Mechanizmy wzrostu i różnicowanie komórek, Genetyka


4.Mechanizmy wzrostu i różnicowanie komórek

RÓŻNICOWANIE KOMÓREK: proces różnicowania się morfologicznego i funkcjonalnego komórek w trakcie rozwoju organizmu wielokomórkowego; z komórek niewyspecjalizowanych (→ komórki totipotencjalne) powstają komórki wyspecjalizowane, charakterystyczne dla poszczególnych tkanek, a także dla określonych organizmów; np. w czasie rozwoju człowieka z wyjściowej komórki (zygoty) powstaje organizm zbudowany szacunkowo z 1014 komórek, wśród których można wyróżnić ok. 200 typów komórek ,wszystkie one w procesie R(mejozy) rozwinęły się z zygoty. Proces R. nie pociąga za sobą zmian w ich kodzie genetycznym, a wszystkie niezbędne do tego procesu informacje zawiera jądro zygoty (zapłodnionej komórki jajowej) i wszystkich, nawet wysoko zróżnicowanych komórek (informacja genetyczna nie jest tracona). Przyczyną ostatecznych różnic pomiędzy komórkami jest skomplikowany proces regulacji aktywności genów (różnicowa ekspresja genów).

Komórki totipotencjalne= Komórki macierzyste

- mogą przekształcać się w każdy dowolny rodzaj tkanki lub organ, jeśli tylko stworzy się im odpowiednie warunki wzrostu i rozwoju

WZROST:W każdej komórce odbywają się złożone procesy, podczas których komórka pobiera pewne substancje ze swego otoczenia (odżywianie) i z kolei wydala niektóre produkty chemicznej przemiany materii. Każda komórka ma określoną funkcję w gospodarce ustroju jako całości (np. w przypadku komórki ludzkiej, komórki wątroby magazynują białka i cukry jako materiały zapasowe, i wydzielają żółć niezbędną do trawienia oraz wytwarzają enzymy). Wzrastanie komórki następuje wówczas, gdy przemiany prowadzące do pomnażania ilości masy protoplazmy przeważają nad przemianami, prowadzącymi do wydalania, Stan równowagi w komórce, przerywa zwykle zjawisko jej podziału.

Fizjologia molekularna komórki

Różnicowanie komórek jest procesem, w którym z totipotentnej, zapłodnionej komórki jajowej powstają wyspecjalizowane komórki. Wyróżnia się trzy etapy różnicowania; pierwotne i pośrednie- występujące w rozwoju embrionalnym i terminalne występujące także po urodzeniu. Różnicowanie jest regulowane przez genom męski lub żeński i wpływ jednych komórek na inne. Do różnicowania konieczna jest obecność genomu plemnika i komórki jajowej. Różnicowanie regulowane jest pojawieniem się ekspresji genów w czasie i przestrzeni. W kontroli tej ważną rolę pełni struktura chromatyny, której zmiany regulują dostępność DNA dla czynników transkrypcyjnych. Biorą tu udział acetylacja histonów*** i metyzacja*** DNA. Pierwszym przejawem różnicowania zarodka jest uaktywnienie się protoonkogenów*** kodujących białka-czynniki transkrypcyjne i receptory błonowe.

Czynniki wzrostu i różnicowania działają mitogennie lub antyproliferacyjnie *** na komórki zarodka a jednocześnie oddziaływają jako czynnik zarodkowy na tkanki macicy w czasie rozwoju wewnątrzmacicznego.

Pierwotne różnicowanie- z totipotentnej komórki jaką jest zapłodniona komórka jajowa powstają komórki o ograniczonej potencji rozwojowej- k. multipotentne. Proces ten jest kontrolowany przez oddziaływania międzykomórkowe oraz mechanizmy autonomiczne komórki, a więc funkcję obu genomów i zależności jądrowo cytoplazmatyczne.

Różnicowanie pośrednie- -zespoły komórek pierwotnie zróżnicowanych dodatkowo oddziałowują na siebie drogą kontaktów powierzchniowych i wysyłania sygnałów chemicznych.

Różnicowanie terminalne- występujące po zakończeniu okresu zarodkowego (embriogenezy) oraz w organizmach dojrzałych. Przykładem może być różnicowanie komórek krwi i gamet.

protoonkogeny ***geny stymulujące wzrost komórki, występujące w genomie ludzi i zwierząt (dotychczas u człowieka poznano ich ok. 100), które na skutek mutacji mogą ulec przekształceniu w onkogeny.

proliferacja*** rozmnażanie się, bujny rozrost, rozprzestrzenianie się, odradzanie się. W biologii mnożenie się komórek. (anty-przeciw)

acetylacja histonów*** powoduje częściową de kondensację chromatyny, przez co jest ona bardziej dostępna dla czynników transkrypcyjnych. Polega na przeniesieniu gr. acetylowej z acetylo-CoA przez acetylotransferazy histonów

metylacja DNA*** - proces przyłączania grup metylowych (-CH3) do zasad azotowych nukleotydów, w szczególności do cytozyny, rzadziej do adeniny . W proces ten zaangażowane są enzymy z grupy metylaz DNA.

multipotencja - zdolność komórek niezróżnicowanych do różnicowania się w różne typy komórek, ale wyłącznie ściśle określonej tkanki (np. komórki szpiku kostnego mogą różnicować się w komórki krwi). Ich linie potomne występują w tkankach organizmów młodocianych i dojrzałych uczestnicząc w procesach wzrostu i regeneraji.

Mechanizmy różnicowania i wzrostu

Geny ras, kodują białka regulatorowe, zaangażowane w przenoszeniu sygnałów pomiędzy receptorami czynników wzrostu a punktami docelowymi komórki, co aktywuje transkrypcje. Aktywne geny ras może świadczyć o uruchomieniu mechanizmów wzrostu i różnicowania

(czyli mechanizmem jest ekspresja genów)

Mechanizmy różnicowania komórkowego: acetylacja histonów, metyzacja DNA i inaktywacja chromosomu X

Realizacja programu rozwoju i różnicowania odbywa się przez przestrzenną i czasową ekspresję genów. W kontroli tej ważną rolę pełnią dynamiczne zmiany struktury chromatyny regulujące dostępność DNA dla czynników transkrypcyjnych. Częścią tej regulacji jest modulacja acetylacji histonów i metylacjaDNA.

Acetylacja histonów jest czymś więcej niż zmianą konformacji chromatyny. W wyniku acetylacji może powstać 50 lizoform histonów różniących się stanem acetylacji.

Metylacja DNA.W czasie replikacji stara nic DNA zachowuje zmetylowane zasady, gdy nowopowstała jest jeszcze nie zmetylowana. Powadzenie -CH3 do nowo powstałej nici odbywa się przy pomocy metylotransferazy DNA. Metylacja następuje jako przyłączenie -CH3 do zasad azotowych. Metylacja DNA z interakcją DNA-białka dzieli genom na sfery transkrypcyjne aktywne i nieaktywne.

Inaktywacja chromosomu X

Największym zgrupowaniem genów , które podległy inaktywacji jest chromosom X. Równowaga produktów genów związanych z chromosomem X u samic i samców jest osiągnięta przez inaktywację jednego dwóch z 2 chromosomów X we wszystkich ch, somatycznych u samic.

Etapy:

1.Wybór chromosomu podlegającego inaktywacji.

2.Aktywacja transkrypcyjna.

Różnicowanie terminalne

Proces różnicowania jest nieodwracalny i wiąże się z wyłączeniem aktywności pewnych genów a włączeniem aktywności innych co pociąga za sobą kolejne zmiany fenotypu.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
3. Wzrost, roznicowanie, starzenie sie i naturalna mierc komorek - pytania
Genetyczne podłoże różnicowania komórek i narządów
WZROST, RÓŻNICOWANIE, STARZENIE SIĘ I NATURALNA ŚMIERĆ KOMÓREK
29 04 & 06 05 & 13 05 2009, wykład, Wzrost, różnicowanie i starzenie się komórek Paul Esz(1)
25 Pilot, Mechanizmy prowadzace do zroznicowania genetycznego miedzy populacjami w obrebie gatunku (
Metody barwienia i różnicowania komórek
mechanizmy regulujace powstawanie komorek plazmatycznych
mechanizm wzrostu kryształów, Studia, Mibm, semestr I, Pnom, Pnom, KOLOS II
Droga do uzależnienia - mechanizmy, Wzrost rozpowszechnienia słowa uzależnienie wynika z jego obcn
MECHANIZM WZROSTU ROĹšLIN
25 Pilot, Mechanizmy prowadzace do zroznicowania genetycznego miedzy populacjami w obrebie gatunku (
6 Mechanizmy różnicowania i wzrostu komórek
genetyczne położe różnicowania się komórek i narządów
Różnice w budowie i funkcjonowaniu komórek prokariotycznych i eukariotycznych
porównanie komórek prokariotycznej i eukariotycznej, Farmacja UMB, Biologia z genetyką, Ćwiczenia
GENETYKA KLINICZNA V - seminarium Genetyka zaburzen roznicow, VI rok, Genetyka, Genetyka, Egzamin

więcej podobnych podstron