細胞分化に関与する要因

中 細胞分化 多細胞生物では、細胞が特殊化され、神経、筋肉、血球などの役割を果たします。 細胞分化の誘発に関与する要因には、 細胞シグナル伝達、環境の影響と生物の発達のレベル。

基本的な細胞分化は、精子細胞が卵子を受精させた後に起こります。 接合子 一定のサイズに達します。 その時点で、接合子はさまざまな細胞型の発達を開始し、特殊な機能を担うために分化した細胞を必要とします。

細胞分化の根底にあるメカニズムは 遺伝子発現. 遺伝子コードは精子細胞によって受精した元の卵細胞からコピーされたため、生物のすべての細胞は同一の遺伝子セットを持っています。 特殊な機能を担うために、細胞はその遺伝暗号の一部の遺伝子のみを発現または使用し、残りは無視します。

たとえば、分化して肝細胞になる細胞は、 肝細胞 遺伝子、および他のすべての肝細胞は、同じ肝臓遺伝子のセットを使用します。 それらは一緒に分化して肝臓を形成します。

細胞分化は3つの状況で起こります：

• ザ・ 成長 未熟な生物の成虫への変換。
  
• 正常 売上高 成熟した生物の血球のような細胞の。
• ザ・ 修復 特殊な細胞を交換する必要がある場合の損傷した組織の。

いずれの場合も、細胞シグナル伝達は、どのタイプの特殊な細胞が必要かを細胞に知らせます。 未分化細胞は、生物のニーズを満たすために対応する遺伝子を発現します。

真核細胞の遺伝暗号は、 核. DNAは核を離れることができないため、細胞は発現させたい遺伝子をコピーする必要があります。

メッセンジャーRNA （mRNA） DNAに付着し、関連する遺伝子をコピーします。 mRNAは核の外に移動し、細胞質に浮かんでいるリボソームまたは小胞体に付着しているリボソームに遺伝的指示をもたらすことができます。 ザ・ リボソーム 発現された遺伝子によってコードされるタンパク質を生成します。

細胞が受け取る信号、環境の影響、細胞の発達段階に応じて、遺伝子発現のプロセスはどの段階でもブロックできます。 遺伝子によってコードされたタンパク質が生物によって必要とされない場合、mRNAは遺伝子をコピーせず、遺伝子発現プロセスは開始されません。

mRNAが遺伝子をコピーした後でも、mRNA分子が核から出ることをブロックされたり、リボソームに到達できない場合があります。 mRNAがコピーされたものを送達したとしても、リボソームは必要なタンパク質を生成しない可能性があります

生物には、細胞が必要な特殊な分化細胞に成長することを保証するいくつかの方法があります。

体内の細胞分化を促進する重要な要因は、タンパク質の製造です。 細胞は、どの遺伝子が発現され、どのタンパク質が発現された遺伝子にコードされているかに応じて分化することができます。 生成されたタンパク質は、分化した細胞がそれらの特殊な機能を実行するのを助け、細胞シグナル伝達を通じて他の細胞に何をしているのかを伝えさせます。

細胞分化に影響を与える可能性のあるさらなるメカニズムは 非対称分離 に 細胞分裂. 特殊なタンパク質などの物質が細胞の一端に集まります。 細胞が分裂すると、一方の娘細胞はもう一方の娘細胞よりも多くの特殊なタンパク質を持っています。 タンパク質の分布が異なるため、細胞は異なる種類の細胞になります。

細胞が分化するにつれて、それがとることができる特殊化のタイプはより制限されます。 胚性 幹細胞 最初は任意のタイプの細胞になることができますが、細胞が成熟して特殊な役割を担うと、多くの場合、それはもはや変化できなくなります。 胚性幹細胞は 全能性 完全に分化した成熟した特殊な細胞は、特殊な機能しか実行できませんが、細胞は依然として任意の役割を担うことができるためです。

遺伝子発現は細胞の特殊化に関与しますが、基本的な細胞は特殊化された機能を引き受けることができなければなりません。 分化と細胞の特殊化を行う前に、適切な種類の細胞が利用可能である必要があります。 非対称分離は、そのような異なるタイプの細胞を生成する可能性があります。 全能性胚性細胞は、3つのタイプの1つになります 多能性 最終的にさまざまな体組織に分化する細胞。

多能性細胞の3つのタイプは次のとおりです。

• 内胚葉 細胞は呼吸器や消化管の内壁になり、肝臓や膵臓などの主要な腺の多くを形成します。
  
• 中胚葉 細胞は分化して筋肉、骨、結合組織、心臓を形成します。
• 外胚葉 細胞は皮膚と神経を形成します。

細胞シグナル伝達はいくつかの異なる細胞型の生成と細胞に責任がありますが 特殊化、非対称分離は、細胞発達の開始時に作用して、多能性を生成します 細胞。

DNA転写 mRNAは、mRNAが細胞の一方の端で特定のタンパク質を生成し、もう一方の端で異なるタンパク質を生成するように行われます。 細胞分裂は2つの異なるタイプの娘細胞をもたらし、それは異なる専門分野の細胞を生産し続けることができます。

多能性細胞の細胞分化に影響を与える内部メカニズムは、主に細胞シグナル伝達に基づいています。 細胞は、どのタイプの細胞またはどの種類のタンパク質が必要かを知らせる化学信号を受け取ります。

細胞シグナル伝達メカニズムは次のとおりです。

• 拡散、細胞は組織全体に広がる化学物質を放出します。
• 直接連絡、細胞は細胞膜に特別な化学物質を持っています。
• ギャップ結合、シグナル伝達化学物質が1つのセルから別のセルに直接通過できる。

細胞は継続的にその活動に関する化学メッセージを送信し、何についての信号を受信します 彼らのすぐ近く、彼らがいる組織、そして体内で起こっています 大。 これらのシグナルは細胞の特殊化に影響を与える主要な要因であり、細胞のシグナル伝達は体内の細胞分化を促進する重要な要因です。

細胞は特定の化学信号に敏感になります。 受容体 彼らの細胞膜に。 受容体は、細胞の種類、細胞がどのように発達したか、どの遺伝子が発現しているかによって異なります。 受容体が活性化されると、細胞はさらに分化します。

細胞が近くの多くの細胞に信号を送るとき、それは細胞が埋め込まれている組織を通して拡散する化学物質を放出します。 化学信号は、周囲の細胞の細胞膜にある受容体によって捕捉され、各細胞内で応答を引き起こします。 これらの応答は、細胞を次のように分化させるのに役立ちます 組織を構築します.

たとえば、肝臓の一部となる細胞は、近くの細胞の対応する受容体をトリガーする化学物質を放出し、その場所にあるすべての細胞が分化して肝臓細胞になります。 肝臓組織が形成されると、さらなる細胞シグナル伝達がいくつかの細胞をトリガーして、管細胞または結合組織に分化させます。 最終的に、分化した細胞は完全で機能的な肝臓を形成します。

生物が必要とする特殊な細胞に成長するために、細胞はそれらのすぐ近くにある他の細胞が何をしているのかを知る必要があります。 細胞間の接触および細胞間のギャップ結合のための特別な受容体は、隣接する細胞間の信号の直接交換を容易にします。 細胞は、周囲が分化した特殊化に対応していることを確認できます。

に 細胞間シグナル伝達、細胞の表面に特別に形成された受容体タンパク質は、隣接する細胞膜の対応するタンパク質と一致します。 細胞が接触すると、2つのタンパク質が結合し、一方の細胞からもう一方の細胞に信号がトリガーされます。 信号は細胞膜を通過して細胞に入り、そこで特定の細胞の挙動を引き起こします。

たとえば、皮膚細胞は周囲に他の皮膚細胞があることを確認する必要がありますが、一部の皮膚細胞はその下にある下層組織の細胞を持っています。 細胞間シグナル伝達により、細胞は周囲の環境が分化と一致することを保証できます。

ギャップ結合は、隣接する細胞間の特別なリンクであり、メッセージとして機能するタンパク質の簡単で直接的な交換を可能にします。 ギャップ結合を使用して、細胞は 彼らの活動を調整する信号を交換します すばやく簡単に。

例えば、 神経細胞 ギャップ結合を使用して神経経路を確立し、ギャップ結合により細胞を分化させます 皮膚、脊髄、または 脳。

細胞シグナル伝達とその結果生じる細胞分化は、多くのステップを伴う複雑なプロセスです。 信号は生成され、伝播され、受信され、作用される必要があります。 セル信号から生じるトリガーは、期待どおりに機能する必要があります。 ステップのいずれかを混乱させる要因は、細胞の分化に影響を与え、生物に変化を引き起こす可能性があります。

細胞のシグナル伝達と細胞分化に影響を与え、破壊する可能性のある要因には、栄養素の不足が含まれます。 細胞が構成要素を欠いているためにタンパク質を生成できない場合、それは分化することができません。 遺伝暗号の突然変異は別の問題です。

DNAに欠陥があるか、転写が間違っていると、シグナル伝達と分化のプロセスが中断されます。 これらに加えて、シグナル伝達化学物質がブロックされているか、細胞受容体が非シグナル伝達化学結合で満たされている場合、シグナル伝達プロセスは適切に機能しません。

細胞のシグナル伝達、遺伝子発現、細胞分化に影響を与える可能性のある生物の環境からの影響は、プロセスを変化、停止、または混乱させる可能性があります。 いくつかの環境要因は、適応のために生物によって使用され、いくつかは病気と戦うために使用され、いくつかは生物を傷つけたり殺したりすることができます。

たとえば、環境温度は一部の生物の発達に影響を与える可能性があります。 高温は細胞の成長とその分化を加速し、低温は細胞の成長を遅らせるか停止させます。

薬は有害な細胞分化を妨害する可能性があります。 たとえば、薬は無制限の腫瘍増殖のプロセスステップの1つをブロックし、対応する遺伝子の発現を停止させることができます。

損傷は遺伝子発現に影響を及ぼし、損傷を修復するために必要な細胞の種類に影響を与える可能性があります。 ウイルスと バクテリア 細胞分化に影響を与える可能性があります。 たとえば、母親が風疹などの病気に感染している場合、発育中の胎児はその細胞分化に影響を及ぼし、先天性欠損症を発症する可能性があります。

最後に、有毒な化学物質は細胞の分化に影響を与える可能性があります。 シグナル伝達化学物質を攻撃または遮断する物質、または細胞膜上のシグナル受容体の位置を遮断する物質は、シグナル伝達活性を停止し、細胞分化に影響を与える可能性があります。

これらの環境要因の場合、生物は適応するか、内部プロセスを変更することによって応答しようとします。 適応 は環境の影響の一部に効果的ですが、他の人にとっては、生物は生き残っても欠陥を示したり、生物が死んだりする可能性があります。