Zelldifferenzierung kann einfach als beschrieben werdender Prozess, durch den sich eine junge und unreife Zelle zu einer spezialisierten Zelle entwickelt und ihre reife Form und Funktion erreicht. Bei solchen einzelligen organismenähnlichen Bakterien treten innerhalb einer einzelnen Zelle verschiedene Lebensfunktionen auf.,
Das heißt, Prozesse wie der Transport von Molekülen, der Stoffwechsel und die Reproduktion finden innerhalb einer einzelnen Zelle statt, da sie einzellig sind. Mehrzellige Organismen erfordern jedoch unterschiedliche Zelltypen, damit diese Prozesse möglich sind.
Hier spielen verschiedene Zelltypen eine bestimmte Funktion, da sie unterschiedliche Strukturen haben., Während beispielsweise die Nervenzellen eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Signalen an verschiedene Körperteile spielen, spielen Blutzellen eine wichtige Rolle beim Transport von Sauerstoff zu verschiedenen Körperteilen.
Die Unterschiede in Struktur und Funktionen zwischen den Zellen bedeuten, dass es sich um spezialisierte Zellen handelt. Um verschiedene Funktionen ausführen zu können, müssen Zellen spezialisiert werden. Dies wird durch den als Zellspezialisierung bezeichneten Prozess möglich.,
Prozess und Schritte der Zelldifferenzierung
Eine Zelle, die sich in einen beliebigen Zelltyp differenzieren kann, wird als „totipotent“bezeichnet. Für Säugetiere umfasst Totipotentdie Zygote und Produkte der ersten Zellteilungen. Es gibt auch Bestimmttypen von Zellen, die sich in viele Zelltypen differenzieren können. Diese Zellen sind bekannt als“ pluripotente “ oder Stammzellen bei Tieren (meristämische Zellen in höheren Pflanzen).,
Während dieser Zelltyp sich teilen kann, um neue differenzierte Generationen zu erzeugen, behalten sie die Fähigkeit, die Stammzellpopulation zu teilen und aufrechtzuerhalten, was sie zu einigen der wichtigsten Zellen macht.
Beispiele für Stamm – und Progenitorzellen sind:
Hämatopoetische Stammzellen-Diese stammen aus der Knochenmark und sind an der Produktion roter und weißer Blutkörperchen sowie der Blutplättchen beteiligt.,
Mesenchymstammzellen – Auch aus dem Knochenmark sind diese Zellen an der Produktion von Fettzellen, Stromzellen sowie einer bestimmten Art von Knochenzellen beteiligt.
Epithelstammzellen – Das sind Vorläuferzellen und sind an der Produktion bestimmter Hautzellen beteiligt.
Muskelsatellitenzellen – Dies sind Vorläuferzellen, die zu differenziertem Muskelgewebe beitragen.,
Der Prozess der Zelldifferenzierung beginnt mitdie Befruchtung des weiblichen Eies. Sobald das Ei befruchtet ist, Zellmultiplikation wird eingeleitet, was zur Bildung einer Zellkugel führt, die als Blastozyste bekannt ist. Es ist diese Sphäre von Zellen, die sich an die Gebärmutterwand anheften und sich weiter differenzieren.
Wie die Blastozyste unterscheidet, itdivides und spezialisiert, um eine Zygote zu bilden, die an den Mutterleib fornutrients bindet., Da es sich weiter vermehrt und an Größe zunimmt, Diedifferenzierungsprozess führt zur Bildung verschiedener Organe.
DNA und Zelldifferenzierung
Sobald das weibliche Ei befruchtet wurde, enthalten die nach der Zellteilung gebildeten Zellen identische DNA. Das heißt, theDNA in allen Zellen wird identisch sein. Verschiedene Regionen des Achromosoms (DNA wird in ein Chromosom eingewickelt) kodieren jedoch für verschiedene Funktionen undzelltyp., Hier sind es nur die Regionen, die benötigt werden, um eine Gegebenfunktion auszuführen, die in jeder Zelle exprimiert werden.
Die Regionen (Gene), dieausgedrückt werden, bestimmen den Zelltyp, der erstellt wird. Während die verschiedenen Zelltypen, die gebildet werden, die gleiche DNA enthalten, ist es die Expression vonverschiedene Gene, die zu verschiedenen Zelltypen führen. Das heißt dasnicht alle Gene werden während der Differenzierung exprimiert.,
* Genexpression ist der Prozess, durch deninformationen aus einem gegebenen Gen werden verwendet, um die Strukturen spezifischer Zellen zu entwickeln.
Spezifikation und Bestimmung
Während des Differenzierungsprozesses werden cellsgradually verpflichtet, sich zu einem bestimmten Zelltyp zu entwickeln. Hier kann der Verpflichtungsstatus als „Spezifikation“ bezeichnet werden, die eine reversible Art von Verpflichtung darstellt, oder als „Bestimmung“, die eine reversible Verpflichtung darstellt.,
Obwohl die beiden eine differentielle Genaktivität darstellen,sind die Eigenschaften von Zellen in diesem Stadium nicht vollständig denen von volldifferenzierten Zellen ähnlich. Im Spezifikationszustand sind Zellen beispielsweise über einen langen Zeitraum nicht skalierbar.
Es gibt zwei Mechanismen, die zu einem veränderten Verhalten in den verschiedenen Regionen des frühen Embryos führen.,
Theseinclude:
- Cytoplasmic localization
- Induction
Cytoplasmic Localization – This occurs during theearliest stage of embryo development. Here, the embryo divides without growthand undergoes cleavage divisions that produce blastomeres (separate cells)., Jede dieser Zellen erbt eine bestimmte Region des Zytoplasmas der ursprünglichen Zelle, die zytoplasmatische Determinanten (reuratorische Substanzen) enthalten kann.
Sobald der Embryo zu einer Morula (feste Masse von Blastomeren) wird, besteht er aus zwei oder mehr unterschiedlich engagierten Zellpopulationen. Die zytoplasmatischen Determinanten könnenenthalten mRNA oder Protein einen bestimmten Aktivierungszustand, der die spezifische Entwicklung beeinflusst.
Induktion – In der Induktion verursacht Asubstanz, die von einer Gruppe von Zellen sezerniert wird, Veränderungen in der Entwicklung voneine andere Gruppe., Während der frühen Entwicklung neigt die Induktion dazu, lehrreich zu seindass das Gewebe einen bestimmten Zustand der Bindung in Gegenwart des Signals annimmt.
Induktive Signale rufen bei der Induktion auch bei unterschiedlichen Konzentrationen verschiedene Reaktionen hervor, was zur Bildung einer Sequenz von Zellgruppen führt, die sich jeweils in einem anderen Spezifikationszustand befinden.
Während der letzten Phase der Zelldifferenzierung bilden sich aus einer Population von Stammzellen des Vorläufers mehrere Arten von differenzierten Zellen., Hier tritt terminale Differenzierung sowohl inembryonale Entwicklung als auch in Geweben während des postnatalen Lebens.
Die Steuerung des Prozesses hängt weitgehend von einem System der lateralen Hemmung ab.Das heißt, Zellen, die sich entlang eines gegebenen Weges differenzieren, senden Signale aus, die eine ähnliche Differenzierung durch die benachbarten Zellen unterdrücken. Ein gutes Beispiel hierfür ist das sich entwickelnde ZNS von Wirbeltieren (Zentralnervensystem).,
Indiesem System besitzen Neuronenzellen aus der Neuropitheliumröhre einen als Kerbe bekannten Oberflächenezeptor und ein als Delta bekanntes Zelloberflächenmolekül, das an die Kerbe benachbarter Zellen binden und diese aktivieren kann.
Diese Aktivierung resultiertin einer Kaskade intrazellulärer Ereignisse, die letztendlich zur Unterdrückung der RTA-Produktion sowie zur Unterdrückung der neuronalen Differenzierung führen., Als Ergebnis erzeugt das Neuropithel nur wenige Zellen mit hoher Expressionvon Delta, umgeben von einer größeren Anzahl von Zellen mit geringer Delta-Expression.
Zelldifferenzierungsbedeutung
Wie bereits erwähnt, ist die Zelldifferenzierung ein Prozess, durch den sich eine generische Zelle zu einem bestimmten Zelltyp (Zelltyp) entwickelt und letztendlich die Zygote allmählich zum amultikellulären erwachsenen Organismus entwickeln kann.,
Die Zelldifferenzierung ist ein wichtiger Prozess, durch den sich eine einzelne Zelle allmählich entwickelt und eine Entwicklung ermöglicht, die nicht nur dazu führt, dass verschiedene Organe und Gewebe gebildet werden, sondern auch ein voll funktionsfähiges Tier.
Während es eine bedeutende Rolle bei der Embryonalentwicklung spielt,ist der Prozess der Zelldifferenzierung auch sehr wichtig, wenn es umkomplexe Organismen während ihres gesamten Lebens. Dies liegt an der Tatsache, dass es Veränderungen in Größe, Form, Stoffwechselaktivitäten sowie verursacht assignale Reaktionsfähigkeit von Zellen.,
Bei der Zelldifferenzierung ist die Genexpression besonderswichtig, da es lebenswichtige Kontrollsysteme gibt, die nur eine bestimmte Differenzierung gewährleisten. Hier erweist sich der Prozess als vorteilhaft durch kontrollierungbestimmte Aktivitäten, um sowohl normale funktionierende Gewebe als auch Organe zu garantieren, aberauch ein voll funktionsfähiges Tier.
Auch die Kenntnis der Zelldifferenzierung hat die Stammzellforschung beeinflusst., Heute arbeiten Wissenschaftler und Forscherbestimmen Sie, wie Stammzellen am besten zur Regeneration und Reparatur von Zellschäden eingesetzt werden können.
Wie bereits erwähnt, sind Stammzellenwichtig, dass sie sich zu jedem Zelltyp entwickeln können. Dies macht sie insofern sehr spezifisch, als sie differenzieren und für gegebene Behandlungszwecke verwendet werden können. Ein gutes Beispiel dafür ist mit Zellen bei den älteren Erwachsenen. In olderyears, viele der zellen erleben verschleiß. Dadurch verlieren sie ihre Fähigkeit, sich zu teilen oder zu reparieren.,
Stammzellen können sich weiterhin in eine Reihe spezialisierter Zellen differenzieren, um die betreffende Ausgabe zu erneuern und zu reparieren. Theoretisch soll es keine Grenze für die Art der Krankheiten geben, die mit einer Stammzelltherapie behandelt werden können. Die Forschung ist jedoch noch im Gange, um sicherzustellen, dass diese Art der Behandlung sowohl sicher als auch effektiv ist.,
Primäre Faktoren, die die Zelldifferenzierung beeinflussen
Genstruktur – Das ist der wichtigste Faktor, wenn eskommt zur Zelldifferenzierung. Jedes der lebensfähigen Gene enthält wichtiginformationen, die den Zelltyp und die physikalischen Eigenschaften des Tieres(Wirt) bestimmen. Jedes Problem im genetischen Material beeinflusst letztendlich die Zelldifferenzierung und die Entwicklung des Wirts.,
Umweltfaktoren – Verschiedene Umweltfaktoren wie Temperaturänderungen und Sauerstoffzufuhr usw. können die Krankheit und Produktion von Hormonen beeinflussen, da verschiedene Proteine an der Informationsübertragung sowie der Auslösung von Hormonen beteiligt sind. Wenn diese Moleküle betroffen sind, wird auch die Zelldifferenzierung und-entwicklung beeinflusst.,
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Bora Zivkovic (2001) From Two Cells To Many:Cell Differentiation and Embryonic Development.,
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