Wie werden Zellen spezialisiert? - Unterschied Zwischen

Wie werden Zellen spezialisiert?

Zellspezialisierung oder Zelldifferenzierung ist ein Prozess, bei dem generische Zellen im Körper in spezialisierte Zellen umgewandelt werden. Die spezialisierten Zellen können im Körper eine bestimmte Funktion ausüben. Die Zellspezialisierung erfolgt in zwei Stadien eines vielzelligen Organismus. Während der Embryonalentwicklung erfolgt die Zellspezialisierung hauptsächlich aufgrund der Signalübertragung von Zytoplasma-Determinanten. Während der Entwicklung des Erwachsenen Stammzellen spezialisieren sich auf verschiedene Arten von Stammzellen, hauptsächlich aufgrund der Regulation der Genexpression. Die Zellspezialisierung in beiden Entwicklungsstadien wird in diesem Artikel beschrieben.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Zellspezialisierung?
- Definition, Merkmale, Funktion
2. Wie werden Zellen spezialisiert?
- Embryonale Entwicklung, Erwachsenenentwicklung

Schlüsselbegriffe: Erwachsene Stammzellen, Zellspezialisierung, Zytoplasmatische Determinanten, Embryonale Stammzellen, Epigenetische Kontrolle, Signalkaskaden


Was ist Zellspezialisierung?

Zellspezialisierung bezieht sich auf die Differenzierung von Zellen aufgrund ihrer Lage des Gewebes während ihrer Entwicklung. Innerhalb eines vielzelligen Organismus tritt die Zellspezialisierung während der Gewebereparatur und während des normalen Zellwechsels zu zahlreichen Zeitpunkten auf. Darüber hinaus sind die Zellen innerhalb des Embryos auf verschiedene Typen spezialisiert, um einen vielzelligen Organismus zu entwickeln. Die Zellspezialisierung ist in dargestellt Abbildung 1.


Abbildung 1: Zellspezialisierung

Die Zellspezialisierung ändert die Größe der Zelle, die Form, die Stoffwechselaktivität, das Membranpotential und die Reaktion auf Signale.

Wie werden Zellen spezialisiert?

Verschiedene Arten der Zellspezialisierung können in verschiedenen Entwicklungsstadien des Lebens beobachtet werden.

Zellspezialisierung während der Embryonalentwicklung

Die Zygote ist das Konzept der Befruchtung und besteht aus einer einzelnen Zelle. Es teilt sich durch Mitose in viele Zellen auf und bildet das Blastomer. Die Zellen im Blastomer sind totipotent, und sie sind in der Lage, sich in jede Art von Zellen im Körper sowie in die Plazenta zu differenzieren. Die Zellen des Achtzellenstadiums sind bekannt als embryonische Stammzellen. Die embryonalen Stammzellen sind pluripotent, und sie sind in der Lage, sich in beliebige Arten von Zellen im Körper eines Tieres zu differenzieren. Die pluripotenten Zellen in Pflanzen werden als meristematische Zellen bezeichnet. Diese embryonalen Stammzellen unterscheiden sich in die drei Keimschichten des Körpers: Endoderm, Ektoderm und Mesoderm. Die Zellen in den Keimschichten sind multipotent, und sie sind in der Lage, in entsprechende Gewebe des Körpers zu differenzieren, die sich aus jeder der drei Keimschichten entwickelt haben. Die Embryonalentwicklung ist in gezeigt Abbildung 1.


Abbildung 1: Embryonalentwicklung

Die Zellteilung, die während der Embryonalentwicklung auftritt, ist eine Art asymmetrische Zellteilung. Asymmetrische Zellteilung führt zu den Tochterzellen mit unterschiedlichen Entwicklungsschicksalen. Die zwei Hauptgründe für die asymmetrische Zellteilung sind cytoplasmatische Determinanten und unterschiedliche Zellsignalkaskaden. Zytoplasmatische Determinanten sind regulatorische Moleküle der Mutterzelle. Im Signalkaskadeneine bestimmte Zelle bewirkt, dass sich ihre Nachbarzellen zu ihrem Typ entwickeln, indem sie Signalmoleküle in sie überträgt.

Zellspezialisierung während der Entwicklung von Erwachsenen

Mehrzellige Organismen haben unterschiedliche Arten von Zellen, die darauf spezialisiert sind, eine bestimmte Funktion im Körper zu erfüllen. Die Zellen, die eine bestimmte Funktion ausüben, sind in Geweben angeordnet. Daher besteht ein bestimmtes Gewebe aus Zellen mit einer definierten Funktion. Die nichtspezialisierten Zellen im Körper des Erwachsenen sind bekannt als adulte Stammzellen. Die Unterscheidung hämatopoetischer Stammzellen in spezialisierte Zelltypen im Blut ist in gezeigt Figur 3.


Abbildung 3: Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen

Der Hauptmechanismus zur Herstellung spezialisierter Zellen aus Stammzellen besteht in der Regulation der Genexpression durch epigenetische Mechanismen. Daher wird der Typ der Zelle auf der Ebene der Genexpression bestimmt. Darüber hinaus muss das Genexpressionsmuster über Generationen hinweg aufrechterhalten werden. Die differentielle Genexpression wird durch Histonmodifikationen und unterschiedliche DNA-Methylierungsgrade erreicht.Im Allgemeinen sind die Muster der DNA-Methylierung in embryonalen Stammzellen und in pluripotenten adulten Stammzellen die gleichen. Anders ist es bei den spezialisierten Körperzellen. Adulte Stammzellen sind pluripotent und ihre Pluripotenz wird durch Transkriptionsfaktoren aufrechterhalten, die als OCT4, SOX2 und NANGO bekannt sind.

Fazit

Zellspezialisierung ist die Differenzierung von Zellen, um eine bestimmte Funktion des Körpers multizellulärer Organismen zu erfüllen. Verschiedene Arten der Zellspezialisierung treten während der Embryonalentwicklung und der Erwachsenenentwicklung auf. Während der Embryonalentwicklung werden die Zellen im Blastomer durch Zellsignalisierung und zytoplasmatische Determinanten in Zellen mit unterschiedlicher Potenz differenziert. Während der Erwachsenenentwicklung erfolgt die Zellspezialisierung durch die Regulation der Genexpression.

Referenz:

1. „Zelluläre Differenzierung“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17. März 2018,