị mất bất kỳ gen nào khi trải qua quá trình biệt hóa.

Sự phân hóa tế bào ở động vật

Sự phát triển bắt đầu bằng sự thụ tinh. Khi sự hình thành phôi dâu xảy ra trong quá trình phát triển của phôi, các tế bào được coi là toàn năng, điều này chỉ ra rằng chúng có khả năng hình thành toàn bộ sinh vật.

Theo thời gian, phôi dâu trở thành phôi dâu, và các tế bào bây giờ được gọi là đa năng vì chúng có thể hình thành các mô của cơ thể. Chúng không thể hình thành cơ thể hoàn chỉnh vì chúng không có khả năng tạo ra các mô ngoài phôi.

Về mặt mô học, các mô cơ bản của một sinh vật là biểu mô, liên kết, cơ và thần kinh.

Khi các tế bào tiến bộ hơn nữa, chúng là đa năng, bởi vì chúng phân hóa thành các tế bào trưởng thành và có chức năng.

Ở các loài động vật - đặc biệt là ở loài metazoans - có một con đường phát triển di truyền chung thống nhất hệ thống sinh dục của nhóm nhờ một loạt các gen xác định kiểu cấu trúc cơ thể cụ thể, kiểm soát sự nhận dạng của các đoạn trong trục trước-sau. của động vật.

Các gen này mã hóa cho các protein cụ thể có chung trình tự axit amin liên kết DNA (hộp nội địa 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 - gây ra hoặc kìm hãm - sự biểu hiện của các gen.

Có hai loại nhiễm sắc, được phân loại theo sự biểu hiện của chúng: euchromatin và dị nhiễm sắc. Loại thứ nhất được tổ chức lỏng lẻo và các gen của nó được biểu hiện, loại thứ hai có một tổ chức nhỏ gọn và ngăn cản việc tiếp cận với bộ máy phiên mã.

Người ta đã đề xuất rằng, trong quá trình phân hóa tế bào, các gen không cần thiết cho dòng dõi cụ thể đó sẽ bị tắt tiếng ở dạng vùng được tạo thành từ dị nhiễm sắc.

Cơ chế tạo ra các loại tế bào khác nhau

Ở 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 chế tiết các yếu tố tế bào chất và giao tiếp tế bào.

Sự phân ly của 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 quá trình phân chia tế bào.

Mặt khác, giao tiếp tế bào giữa các tế bào lân cận có thể kích thích sự phân hóa của nhiều loại tế bào khác nhau.

Quá trình này xảy ra trong sự hình thành các túi mắt khi chúng gặp lớp biểu bì của vùng cephalic và gây ra sự dày lên tạo thành các tấm thủy tinh thể. Những nếp gấp này vào vùng bên trong và tạo thành thấu kính.

Mô hình biệt hóa tế bào: mô cơ

Một trong những mô hình được mô tả tốt nhất trong tài liệu là sự phát triển của mô cơ. Mô này rất phức tạp và bao gồm các tế bào có nhiều nhân có chức năng là co bóp.

Các tế bào trung mô làm phát sinh các tế bào nguyên sinh, do đó tạo ra các mô cơ xương trưởng thành.

Để quá trình biệt hóa này bắt đầu, các yếu tố biệt hóa nhất định phải có mặt ngăn cản pha S của chu kỳ tế bào và hoạt động như chất kích thích các gen gây ra sự thay đổi.

Khi các tế bào này nhận được tín hiệu, nó sẽ bắt đầu chuyển đổi đối với các nguyên bào không thể trải qua quá trình phân chia tế bào. Myoblasts biểu hiện các gen liên quan đến sự co cơ, chẳng hạn như các gen mã hóa các protein actin và myosin.

Các myoblasts có thể hợp nhất với nhau và tạo thành một myotube với nhiều hơn một hạt 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 nhân di chuyển về phía ngoại vi của các cấu trúc này, chúng được coi là một sợi cơ.

Như đã mô tả, những 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 gen nằm dưới sự kiểm soát của "gen chủ". Chúng được tìm thấy trong nhân và kích hoạt quá trình phiên mã của các gen khác. Như tên của chúng đã chỉ ra, chúng là nhân tố chính chịu trách nhiệm kiểm soát các gen khác bằng cách chỉ đạo các chức năng của chúng.

Trong trường hợp phân biệt cơ, các gen cụ thể là những gen mã hóa cho từng protein liên quan đến quá trình co cơ và các gen chính là MyoD và Myf5.

Khi thiếu gen chủ điều hòa, gen dưới xương ức không được biểu hiện. Ngược lại, khi gen chủ có mặt thì sự biểu hiện của các gen mục tiêu bị cưỡng bức.

Có những gen chính chỉ đạo sự khác biệt của tế bào thần kinh, biểu mô, tim, và những gen khác.

Sự phân hóa tế bào ở thực vật

Cũng như ở động vật, sự phát triển của thực vật bắt đầu bằng sự hình thành hợp tử bên trong hạt. Khi lần phân bào đầu tiên xảy ra, hai tế bào khác nhau bắt nguồn.

Một trong những đặc điểm của sự phát triển của thực vật là sự lớn lên liên tục của sinh vật nhờ sự xuất hiện liên tục của các tế bào có đặc tính phôi. Những vùng này được gọi là mô phân sinh và là cơ quan của sự phát triển vĩnh viễn.

Các con đường biệt hóa làm phát sinh ba hệ thống mô có trong thực vật: nguyên sinh chất bao gồm các mô bì, mô phân sinh cơ bản và mô trao đổi.

Trao đổi chất chịu trách nhiệm về nguồn gốc của mô mạch trong thực vật, 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).

Mô phân sinh

Mô phân sinh nằm ở ngọn của thân và rễ. Do đó, các tế bào này biệt hóa và tạo ra các cấu trúc khác nhau tạo nên thực vật (lá, hoa, và các cấu trúc khác).

Sự phân hóa tế bào của các cấu trúc thực vật xảy ra ở một thời điểm nhất định trong quá trình phát triển và mô phân sinh trở thành “chùm hoa”, đến lượt nó, hình thành nên mô phân sinh hoa. Từ đây phát sinh các mảnh hoa gồm có lá đài, cánh hoa, nhị hoa và lá noãn.

Các tế bào này có đặc điểm là có kích thước nhỏ, hình khối, thành tế bào mỏng nhưng linh hoạt, tế bào chất có mật độ cao và nhiều ribosome.

Vai trò của auxin

Phytohormone có vai trò trong các hiện tượng phân hóa tế bào, đặc biệt là auxin.

Hormone này ảnh hưởng đến sự khác biệt của mô mạch trong thân cây. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc sử dụng auxin vào vết thương dẫn đến sự hình thành mô mạch.

Tương tự như vậy, các auxin có liên quan đến việc kích thích sự phát triển của các tế bào cambium có mạch.

Sự khác biệt giữa động vật và thực vật

Quá trình phân hóa và phát triển tế bào ở thực vật và động vật không diễn ra giống nhau.

Các chuyển động của tế bào và mô phải xảy ra ở động vật để sinh vật có được cấu trúc ba chiều đặc trưng cho chúng. Hơn nữa, tính đa dạng của tế bào cao hơn nhiều ở động vật.

Ngược lại, thực vật không có thời kỳ sinh trưởng chỉ trong giai đoạn đầu của cuộc đời cá thể; chúng có thể tăng kích thước trong suốt thời gian tồn tại của cây.

Người giới thiệu

1. Campbell, NA và Reece, JB (2007). Sinh học . Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Hướng dẫn sử dụng Mô học: Mô cơ bản. Đại học Rosario.
3. Hall, JE (2015). Sách điện tử về sinh lý y học Guyton và Hall. Khoa học sức khỏe Elsevier.
4. Palomero, G. (2000). Bài học về phôi học. Đại học Oviedo.
5. Wolpert, L. (2009). Nguyên tắc phát triển. Panamerican Medical Ed.