Diferenciação celular em animais e plantas

O diferenciação celular é o fenômeno gradual pelo qual as células multipotenciais dos organismos alcançam certas características específicas. Ocorre durante o processo de desenvolvimento e as mudanças físicas e funcionais são evidenciadas. Conceitualmente, a diferenciação ocorre em três etapas: determinação, diferenciação e maturação adequadas.

Esses três processos mencionados ocorrem continuamente nos organismos. No primeiro estágio de determinação, ocorre a atribuição das células multipotenciais no embrião a um tipo definido de célula; por exemplo, uma célula nervosa ou uma célula muscular. Na diferenciação, as células começam a expressar as características da linhagem.

Finalmente, a maturação ocorre nos últimos estágios do processo, onde novas propriedades são adquiridas que dão a aparência final de características em organismos maduros.

A diferenciação celular é um processo que é regulado de forma muito rigorosa e precisa por uma série de sinais que incluem hormônios, vitaminas, fatores específicos e até íons. Essas moléculas indicam o início das vias de sinalização dentro da célula.

É possível que conflitos ocorram entre os processos de divisão e diferenciação celular; portanto, o desenvolvimento chega a um ponto em que a proliferação deve deixar de dar origem à diferenciação.

Índice

• 1 características gerais
• 2 diferenciação celular em animais
  • 2.1 Ligar e desligar genes
  • 2.2 Mecanismos que produzem diferentes tipos de células
  • 2.3 Modelo de diferenciação celular: tecido muscular
  • 2.4 genes mestres
• 3 diferenciação celular em plantas
  • 3.1 Meristemas
  • 3.2 Papel das auxinas
• 4 Diferenças entre animais e plantas
• 5 referências

Características gerais

O processo de diferenciação celular envolve a mudança na forma, estrutura e função de uma célula em uma dada linhagem. Além disso, implica a redução de todas as funções potenciais que uma célula pode ter.

A mudança é governada por moléculas-chave, entre essas proteínas e RNAs mensageiros específicos. A diferenciação celular é o produto da expressão controlada e diferencial de certos genes.

O processo de diferenciação não implica a perda de genes iniciais; o que acontece é uma repressão em lugares específicos da maquinaria genética na célula que está passando pelo processo de desenvolvimento. Uma célula contém aproximadamente 30.000 genes, mas expressa apenas 8.000 ou 10.000.

Para ilustrar a afirmação acima a seguinte experiência foi levantada: tomar o núcleo de uma célula diferenciada e o corpo de um exemplo anfíbio-para, uma célula da mucosa intestinal- e implantado em um ovo rã cujo núcleo foi previamente extraído .

O novo núcleo tem toda a informação necessária para criar um novo organismo em perfeitas condições; isto é, as células da mucosa intestinal não perderam nenhum gene ao passar pelo processo de diferenciação.

Diferenciação celular em animais

O desenvolvimento começa com a fertilização. Quando a formação da morula ocorre nos processos de desenvolvimento do embrião, as células são consideradas totipotentes, indicando que são capazes de formar o todo de um organismo.

Com o tempo, a mórula e blastocisto torna-se células agora chamadas pluripotentes porque eles podem formar tecidos do corpo. Eles não podem formar o organismo completo porque eles não são capazes de dar origem aos tecidos extra-embrionários.

Histologicamente, os tecidos fundamentais de um organismo são o epitelial, o conectivo, o muscular e o nervoso.

À medida que mais é avançado, as células são multipotentes, porque se diferenciam em células maduras e funcionais.

-Especificamente em animais em metazoos- há uma via genética comum que unifica grupo desenvolvimento ontogenia através de uma série de genes que definem a padrão específico das estruturas do corpo, através do controlo da identidade dos segmentos no eixo anteroposterior do animal

Esses genes codificam para determinadas proteínas que compartilham uma seqüência de aminoácidos de ligação ao DNA (homeobox no gene, homodomínio na proteína).

Ativando e desativando genes

O DNA pode ser modificado por agentes químicos ou por mecanismos celulares que afetam a indução ou a repressão da expressão de genes.

Existem dois tipos de cromatina, classificados de acordo com sua expressão ou não: eucromatina e heterocromatina. O primeiro é organizado livremente e seus genes são expressos, o segundo tem uma organização compacta e impede o acesso ao mecanismo de transcrição.

Foi proposto que, nos processos de diferenciação celular, os genes que não são necessários para essa linhagem específica são silenciados na forma de domínios compostos de heterocromatina.

Mecanismos que produzem diferentes tipos de células

Em organismos multicelulares são uma série de mecanismos que produzem diferentes tipos de células no processo de desenvolvimento, tal como a segregação de factores citoplásmicos e comunicação celular.

A segregação dos fatores citoplasmáticos envolve a separação desigual de elementos como proteínas ou RNAs mensageiros nos processos de divisão celular.

Por outro lado, a comunicação celular entre as células vizinhas pode estimular a diferenciação de vários tipos de células.

Tal processo ocorre na formação das vesículas oftálmicas quando elas se encontram com o ectoderma da região cefálica e causam o espessamento que forma as placas do cristalino. Estes dobram na região interna e formam a lente.

Modelo de diferenciação celular: tecido muscular

Um dos modelos mais bem descritos na literatura é o desenvolvimento do tecido muscular. Esse tecido é complexo e é composto de células com múltiplos núcleos cuja função é a contração.

Células mesenquimais dão origem a células miogênicas, que por sua vez dão origem a tecido muscular esquelético maduro.

Para que esse processo de diferenciação comece, certos fatores diferenciadores devem estar presentes, impedindo a fase S do ciclo celular e atuando como estimulantes gênicos que causam a mudança.

Quando estas células recebem o sinal, inicia a transformação para mioblastos que não podem passar por processos de divisão celular. Os mioblastos expressam os genes relacionados à contração muscular, como aqueles que codificam as proteínas actina e miosina.

Os mioblastos podem se fundir uns com os outros e formar um miotubo com mais de um núcleo. Nesse estágio, ocorre a produção de outras proteínas relacionadas à contração, como a troponina e a tropomiosina.

Quando os núcleos se movem para a porção periférica dessas estruturas, eles são considerados uma fibra muscular.

Como descrito, essas células possuem proteínas relacionadas à contração muscular, mas não possuem outras proteínas, como queratina ou hemoglobina.

Genes mestres

A expressão diferencial nos genes está sob o controle de "genes mestres". Estes são encontrados no núcleo e ativam a transcrição de outros genes. Como o nome indica, são os principais fatores responsáveis ​​pelo controle de outros genes que direcionam suas funções.

No caso da diferenciação muscular, os genes específicos são aqueles que codificam para cada uma das proteínas envolvidas na contração muscular, e os genes mestres são MyoD e Myf5

Quando os genes mestres reguladores estão ausentes, os genes subalterados não são expressos. Em contraste, quando o gene mestre está presente, a expressão dos genes alvo é forçada.

Existem genes mestres que direcionam a diferenciação de neurônios, epiteliais, cardíacos, entre outros.

Diferenciação celular em plantas

Como nos animais, o desenvolvimento das plantas começa com a formação de um zigoto dentro da semente. Quando a primeira divisão celular ocorre, duas células diferentes se originam.

Uma das características do desenvolvimento das plantas é o crescimento contínuo do organismo graças à presença contínua de células de caráter embrionário. Essas regiões são conhecidas como meristemas e são órgãos de crescimento perpétuo.

As vias de diferenciação dão origem aos três sistemas de tecidos presentes nas plantas: o protoderma, que inclui os tecidos dérmicos, os meristemas fundamentais e o prochange.

O produto é responsável por originar o tecido vascular na planta, formado pelo xilema (transportador de água e sais dissolvidos) e pelo floema (transportador de açúcares e outras moléculas, como aminoácidos).

Meristemas

Os meristemas estão localizados nas pontas dos caules e raízes. Assim, essas células diferenciam e dão origem às diferentes estruturas que formam as plantas (folhas, flores, entre outras).

A diferenciação celular das estruturas florais ocorre em um determinado período de desenvolvimento e o meristema se transforma em "inflorescência" que, por sua vez, forma os meristemas florais. Daqui vêm as peças florais constituídas por sépalas, pétalas, estames e carpelos.

Estas células são caracterizadas por terem um tamanho pequeno, forma cubóide, uma parede celular fina mas flexível e um citoplasma com uma densidade elevada e numerosos ribossomas.

Papel das auxinas

Os fitohormônios têm um papel nos fenômenos de diferenciação celular, particularmente as auxinas.

Este hormônio influencia a diferenciação do tecido vascular no caule. Experimentos mostraram que a aplicação de auxinas em uma ferida leva à formação de tecido vascular.

Da mesma forma, as auxinas estão relacionadas com a estimulação do desenvolvimento de células do câmbio vascular.

Diferenças entre animais e plantas

O processo de diferenciação e desenvolvimento celular em plantas e animais não acontece de forma idêntica.

Nos animais, os movimentos de células e tecidos devem ocorrer para que os organismos adquiram uma conformação tridimensional que os caracterize. Além disso, a diversidade celular é muito maior em animais.

Em contraste, as plantas não têm períodos de crescimento apenas nos estágios iniciais da vida do indivíduo; eles podem aumentar seu tamanho ao longo da vida do vegetal.

Referências

1. Campbell, N. A. & Reece, J. B. (2007). Biologia. Ed. Panamericana Medical.
2. Cediel, J.F., Cardenas, M.H., & Garcia, A. (2009). Manual de histologia: tecidos fundamentais. Universidade de Rosario.
3. Hall, J. E. (2015). Guyton e Hall livro de fisiologia médica e-Book. Elsevier Health Sciences.
4. Palomero, G. (2000). Lições de embriologia. Universidade de Oviedo.
5. Wolpert, L. (2009). Princípios do desenvolvimento. Ed. Panamericana Medical.