Kärn- och molekylär grund för differentiering och utveckling av gener

Kärn- och molekylär grund för differentiering och utveckling av gener!

Molekylär grund för differentiering och utveckling:

När tillväxt uppstår sker ökningen i massa, vikt etc. Antal celler ökar på grund av celldelning. Ibland växer cellerna i storlek och de delar inte upp och leder till tillväxt. Den enkla multiplikationen av celler skulle producera massor av celler men inte en organism.

Kunskap om utvecklingsprocesser som tillväxt och differentiering är avgörande för att förstå de händelser som leder till att ett embryo eller foster bildas. När zygoten delas, förblir de embryonala cellerna i allmänhet totipotenta. Med andra ord kan varje embryonal cell ge upphov till embryo och bilda en ny vuxen organism. Men gradvis förlorar cellerna denna förmåga och förbli inte längre totipotenta. Genom att titta på och observera kan vi få en rimlig uppfattning om hur en cell producerar en hel individ.

Vävnader blir specialiserade t.ex. av hjärna, lever, blad etc. Processen genom vilken totipotenta embryonala celler omvandlas till specialiserade celler som utgör och ger upphov till specifika vävnader kallas differentiering. När embryonala celler delar sig, efter en tid blir utvecklingspotentialen begränsad och det kallas beslutsamhet.

Det är dogmen för modembiologi och genetik att kärnan av de flesta somatiska cellerna hos högre organismer, oavsett hur differentierad cellen, innehåller kopior av alla nukleärgen hos en individ. Differentierande celler startar nya uppsättningar av proteiner eller förlorar förmågan att bilda en uppsättning proteiner.

Vilka faktorer är ansvariga för sådana förändringar? Det anses att differentiering av celler i olika typer under utveckling av en organism involverar reglering av uttryck av gener snarare än någon annan mekanism, såsom mutation.

Sydney Brener (brittisk molekylärbiolog) säger att grundläggande problem i utvecklingsbiologi är att studera händelser och processer som går igenom när ett embryo utvecklas till vuxen.

Få sen embryonförändring observeras under mikroskop. Men förändringar på molekylnivå börjar mycket tidigare stadium. Sådana förändringar förekommer mycket före förekomsten av morfologiska förändringar.

Differentiering involverar processer som mitos, cellfusion, cellmigration eller intercellulära interaktioner. Dessa processer fungerar oberoende av varandra. En korrekt samordning och tillvägagångssätt krävs för att veta om ett bestämt utvecklingsmönster.

Man kan dra slutsatsen att

(i) Differentiering och utveckling kräver inte massiva permanenta förändringar i kärn-DNA.

(ii) Process involverar självförstärkande förändringar i cytoplasma och selektiv gentranskription.

Kärn- och molekylär grund för differentiering och utveckling:

Växter i motsats till djur brukar kunna bilda en ny växt från en vegetativ del. Men nu är det ett etablerat faktum att partiellt differentierade animaliska somatiska celler är som planta somatiska celler i detta avseende. Robert Briggs och Thomas King har visat att kärnor från cellerna av blastula och gastrula stadier av groda (Rana pipiens) embryon när de transplanteras till enukleerade ägg kan producera ett komplett embryo. Berättelsen om nukleär transplantation (Fig. 6.67) är användbar för att bestämma när en vävnads kärna förlorar sin förmåga att generera en komplett utveckling för bildandet av en vuxen.

Briggs och King använde gräsgroda, Rana pipiens och afrikansk groda Xenopus för sofistikerade experiment. De avlägsnade / förstörde kärnorna av groda eller padda celler och transplanterade färska kärnor från embryonala och tadpole cell till enukleerade ägg. Många embryon med nyplanterade kärnor utvecklas till normala tadpoler (fig 6.67). Men om kärnor var från differentierade tarmceller utvecklades inte tadpoler. Man fann att kärnor från de tidiga klyvningsstegen (upp till 64 celler) lätt skulle kunna transplanteras till enukleerade ägg och de skulle normalt utvecklas till tadpoler och grodor.

Men kärnor från senare skeden leder vanligen till att embryon avbryts. Ingen helt differentierad vuxen grodavävnad kan användas för att göra klonala grodor. Det visar tydligt att kärnor genomgår vissa förändringar under differentiering. Differentieringsprocessen är reversibel i tidiga embryonala stadier.

Men i växter kan även mogna celler genomgå differentiering för att bilda callus för att höja hela växten framgångsrikt. Huvudprocessen av differentiering beror på förändrad genaktivitet. Denna förändring i genaktivitet orsakas huvudsakligen av dess växelverkan med miljön.

Den omedelbara miljön kan vara cytoplasma. Cytoplasma påverkas vidare av många parametrar som temperatur, fuktighet, ljus, cellcellsinteraktion etc. Modulation av gen och dess cytoplasma är oberoende.