İçerik
- Gen ekspresyonu, genin kopyalarını alarak çalışır.
- Hücre Uzmanlığını Etkileyen İç Faktörler
- Asimetrik Ayrışma Farklı Hücreler Üretir
- Hücre Sinyali, Hücre Farklılaşmasının Kökünde
- Difüzyon Etkileriyle Hücre Sinyali Doku Gelişimini Etkiler
- Yerel Hücre Sinyali Hücrelerin Komşularını Tanımalarını Sağlar
- Hücre Sinyalini Etkileyen Faktörler Hücre Farklılaşmasını Etkileyen Faktörler
- Çevresel Faktörler Hücre Farklılaşmasını Etkileyebilir
Çok hücreli organizmalarda hücre farklılaşması sırasında hücreler uzmanlaşır ve sinir, kas ve kan hücrelerininki gibi roller üstlenirler. Hücre farklılaşmasını tetikleyen faktörler arasında telefon sinyaliçevresel etkiler ve organizmanın gelişme düzeyi.
Temel hücre farklılaşması, bir sperm hücresinin bir yumurtayı döllemesi ve ortaya çıkan zigot belirli bir boyuta ulaştığında gerçekleşir. Bu noktada, zigot farklı hücre tipleri geliştirmeye başlar ve özelleşmiş fonksiyonlar için farklı hücrelere ihtiyaç duyar.
Hücre farklılaşmasının kökünde olan mekanizma, gen ifadesi. Bir organizmanın tüm hücreleri, aynı gen kümelerine sahiptir, çünkü genetik kod, sperm hücresi tarafından döllenen orijinal yumurta hücresinden kopyalanmıştır. Özel bir işlevi üstlenmek için bir hücre genetik kodundaki genlerin sadece bazılarını ifade eder veya kullanır ve gerisini görmezden gelir.
Örneğin, bir karaciğer hücresi olmak üzere farklılaşan bir hücre karaciğer hücresi genlerini ifade eder ve diğer tüm karaciğer hücreleri aynı karaciğer genlerini kullanır. Karaciğer oluşturmak için birlikte farklılaşacaklar.
Hücre farklılaşması üç durumda gerçekleşir:
Her durumda, hücre sinyali, ne tür bir özel hücre gerektiğine, hücrelere bilgi verir. Farklılaşmamış hücreler organizmanın ihtiyaçlarını karşılamak için karşılık gelen genleri ifade eder.
Gen ekspresyonu, genin kopyalarını alarak çalışır.
Ökaryotik hücrelerin genetik kodu çekirdekteki DNA'da bulunur. DNA çekirdeği terk edemez, böylece hücre ifade etmek istediği geni kopyalamalıdır.
Messenger RNA (mRNA) DNA'ya bağlanır ve ilgili geni kopyalar. MRNA, çekirdek dışına seyahat edebilir ve genetik talimatları, hücre sitoplazmasında yüzen veya endoplazmik retikuluma bağlı olan ribozomlara getirebilir. Ribozomlar, ifade edilen gen tarafından kodlanan proteini üretir.
Hücre tarafından alınan sinyallere, çevresel etkilere ve hücrenin gelişim aşamasına bağlı olarak, gen ekspresyonu işlemi herhangi bir aşamada bloke edilebilir. Gen tarafından kodlanan proteine organizma tarafından ihtiyaç duyulmadığında, mRNA geni kopyalamaz ve gen ekspresyon işlemi başlamaz.
MRNA geni kopyaladıktan sonra bile, mRNA molekülü çekirdekten çıkması engellenebilir veya bir ribozoma ulaşamayabilir. Ribozomlar, mRNA kopyalanan genetik kodu verse bile gerekli proteini üretmeyebilir. Farklı faktörler, bu çok aşamalı süreç boyunca gen ekspresyonunu etkileyebilir.
Hücre Uzmanlığını Etkileyen İç Faktörler
Organizmaların, hücrelerin ihtiyaç duyulan uzman ve farklı hücrelere dönüşmesini sağlamak için çeşitli yollar vardır.
Vücuttaki hücresel farklılaşmayı yönlendiren anahtar faktör protein üretimidir. Hücreler, ifade edilen genlerde hangi genlerin eksprese edildiğine ve hangi proteinlerin kodlandığına bağlı olarak farklılık gösterebilir. Üretilen proteinler, farklılaşmış hücrelerin uzmanlık işlevlerini yerine getirmelerine yardımcı olur ve diğer hücrelere, hücre sinyalleşmesi ile neler yaptıklarını söylemelerini sağlar.
Hücre farklılaşmasını etkileyebilecek bir başka mekanizma ise asimetrik ayrışma Hücre bölünmesinde. Özel proteinler gibi maddeler bir hücrenin bir ucunda toplanır. Hücre bölündüğünde, bir kız hücrede diğerinden daha fazla özel protein bulunur. Hücreler, farklı protein dağılımı nedeniyle farklı hücre tipleri haline gelir.
Bir hücre farklılaştıkça, alabileceği uzmanlık türü daha da kısıtlanır. Embriyonik kök hücreler başlangıçta herhangi bir hücre tipi olabilir, ancak hücre olgunlaştığında ve özel bir rol üstlendiğinde, artık çoğu zaman değişemez. Embriyonik kök hücreler denir totipotent Hücreler olgunlaşırken hala herhangi bir rol üstlenebildikleri için, tamamen farklılaşmış özelleşmiş hücreler yalnızca kendi uzmanlık işlevlerini yerine getirebilirler.
Asimetrik Ayrışma Farklı Hücreler Üretir
Gen ekspresyonu, hücre uzmanlaşmasından sorumludur, ancak temel hücrelerin özel fonksiyonları üstlenebilmesi gerekir. Farklılaşma ve hücre uzmanlığı gerçekleşmeden önce, doğru hücre tipinin mevcut olması gerekir. Asimetrik ayrışma, bu tür farklı hücre türlerini üretebilir. Totipotent embriyonik hücreler, üç tipten biri haline gelir. pluripotent Sonunda çeşitli vücut dokularına farklılaşan hücreler.
Üç çeşit pluripotent hücre:
Hücre sinyalleşmesi, bazı farklı hücre tiplerinin üretilmesinden ve hücre uzmanlaşmasından sorumluyken, asimetrik ayrışma pluripotent hücreleri üretmek için hücre gelişiminin başlangıcında etki eder.
MRNA'ya DNA transkripsiyonu, mRNA'nın hücrenin bir ucunda belirli proteinler ürettiği ve diğer ucunda farklı proteinler ürettiği şekilde gerçekleşir. Hücre bölünmesi, farklı uzmanlıklara sahip hücreler üretmeye devam edebilen iki farklı türde yardımcı hücreyle sonuçlanır.
Hücre Sinyali, Hücre Farklılaşmasının Kökünde
Pluripotent hücrelerin hücre farklılaşmasını etkileyen iç mekanizmalar temel olarak hücre sinyallemesine dayanır. Hücreler, onlara ne tür bir hücre veya ne tür bir proteine ihtiyaç duyulduğunu söyleyen kimyasal sinyaller alır.
Hücre sinyal mekanizmaları şunları içerir:
Aktiviteleriyle ilgili kimyasalları sürekli olarak dışarı çıkarır ve bulundukları dokularda ve vücutta bulunan vücudun yakın çevresinde olup bitenler hakkında sinyaller alır. Bu sinyaller, hücre uzmanlaşmasını etkileyen ana faktörlerdir ve hücre sinyalleri, vücutta hücre farklılaşmasını yönlendiren kilit faktördür.
Difüzyon Etkileriyle Hücre Sinyali Doku Gelişimini Etkiler
Hücreler belirli kimyasal sinyallere duyarlıdır, çünkü reseptörleri hücre zarı üzerinde. Reseptörler hücre 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, çevredeki hücrelerin hücre zarlarındaki reseptörler tarafından yakalanır ve her hücrenin içindeki bir yanıtı tetikler. Bu tepkiler hücrelerin farklı bir şekilde farklılaşmasına neden olur doku oluşturur.
Örneğin, bir karaciğerin bir parçası olacak hücreler yakındaki hücrelerde karşılık gelen reseptörleri tetikleyen kimyasallar yayarlar ve bu konumdaki tüm hücreler karaciğer hücreleri haline gelir. Karaciğer dokusu oluştukça, başka hücre sinyalleri de bazı hücreleri kanal hücrelerine veya bağlantı dokularına farklılaşmalarını tetikler. Sonunda farklılaşmış hücreler tam ve işlevsel bir karaciğer oluşturur.
Yerel Hücre Sinyali Hücrelerin Komşularını Tanımalarını Sağlar
Organizmanın ihtiyaç duyduğu özel hücrelere dönüşmek için, hücrelerin yakın çevresinde başka hücrelerin neler yaptığını bilmesi gerekir. Hücre-hücre teması ve hücreler arasındaki boşluk bağlantı noktaları için özel reseptörler, komşu hücreler arasında doğrudan sinyal alışverişini kolaylaştırır. Hücreler, çevrelerinin farklılaşmış uzmanlıklarına karşılık gelmesini sağlayabilir.
İçinde hücreden hücreye sinyalBir hücrenin yüzeyindeki özel olarak oluşturulmuş reseptör proteinleri, bir komşu hücre zarındaki ilgili proteinlerle eşleşir. Hücreler temas ettiğinde, iki protein 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 hücrelerinin bulunduğundan emin olmaları gerekir, ancak bazı cilt hücrelerinin altında yatan doku hücrelerine sahip olur. Hücreden hücreye sinyalizasyon, hücrelerin çevrelerinin farklılaşmalarıyla eşleşmesini sağlar.
Aralık kavşakları, komşu hücreler arasında s gibi davranan proteinlerin kolay ve doğrudan değişimini sağlayan özel bağlantılardır. Boşluk bağlantılarını kullanarak hücreler onların faaliyetlerini koordine etmek ve değişim sinyalleri çabucak ve kolayca.
Örneğin, sinir hücreleri sinir yollarını oluşturmak için boşluk kavşakları kullanır ve boşluk kavşakları hücrelerin derideki, omurilikteki veya beyindeki konumlarına uygun sinir hücresi tipine farklılaşmasına izin verir.
Hücre Sinyalini Etkileyen Faktörler Hücre Farklılaşmasını Etkileyen Faktörler
Hücre sinyalleşmesi ve sonuçta ortaya çıkan hücre farklılaşması, birçok adımlı karmaşık süreçlerdir. Sinyallerin üretilmesi, yayılması ve alınması gerekir. Hücre sinyallerinden kaynaklanan tetikleyiciler beklendiği gibi çalışmalıdır. Adımların herhangi birini bozan faktörler hücre farklılaşmasını etkileyebilir ve organizmada değişikliklere neden olabilir.
Hücre sinyalleşmesini ve hücre farklılaşmasını etkileyebilen ve bozabilecek faktörler arasında besin eksikliği; eğer bir hücre protein üretemiyorsa, yapı taşlarından yoksundur, ayırt edemez. Genetik koddaki mutasyonlar başka bir problemdir.
DNA arızalıysa veya transkripsiyon yanlışsa, sinyalleşme ve farklılaşma süreci bozulur. Bunlara ek olarak, eğer sinyal kimyasalları engellenirse veya hücre reseptörleri sinyal dışı kimyasal bağlarla doldurulursa, sinyal verme işlemi düzgün şekilde çalışmayacaktır.
Çevresel Faktörler Hücre Farklılaşmasını Etkileyebilir
Hücre sinyalleşmesini, gen ekspresyonunu ve hücre farklılaşmasını etkileyebilecek organizma ortamından gelen etkiler, süreci değiştirebilir, durdurabilir veya bozabilir. Bazı çevresel faktörler organizma tarafından adaptasyon için kullanılır, bazıları hastalıklarla mücadele etmek ve bazıları organizmaya zarar vermek veya öldürmek için kullanılabilir.
Örneğin, ortam sıcaklığı bazı organizmaların gelişimini etkileyebilir. Daha yüksek sıcaklıklar hücrelerin büyümesini ve farklılaşmasını hızlandırırken düşük sıcaklıklar gelişimi 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 bakteriler hücre farklılaşmasını etkileyebilir. Örneğin, bir anneye kızamıkçık gibi bir hastalık bulaştığında, gelişen fetüs hücre farklılaşmasını etkileyebilir ve doğum kusurları ortaya çıkarabilir.
Son olarak toksik kimyasallar hücre farklılaşmasını etkileyebilir. Sinyal veren kimyasallara saldıran veya engelleyen veya hücre zarlarındaki sinyal alıcı pozisyonlarını bloke eden maddeler, sinyal aktivitesini durdurabilir ve hücre farklılaşmasını etkileyebilir.
Bu çevresel faktörler söz konusu olduğunda organizma, içsel süreçleri adapte ederek veya değiştirerek yanıt vermeye çalışır. Adaptasyon, çevresel etkilerin bazıları için etkilidir, ancak diğerleri için organizma hayatta kalabilir, ancak kusurlar gösterir veya organizma ölebilir.