Basi nucleari e molecolari di differenziazione e sviluppo dei geni

Base Nucleare e Molecolare della differenziazione e dello sviluppo dei geni!

Basi molecolari di differenziazione e sviluppo:

Ogni volta che si verifica una crescita, si verifica un aumento della massa, del peso, ecc. Il numero di cellule aumenta a causa della divisione cellulare. A volte, le cellule crescono di dimensioni e non si dividono e portano alla crescita. La semplice moltiplicazione delle cellule produrrebbe masse di cellule ma non un organismo.

La conoscenza dei processi di sviluppo come crescita e differenziazione è essenziale per comprendere gli eventi che portano alla formazione di un embrione o di un feto. Quando lo zigote si divide, le cellule embrionali rimangono generalmente totipotenti. In altre parole, ogni cellula embrionica è in grado di dare origine all'embrione e formare un nuovo organismo adulto. Tuttavia, gradualmente le cellule perdono questa capacità e non rimangono più totipotenti. Osservando e osservando, possiamo avere un'idea ragionevole di come una cellula produce un intero individuo.

I tessuti si specializzano ad es. Nel cervello, nel fegato, nelle foglie, ecc. Il processo mediante il quale le cellule embrionali totipotenti sono convertite in cellule specializzate che costituiscono e danno origine a tessuti specifici è chiamato differenziazione. Quando le cellule embrionali si dividono, dopo un po 'di tempo il potenziale di sviluppo diventa limitato e si chiama determinazione.

È il dogma della moderna biologia e della genetica che il nucleo della maggior parte delle cellule somatiche degli organismi superiori, indipendentemente da quanto differenziata la cellula, contiene copie di tutti i geni nucleari di un individuo. Le cellule differenzianti iniziano nuove serie di proteine ​​o perdono la capacità di formare un insieme di proteine.

Quali sono i fattori responsabili di tali cambiamenti? Si considera che la differenziazione delle cellule in diversi tipi durante lo sviluppo di un organismo comporta la regolazione dell'espressione dei geni, piuttosto che qualche altro meccanismo come la mutazione.

Sydney Brener (biologo molecolare britannico) afferma che il problema fondamentale nella biologia dello sviluppo è quello di studiare gli eventi e i processi che si verificano quando un embrione si sviluppa in adulto.

Pochi cambiamenti tardo-embrionali sono osservati al microscopio. Ma i cambiamenti a livello molecolare iniziano molto prima - tali cambiamenti avvengono molto prima della comparsa di cambiamenti morfologici.

La differenziazione coinvolge processi come la mitosi, la fusione cellulare, la migrazione cellulare o le interazioni intercellulari. Tutti questi processi funzionano indipendentemente l'uno dall'altro. È necessario un adeguato coordinamento e approccio per conoscere il modello definito di sviluppo.

Si può concludere che:

(i) La differenziazione e lo sviluppo non richiedono enormi cambiamenti permanenti nel DNA nucleare.

(ii) Il processo implica cambiamenti auto-rinforzanti nel citoplasma e nella trascrizione selettiva del gene.

Basi nucleari e molecolari di differenziazione e sviluppo:

Le piante rispetto agli animali sono generalmente in grado di formare una nuova pianta da una parte vegetativa. Tuttavia, ora è un fatto accertato che le cellule somatiche animali parzialmente differenziate sono come le cellule somatiche delle piante in questo senso. Robert Briggs e Thomas King hanno dimostrato che i nuclei delle cellule di blastula e stadi di gastrula di embrioni di rana (Rana pipiens) quando trapiantati in uova enucleate possono produrre un embrione completo. La storia del trapianto nucleare (figura 6.67) è utile per determinare quando il nucleo di un tessuto perde la sua capacità di generare uno sviluppo completo per la formazione di un adulto.

Briggs e King usavano raganelle, Rana pipiens e la rana africana Xenopus per esperimenti sofisticati. Hanno rimosso / distrutto i nuclei di cellule di rospo o rospo e hanno trapiantato nuclei freschi da cellule embrionali e girino in uova enucleate. Molti embrioni con nuclei appena piantati si sviluppano in girini normali (figura 6.67). Ma se i nuclei provenivano da cellule intestinali differenziate, i girini non si sviluppavano. È stato scoperto che i nuclei degli stadi iniziali di clivaggio (fino a 64 cellule) potevano essere prontamente trapiantati in uova enucleate e si sarebbero normalmente sviluppati in girini e rane.

Ma i nuclei degli ultimi stadi di solito provocano l'aborto degli embrioni. Nessun tessuto rana adulto completamente differenziato può essere usato per fare le rane clonate. Mostra chiaramente che i nuclei subiscono alcuni cambiamenti durante la differenziazione. Il processo di differenziazione è reversibile nelle prime fasi embrionali.

Tuttavia, nelle piante, anche le cellule mature possono subire differenziazioni per formare callo per innalzare l'intera pianta con successo. Il principale processo di differenziazione è dovuto all'attività genica alterata. Questo cambiamento nell'attività dei geni è principalmente causato dalla sua interazione con l'ambiente.

L'ambiente immediato può essere il citoplasma. Il citoplasma è inoltre influenzato da molti parametri come temperatura, umidità, luce, interazione cellula-cellula ecc. La modulazione del gene e del suo citoplasma è indipendente.