Diferensiasi Seluler pada Hewan dan Tumbuhan



itu diferensiasi sel itu adalah fenomena bertahap di mana sel-sel multipotensial organisme mencapai karakteristik spesifik tertentu. Itu terjadi selama proses pengembangan dan perubahan fisik dan fungsional dibuktikan. Secara konseptual, diferensiasi terjadi dalam tiga tahap: penentuan, diferensiasi yang tepat, dan pematangan.

Ketiga proses yang disebutkan ini terjadi terus menerus dalam organisme. Pada tahap pertama penentuan, penugasan sel multipoten dalam embrio ke jenis sel yang ditentukan terjadi; misalnya, sel saraf atau sel otot. Dalam diferensiasi, sel-sel mulai mengekspresikan karakteristik garis keturunan.

Akhirnya, pematangan terjadi pada tahap terakhir dari proses, di mana sifat-sifat baru diperoleh yang menghasilkan penampilan karakteristik pada organisme dewasa..

Diferensiasi sel adalah proses yang diatur dengan cara yang sangat ketat dan tepat oleh serangkaian sinyal yang mencakup hormon, vitamin, faktor spesifik, dan bahkan ion. Molekul-molekul ini menunjukkan awal jalur pensinyalan di dalam sel.

Ada kemungkinan bahwa konflik terjadi antara proses pembelahan sel dan diferensiasi; oleh karena itu, pembangunan mencapai titik di mana proliferasi harus berhenti untuk menimbulkan diferensiasi.

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Diferensiasi sel pada hewan
    • 2.1 Menghidupkan dan mematikan gen
    • 2.2 Mekanisme yang menghasilkan jenis sel yang berbeda
    • 2.3 Model diferensiasi sel: jaringan otot
    • 2.4 Master gen
  • 3 Diferensiasi sel pada tanaman
    • 3.1 Meristemas
    • 3.2 Peran auksin
  • 4 Perbedaan antara hewan dan tumbuhan
  • 5 Referensi

Karakteristik umum

Proses diferensiasi sel melibatkan perubahan dalam bentuk, struktur, dan fungsi sel dalam garis keturunan tertentu. Selain itu, ini berarti pengurangan semua fungsi potensial yang dimiliki sel.

Perubahan ini diatur oleh molekul kunci, antara protein ini dan RNA kurir tertentu. Diferensiasi sel adalah produk dari ekspresi gen-gen tertentu yang terkontrol dan diferensial.

Proses diferensiasi tidak menyiratkan hilangnya gen awal; yang terjadi adalah represi di tempat-tempat tertentu dari mesin genetik dalam sel yang sedang menjalani proses perkembangan. Sel berisi sekitar 30.000 gen, tetapi hanya mengekspresikan sekitar 8.000 atau 10.000.

Untuk mencontohkan pernyataan di atas, percobaan berikut ini diusulkan: nukleus diambil dari sel yang sudah dibedakan dari tubuh amfibi - misalnya, sel mukosa usus - dan ditanam dalam ovula katak yang nukleusnya sebelumnya diekstraksi.

Inti baru memiliki semua informasi yang diperlukan untuk menciptakan organisme baru dalam kondisi sempurna; yaitu, sel-sel mukosa usus tidak kehilangan gen apa pun ketika menjalani proses diferensiasi.

Diferensiasi sel pada hewan

Pengembangan dimulai dengan pemupukan. Ketika pembentukan morula terjadi dalam proses perkembangan embrio, sel-sel dianggap totipoten, menunjukkan bahwa mereka mampu membentuk seluruh organisme.

Dengan berlalunya waktu, morula menjadi blastula dan sel-sel sekarang disebut pluripotent, karena mereka dapat membentuk jaringan organisme. Mereka tidak dapat membentuk organisme lengkap karena mereka tidak dapat menimbulkan jaringan ekstraembrionik.

Secara histologis, jaringan dasar suatu organisme adalah epitel, penghubung, otot dan saraf..

Ketika Anda bergerak lebih jauh, sel-sel itu multipoten, karena mereka berdiferensiasi menjadi sel dewasa dan fungsional.

Pada hewan -terutama dalam metazoans- terdapat jalur umum perkembangan genetika yang menyatukan ontogeni kelompok berkat serangkaian gen yang menentukan pola spesifik struktur tubuh, mengendalikan identitas segmen dalam poros antero-posterior dari binatang.

Kode-kode gen ini untuk protein tertentu yang berbagi urutan asam amino pengikat DNA (homeobox dalam gen, homodomain dalam protein).

Menghidupkan dan mematikan gen

DNA dapat dimodifikasi oleh agen-agen kimia atau dengan mekanisme seluler yang memengaruhi - menginduksi atau menekan - ekspresi gen.

Ada dua jenis kromatin, diklasifikasikan menurut ekspresinya atau tidak: euchromatin dan heterochromatin. Yang pertama diatur dengan cara yang longgar dan gennya diekspresikan, yang kedua memiliki organisasi yang kompak dan mencegah akses ke mesin transkripsi.

Telah diusulkan bahwa, dalam proses diferensiasi sel, gen yang tidak diperlukan untuk garis keturunan tertentu dibungkam dalam bentuk domain yang terdiri dari heterokromatin..

Mekanisme yang menghasilkan berbagai jenis sel

Dalam organisme multiseluler ada serangkaian mekanisme yang menghasilkan berbagai jenis sel dalam proses pengembangan, seperti pemisahan faktor sitoplasma dan komunikasi sel..

Pemisahan faktor sitoplasma melibatkan pemisahan unsur yang tidak sama seperti protein atau RNA kurir dalam proses pembelahan sel..

Di sisi lain, komunikasi seluler antara sel-sel tetangga dapat merangsang diferensiasi beberapa jenis sel.

Proses semacam itu terjadi dalam pembentukan vesikula oftalmik ketika mereka bertemu ektoderm dari daerah cephalic dan menyebabkan penebalan yang membentuk pelat lensa. Ini melipat ke bagian dalam dan membentuk lensa.

Model diferensiasi sel: jaringan otot

Salah satu model terbaik yang dijelaskan dalam literatur adalah pengembangan jaringan otot. Jaringan ini kompleks dan terdiri dari sel-sel dengan beberapa nuklei yang fungsinya kontraksi.

Sel-sel mesenkhim menimbulkan sel-sel miogenik, yang pada gilirannya menimbulkan jaringan otot rangka yang matang.

Agar proses diferensiasi ini dimulai, faktor diferensiasi tertentu harus ada yang mencegah fase S dari siklus sel dan yang bertindak sebagai stimulan gen yang menyebabkan perubahan..

Ketika sel-sel ini menerima sinyal, ia memulai transformasi menuju myoblas yang tidak dapat menjalani proses pembelahan sel. Myoblas mengekspresikan gen yang terkait dengan kontraksi otot, seperti yang mengkode protein aktin dan miosin.

Myoblast dapat bergabung satu sama lain dan membentuk myotube dengan lebih dari satu nukleus. Pada tahap ini, produksi protein lain yang terkait dengan kontraksi terjadi, seperti troponin dan tropomyosin.

Ketika inti bergerak menuju bagian perifer dari struktur ini, mereka dianggap sebagai serat otot.

Seperti dijelaskan, sel-sel ini memiliki protein yang berhubungan dengan kontraksi otot, tetapi kekurangan protein lain seperti keratin atau hemoglobin.

Master gen

Ekspresi diferensial dalam gen berada di bawah kendali "master gen". Ini ditemukan dalam nukleus dan mengaktifkan transkripsi gen lain. Seperti namanya, adalah faktor kunci yang bertanggung jawab untuk mengendalikan gen lain yang mengarahkan fungsinya.

Dalam kasus diferensiasi otot, gen spesifik adalah gen yang mengkode setiap protein yang terlibat dalam kontraksi otot, dan gen master adalah MyoD dan Myf5.

Ketika gen master pengatur tidak ada, gen subalter tidak diekspresikan. Sebaliknya, ketika gen master hadir, ekspresi gen target dipaksa.

Ada gen master yang mengarahkan diferensiasi neuron, epitel, jantung, dan lainnya.

Diferensiasi sel pada tanaman

Seperti pada hewan, pengembangan tanaman dimulai dengan pembentukan zigot di dalam biji. Ketika pembelahan sel pertama terjadi, dua sel yang berbeda berasal.

Salah satu karakteristik perkembangan tanaman adalah pertumbuhan organisme yang terus menerus berkat kehadiran sel yang terus menerus yang memiliki karakter embrionik. Daerah-daerah ini dikenal sebagai meristem dan merupakan organ pertumbuhan abadi.

Jalur diferensiasi memunculkan tiga sistem jaringan yang ada pada tanaman: protoderm yang mencakup jaringan kulit, meristem fundamental dan substitusi.

Produk ini bertanggung jawab untuk memulai jaringan pembuluh darah di pabrik, dibentuk oleh xylem (transporter air dan garam terlarut) dan floem (transporter gula dan molekul lain seperti asam amino).

Meristem

Meristem terletak di ujung batang dan akar. Dengan demikian, sel-sel ini berdiferensiasi dan menimbulkan struktur berbeda yang membentuk tanaman (daun, bunga, antara lain).

Diferensiasi seluler dari struktur bunga terjadi pada saat perkembangan yang ditentukan dan meristem menjadi "perbungaan" yang, pada gilirannya, membentuk meristem bunga. Dari sini muncul potongan-potongan bunga yang terdiri dari sepal, kelopak, benang sari dan karpel.

Sel-sel ini ditandai dengan memiliki ukuran kecil, bentuk kuboidal, dinding sel yang tipis tetapi fleksibel dan sitoplasma dengan kepadatan tinggi dan banyak ribosom..

Peran auksin

Fitohormon memiliki peran dalam fenomena diferensiasi sel, terutama auksin.

Hormon ini mempengaruhi diferensiasi jaringan pembuluh darah di batang. Eksperimen menunjukkan bahwa aplikasi auksin pada luka menyebabkan pembentukan jaringan pembuluh darah.

Demikian pula, auksin terkait dengan stimulasi perkembangan sel kambium vaskular.

Perbedaan antara hewan dan tumbuhan

Proses diferensiasi dan perkembangan sel pada tumbuhan dan hewan tidak terjadi secara identik.

Pada hewan, pergerakan sel dan jaringan harus terjadi sehingga organisme memperoleh konformasi tiga dimensi yang menjadi ciri mereka. Selain itu, keragaman sel jauh lebih besar pada hewan.

Sebaliknya, tanaman tidak memiliki periode pertumbuhan hanya pada tahap awal kehidupan individu; mereka dapat meningkatkan ukurannya untuk seluruh umur sayuran.

Referensi

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologi. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cediel, J. F., Cárdenas, M. H., & García, A. (2009). Manual histologi: Jaringan dasar. Universitas Rosario.
  3. Hall, J. E. (2015). Buku teks Guyton and Hall tentang fisiologi medis e-Book. Ilmu Kesehatan Elsevier.
  4. Palomero, G. (2000). Pelajaran embriologi. Universitas Oviedo.
  5. Wolpert, L. (2009). Prinsip pengembangan. Ed. Panamericana Medical.