Hücre Farklılaşmasında Yer Alan Faktörler

Sırasında hücre farklılaşması çok hücreli organizmalarda hücreler özelleşir ve sinir, kas ve kan hücreleri gibi roller üstlenir. Hücre farklılaşmasını tetikleyen faktörler şunları içerir: telefon sinyali, çevresel etkiler ve organizmanın gelişim düzeyi.

Temel hücre farklılaşması, bir sperm hücresinin bir yumurtayı döllemesinden sonra meydana gelir ve zigot belirli bir boyuta ulaşır. Bu noktada zigot, farklı hücre tipleri geliştirmeye başlar ve özel işlevleri üstlenmek için farklılaşmış hücrelere ihtiyaç duyar.

Hücre farklılaşmasının temelindeki mekanizma, gen ifadesi. Bir organizmanın tüm hücreleri aynı gen setlerine sahiptir çünkü genetik kod, sperm hücresi tarafından döllenmiş orijinal yumurta hücresinden kopyalanmıştır. Özel bir işlevi üstlenmek için bir hücre, genetik kodundaki genlerin yalnızca bir kısmını ifade edecek veya kullanacak ve geri kalanını görmezden gelecektir.

Örneğin, karaciğer hücresi olmak üzere farklılaşan bir hücre, Karaciğer hücresi genler ve diğer tüm karaciğer hücreleri aynı karaciğer genleri setini kullanacaktır. Karaciğeri oluşturmak için birlikte farklılaşacaklar.

Hücre farklılaşması üç durumda gerçekleşir:

• büyüme olgunlaşmamış bir organizmanın bir yetişkine dönüşmesi.
  
• Normal devir olgun organizmalardaki kan hücreleri gibi hücrelerin
• tamir etmek Özel hücrelerin değiştirilmesi gerektiğinde hasarlı dokuların.

Her durumda, hücre sinyali, hücrelere ne tür bir özel hücrenin gerekli olduğunu bildirir. Farklılaşmamış hücreler, organizmanın ihtiyaçlarını karşılamak için karşılık gelen genleri ifade eder.

Ökaryotik hücrelerin genetik kodu, hücredeki DNA'da bulunur. çekirdek. DNA çekirdeği terk edemez, bu nedenle hücre ifade etmek istediği geni kopyalamak zorundadır.

haberci RNA'sı (mRNA) DNA'ya bağlanır ve ilgili geni kopyalar. MRNA, çekirdeğin dışına çıkabilir ve genetik talimatları hücre sitoplazmasında yüzen veya endoplazmik retikuluma bağlı olan ribozomlara getirebilir. ribozomlar ifade edilen gen tarafından kodlanan proteini üretir.

Hücrenin aldığı sinyallere, çevresel etkilere ve hücrenin gelişim aşamasına bağlı olarak gen ekspresyonu süreci herhangi bir aşamada bloke edilebilir. Gen tarafından kodlanan proteine ​​organizma ihtiyaç duymuyorsa mRNA geni kopyalamaz ve gen ekspresyon süreci başlamaz.

mRNA geni kopyaladıktan sonra bile mRNA molekülünün çekirdekten çıkması engellenebilir veya bir ribozoma ulaşamayabilir. mRNA kopyalanan proteini iletse bile ribozomlar gerekli proteini üretemeyebilir. genetik Kod. Bu çok adımlı süreç boyunca farklı faktörler gen ekspresyonunu etkileyebilir.

Organizmaların, hücrelerin ihtiyaç duyulan özelleşmiş ve farklılaşmış hücrelere dönüşmesini sağlamanın birkaç yolu vardır.

Vücutta hücresel farklılaşmayı yönlendiren anahtar faktör, proteinlerin üretimidir. Hücreler, hangi genlerin ifade edildiğine ve ifade edilen genlerde hangi proteinlerin kodlandığına bağlı olarak farklılaşabilir. Üretilen proteinler, farklılaşmış hücrelerin özel işlevlerini yerine getirmelerine yardımcı olur ve hücre sinyalleri yoluyla diğer hücrelere ne yaptıklarını söylemelerini sağlar.

Hücre farklılaşmasını etkileyebilecek başka bir mekanizma, asimetrik ayrım içinde hücre bölünmesi. Özel proteinler gibi maddeler hücrenin bir ucunda toplanır. Hücre bölündüğünde, bir yavru hücre diğerinden daha fazla özel proteine ​​sahiptir. Hücreler, farklı protein dağılımı nedeniyle farklı hücre türleri haline gelir.

Bir hücre farklılaştıkça, üstlenebileceği uzmanlaşma türü daha sınırlı hale gelir. Embriyonik kök hücreler başlangıçta herhangi bir hücre tipi olabilir, ancak hücre olgunlaştığında ve özel bir rol üstlendiğinde, çoğu zaman artık değişemez. Embriyonik kök hücreler denir totipotent hücreler, çünkü hala herhangi bir rolü üstlenebilirlerken, tamamen farklılaşmış olgun, özelleşmiş hücreler yalnızca özel işlevlerini yerine getirebilirler.

Gen ekspresyonu, hücre uzmanlığından sorumludur, ancak temel hücreler özel işlevleri üstlenebilmelidir. Farklılaşma ve hücre uzmanlaşması gerçekleşmeden önce, doğru hücre tipi mevcut olmalıdır. Asimetrik ayrışma, bu tür farklı hücre türleri üretebilir. Totipotent embriyonik hücreler, üç tipten biri haline gelir. pluripotent sonunda çeşitli vücut dokularına farklılaşan hücreler.

Üç tip pluripotent hücre şunlardır:

• endoderm hücreler, karaciğeri ve pankreas gibi büyük bezlerin çoğunu oluşturmanın yanı sıra solunum ve sindirim yollarının astarı haline gelir.
  
• mezoderm hücreler kasları, kemikleri, bağ dokusunu ve kalbi oluşturmak için farklılaşır.
• Ektoderm hücreler deriyi ve sinirleri oluşturur.

Hücre sinyali, bazı farklı hücre tiplerinin üretiminden ve hücre için uzmanlaşma, asimetrik ayrışma pluripotent üretmek için hücre gelişiminin başlangıcında hareket eder hücreler.

DNA transkripsiyonu mRNA'ya dönüşme, mRNA'nın hücrenin bir ucunda belirli proteinleri ve diğer ucunda farklı proteinleri üreteceği şekilde gerçekleşir. Hücre bölünmesi, farklı uzmanlıklara sahip hücreler üretmeye devam edebilen iki farklı türde yavru hücre ile sonuçlanır.

Pluripotent hücrelerin hücre farklılaşmasını etkileyen iç mekanizmalar esas olarak hücre sinyalleşmesine dayanır. Hücreler, onlara ne tür bir hücreye veya ne tür bir proteine ​​ihtiyaç olduğunu söyleyen kimyasal sinyaller alır.

Hücre sinyal mekanizmaları şunları içerir:

• difüzyon, hücrelerin dokulara yayılan kimyasalları serbest bıraktığı.
• Doğrudan iletişimhücrelerin hücre zarlarında özel kimyasallara sahip olduğu.
• Boşluk kavşaklarısinyal veren kimyasalların doğrudan bir hücreden diğerine geçebildiği.

Hücreler sürekli olarak faaliyetleriyle ilgili kimyasal mesajlar gönderir ve ne olduğu hakkında sinyaller alır yakın çevresinde, bulundukları dokularda ve vücutta büyük. Bu sinyaller hücre uzmanlaşmasını etkileyen başlıca faktörlerdir ve hücre sinyalleri vücutta hücre farklılaşmasını sağlayan anahtar faktördür.

Hücreler belirli kimyasal sinyallere duyarlı hale gelirler çünkü reseptörler onların hücre zarı üzerinde. Reseptörler hücrenin tipine, nasıl geliştiğine ve hangi genlerin ifade edildiğine bağlıdır. Reseptörler aktive edildiğinde, hücre daha da farklılaşır.

Bir hücre, yakındaki birçok hücreye bir sinyal gönderdiğinde, hücrenin gömülü olduğu dokudan yayılan bir kimyasal yayar. Kimyasal sinyal, çevreleyen hücrelerin hücre zarlarındaki reseptörler tarafından yakalanır ve her hücrenin içinde bir yanıtı tetikler. Bu tepkiler, hücrelerin farklılaşmasına neden olur. doku oluşturur.

Örneğin, bir karaciğerin parçası olacak hücreler, yakındaki hücrelerde karşılık gelen reseptörleri tetikleyen kimyasallar yayar ve bu konumdaki tüm hücreler, karaciğer hücreleri olmak üzere farklılaşır. Karaciğer dokusu oluştukça, daha fazla hücre sinyali, bazı hücrelerin kanal hücrelerine veya bağlantı dokusuna farklılaşmasını tetikler. Sonunda farklılaşmış hücreler tam ve işlevsel bir karaciğer oluşturur.

Organizmanın ihtiyaç duyduğu özelleşmiş hücrelere dönüşmek için hücreler, yakın çevrelerindeki diğer hücrelerin ne yaptığını bilmek zorundadır. Hücreler arası temas ve hücreler arasındaki boşluk bağlantıları için özel reseptörler, komşu hücreler arasında doğrudan sinyal alışverişini kolaylaştırır. Hücreler, çevrelerinin farklılaşmış uzmanlıklarına karşılık gelmesini sağlayabilir.

İçinde hücreden hücreye sinyalleşmeBir hücrenin yüzeyinde özel olarak oluşturulmuş reseptör proteinleri, komşu hücrenin zarındaki karşılık gelen proteinlerle eşleşir. Hücreler temas ettiğinde, iki protein birbirine bağlanır ve bir hücreden diğerine bir sinyal tetiklenir. Sinyal hücre zarından geçer ve belirli bir hücre davranışına neden olduğu hücreye girer.

Örneğin, cilt hücrelerinin etraflarında başka cilt hücreleri olduğundan emin olmaları gerekir, ancak bazı cilt hücrelerinin altında altta yatan doku hücreleri bulunur. Hücreden hücreye sinyalleşme, hücrelerin çevrelerinin farklılaşmalarına uymasını sağlar.

Boşluk bağlantıları, mesaj görevi gören proteinlerin kolay ve doğrudan alışverişini sağlayan komşu hücreler arasındaki özel bağlantılardır. Boşluk bağlantılarını kullanarak, hücreler şunları yapabilir: faaliyetlerini koordine etmekve sinyal alışverişi çabukça ve kolayca.

Örneğin, sinir hücreleri sinir yolları oluşturmak için boşluk kavşaklarını kullanın ve boşluk kavşakları hücrelerin farklılaşmasına izin verir. derideki, omurilikteki veya omurilikteki yerlerine uygun sinir hücresi tipi. beyin.

Hücre sinyalizasyonu ve sonuçta ortaya çıkan hücre farklılaşması, birçok adımı olan karmaşık süreçlerdir. Sinyaller üretilmeli, yayılmalı ve buna göre hareket edilmelidir. Hücre sinyallerinden kaynaklanan tetikleyicilerin beklendiği gibi çalışması gerekir. Adımlardan herhangi birini bozan faktörler hücre farklılaşmasını etkileyebilir ve organizmada değişikliklere neden olabilir.

Hücre sinyalleşmesini ve hücre farklılaşmasını etkileyebilecek ve bozabilecek faktörler arasında besin eksikliği; eğer bir hücre yapı taşlarından yoksun olduğu için protein üretemezse, farklılaşamaz. Genetik koddaki mutasyonlar başka bir problemdir.

DNA kusurluysa veya transkripsiyon yanlışsa, sinyalleşme ve farklılaşma süreci bozulur. Bunlara ek olarak sinyal veren kimyasallar bloke olursa veya hücre reseptörleri sinyal vermeyen kimyasal bağlarla dolarsa sinyalleşme süreci düzgün çalışmayacaktır.

Hücre sinyalini, gen ekspresyonunu ve hücre farklılaşmasını etkileyebilecek organizmanın çevresinden gelen etkiler, süreci değiştirebilir, durdurabilir veya bozabilir. Bazı çevresel faktörler organizma tarafından adaptasyon için kullanılır, bazıları hastalıkla savaşmak ve bazıları organizmaya zarar vermek veya onu öldürmek için kullanılabilir.

Örneğin, çevresel sıcaklık bazı organizmaların gelişimini etkileyebilir. Yüksek sıcaklıklar hücrelerin büyümesini ve farklılaşmalarını hızlandırırken, düşük sıcaklıklar gelişmeyi yavaşlatır veya durdurur.

İlaçlar zararlı hücre farklılaşmasını bozabilir. Örneğin, ilaçlar sınırsız tümör büyümesi için işlem adımlarından birini bloke edebilir ve karşılık gelen genlerin ekspresyonunu durdurabilir.

Yaralanmalar gen ekspresyonunu etkileyebilir ve hasarı onarmak için ne tür bir hücrenin gerekli olduğunu etkileyebilir. Virüsler ve bakteri hücre farklılaşmasını etkileyebilir. Örneğin, bir anneye kızamıkçık gibi bir hastalık bulaşmışsa, gelişmekte olan fetüs hücre farklılaşmasını etkileyebilir ve doğum kusurları geliştirebilir.

Son olarak toksik kimyasallar hücre farklılaşmasını etkileyebilir. Sinyal veren kimyasallara saldıran veya bunları bloke eden veya hücre zarlarındaki sinyal reseptör pozisyonlarını bloke eden maddeler, sinyal aktivitesini durdurabilir ve hücre farklılaşmasını etkileyebilir.

Bu çevresel faktörler söz konusu olduğunda, organizma uyum sağlayarak veya iç süreçleri değiştirerek yanıt vermeye çalışır. Adaptasyon çevresel etkilerin bazıları için etkilidir, ancak diğerleri için organizma hayatta kalabilir ancak kusurlar gösterebilir veya organizma ölebilir.