Vo vývojovej biológii vedci používajú rôzne pojmy na opis rôznych vývojových procesov. Diferenciácia buniek a proces morfogenéza sú pojmy odkazujúce na dva rôzne procesy vo vývoji.
Pri definovaní morfogenézy a diferenciácie buniek pomáha študovať príklady každého z nich.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Diferenciácia a morfogenéza predstavujú dva rôzne pojmy, ktoré sa zaoberajú vývojom biologických organizmov. Diferenciácia sa vzťahuje na to, ako sa bunky špecializujú, zatiaľ čo morfogenéza sa vzťahuje na vývoj foriem živých organizmov.
Definícia morfogenézy
The proces morfogenézy sa týka vývoja foriem v živých organizmoch. To sa týka tvaru, veľkosti a prepojiteľnosti vyvíjajúcich sa foriem.
Vedci používajú matematiku na určenie zmien rýchlosti rastu, ktoré ovplyvňujú vyvíjajúce sa tvary organizmu. Tieto zmeny vo formách môžu pokrývať tak individuálny vývoj, ako aj vývojový vývoj naprieč druhmi. Vzhľadom na obrovskú možnosť, koľko tvarov je možné v organizme vytvoriť, má zmysel, že v morfogenéze zohrávajú úlohu obmedzenia ako čas, tlak a priestor.
Bunková morfogenéza sa týka veľkosti, tvaru, polohy a počtu buniek.
Príklady morfogenézy
Keď sa snažíte definovať morfogenézu, pomáha použiť príklad morfogenézy. Jedným z takýchto príkladov morfogenézy by bol rast rastlín a to, ako nové rastliny menia tvar tak, aby bol buď priamy, alebo sa krútil alebo rozvetvoval.
U ľudí črevá poskytujú a príklad morfogenézy. Spôsob, akým sa ľudské črevá krútia a skladajú, aby zapadli do tela, je jedným zo spôsobov uvažovania o vývoji morfogenézy.
Ľudský mozog dáva pozoruhodný príklad morfogenézy kvôli svojim „vráskam“ alebo záhybom. U ľudského plodu je mozog porovnateľne hladký. Ale v priebehu zdravého vývoja má skladanie výsledky vďaka geometrickému priestoru, v ktorom mozog rastie. Ďalším príkladom morfogenézy je rozvetvenie v ľudskej obličke.
Posledný výskum sa snaží pochopiť, ako gény ovplyvňujú geometriu a tvary meniace sa v biologických organizmoch.
Čo je to diferenciácia?
Okrem procesu morfogenézy diferenciácia je termín bežne používaný v bunkovej a vývojovej biológii. Bunková diferenciácia označuje proces, ktorým sa bunky špecializujú na rôzne typy s rôznymi funkciami. Na rozdiel od procesu morfogenézy k diferenciácii dochádza na bunkovej úrovni a je riadená transkripčnými faktormi.
Tkanivá potrebujú banku kmeňové bunky poskytnúť zálohu v prípade straty bunky. Transkripčné faktory sú proteíny, ktoré obsahujú pokyny alebo pokyny na vývoj kmeňových buniek. Kmeňové bunky budú produkovať množinu dcérskych buniek (alebo progenitorových buniek), ktoré sa môžu diferencovať, aby vytvorili konkrétne tkanivo, a ďalšiu množinu dcérskych buniek, ktorá udržuje skupinu kmeňových buniek.
Príklad diferenciácie
V ľudskom tele sú bunky neustále vyzývané k diferenciácii špecializované bunky s jedinečnými funkciami. Jedným z takýchto príkladov je pľúcna bazálna bunka. Táto bunka sa môže diferencovať tak, že sa z nej stane sekrečná bunka lemujúca pľúcne tkanivo.
Na umožnenie tejto diferenciácie fungujú transkripčné faktory. V prípade pľúcnej bazálnej bunky triedi transkripčný faktor „zrnitá hlava 2“ proces, ktorý bude trvať, kým bude bunka prerastená do riasiniek.
Bunky sa môžu diferencovať na množstvo ďalších typov buniek, ako napr kardiomyocyty (srdcové bunky), neuróny, kostrové myocyty a tak ďalej.
Dôsledky pre medicínu
Diferenciácia buniek a proces morfogenézy zohrávajú pri vývoji organizmov obrovské úlohy. Vedci dúfajú, že lepšie pochopia obidve tieto disciplíny, aby pomohli pri poskytovaní nové liečebné postupy.
Jedna nová cesta výskumu spočíva v odhalení toho, ako gény kódujú geometriu, čo umožňuje lepšie pochopenie pôvodu morfogenézy. Bude to zahŕňať multidisciplinárny prístup biológov, fyzikov a matematikov.
Pokiaľ ide o diferenciáciu buniek na špecializované bunkyVedci dúfajú, že odhalia, ako riadiť bunkovú diferenciáciu s cieľom bojovať proti chorobám spojeným s konkrétnymi typmi buniek. Jedným z takýchto príkladov je Huntingtonova choroba.
Ďalším významným príkladom je príklad terapia kmeňovými bunkami na rakovinu a iné choroby. Vedci dúfajú, že nasmerujú bunkovú diferenciáciu bez potreby darcov kostnej drene. Makulárna degenerácia oka predstavuje ďalší príklad, v ktorom by mohli byť bunky epitelu pigmentované v sietnici proliferované in vitro, aby nahradili bunky stratené u starnúcich pacientov.
V laboratóriu je možné riadiť bunkovú diferenciáciu. Dúfajme, že keď sa učitelia naučia riadiť tento proces, budú môcť zachraňovať a zlepšovať životy.