Differenziazione cellulare

Spieghiamo cos'è la differenziazione cellulare, come il processo, e ti mostriamo esempi

Le cellule staminali possono diventare altri tipi di cellule mediante il processo di differenziazione cellulare

Cos'è la differenziazione cellulare?

IL Differenziazione cellulare È il processo mediante il quale una cella cambia da un tipo di cella a un altro. È generalmente la trasformazione di una cellula immatura e poco specializzata in un tipo di cellula specializzato che esprime alcuni geni, che cambia la morfologia ed è in grado di soddisfare le funzioni diverse da quelle delle cellule "iniziali".

Ad esempio, le cellule di un organismo multicellulare come essere umano sono organizzate in modo tale da raggrupparsi per formare diversi tipi di tessuti e organi con funzioni specifiche, che di solito non possono essere eseguite dalle cellule di altri tessuti.

L'identità e la funzione di questi tessuti e organi dipendono dal tipo di cellule che li formano e detto identità, a sua volta, è data da a Programma trascrizionale Specifico, cioè è geneticamente controllato.

In altre parole, l'esistenza di tessuti e organi è possibile grazie al processo di differenziazione cellulare che, in sostanza, consiste in un'espressione selettiva del genoma, controllato entrambi i livelli temporaneo COME spazio.

La differenziazione cellulare è di solito un processo irreversibile, in particolare se ci riferiamo all'essere umano e a molti animali vertebrati di coloro che conosciamo - nelle piante non è sempre così, sebbene in determinate condizioni e solo in alcune cellule possano essere invertiti, un processo chiamato disprezzo.

Durante la differenziazione delle cellule una cella non solo acquisisce una forma e una funzione speciali, ma può anche essere distinta dalle altre cellule rispetto alla sua divisione o al tasso di moltiplicazione. Più differenziata e specializzata, una cellula diventa meno capace di dividere.

STEM e cellule di differenziazione

Illustrazione di cellule staminali embrionali

Se i nostri organi e tessuti sono formati da cellule che hanno attraversato un processo di differenziazione per acquisire la propria identità, da dove le cellule non dispositive che li danno origine provengono? Come sono i tessuti del nostro corpo?

Molte delle cellule appartenenti a un tessuto possono "sostituire" se stesse dividendo, sebbene il tasso di sostituzione varia considerevolmente da un tessuto all'altro e dipende dal tipo di tessuto: i neuroni in un cervello adulto, ad esempio, sono appena divisi, altrimenti a cellule epiteliali.

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Tuttavia, come abbiamo già accennato, alcune cellule considerevolmente differenziate perdono la loro capacità di divisione, quindi le loro popolazioni vengono mantenute grazie a un "serbatoio" corporeo di cellule non differenziate: cellule staminali.

Le cellule staminali sono cellule con la capacità di "maturare" o differenziarsi in diversi tipi di cellule e molti tessuti ne contengono un numero che sono responsabili del mantenerli.

Esistono due tipi di cellule staminali:

• Cellule staminali embrionali: Sono quelli nell'embrione Presto. Sono costantemente divisi e possono portare a tutti i tipi di cellule del corpo: lo sono Totipotente. Queste cellule sono fondamentali per la crescita.
• Cellule staminali tissutali: sono quelli che si trovano negli organismi adulti o Maturo E la sua funzione principale è quella di fornire cellule che sostituiscono le cellule differenziate da tessuti diversi. A differenza delle cellule staminali embrionali, le cellule staminali tissutali non possono dare origine a Tutto I tipi di cellule del corpo, ma sono limitati alla formazione di uno o più lignaggi del tipo di cellule tissutali a cui appartengono; Questo è il motivo per cui lo sono multipotente e successivamente oligopotenti.

Come sono le cellule staminali?

Se tutte le cellule staminali di un tessuto sono differenziate per sostituire quelle cellule che, per un motivo o nell'altro, devono essere sostituite, detto tessuto sarebbe rapidamente privo di cellule staminali.

È per questo motivo che le cellule staminali, quando il tessuto merita di sostituzione delle cellule, sono divise asimmetricamente: Una delle cellule figlie inizia a differenziarsi in base al tipo di cellula necessaria e l'altra rimane come una cellula staminale, mantenendo la popolazione del tessuto in questione.

Processo di differenziazione cellulare

La differenziazione cellulare è un processo relativamente complesso che coinvolge un gran numero di fattori interni ed esterni.

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Lo zigote

Dalla fecondazione, passando attraverso lo zigote, al feto

Possiamo dire che durante lo sviluppo embrionale si verificano i primi eventi di differenziazione cellulare.

Lo Zygote, la prima cellula totipotente di un organismo multicellulare, inizia a dividersi e infine definisce i diversi strati embrionali, le cui cellule acquisiscono funzioni diverse a seconda della loro posizione.

Dagli strati embrionali, si formano cavità del corpo, epiteli e sistemi di organi.

Tutte le cellule che derivano dallo zigote contengono esattamente la stessa combinazione di geni derivati ​​dalla fusione dei nuclei aploidi femminili e maschili dei genitori, prodotti dalla meiosi nelle loro strutture riproduttive.

Espressione selettiva dei geni

Mentre le cellule di embrioni (e un individuo adulto) hanno praticamente lo stesso contenuto genetico, una serie di fattori molecolari è responsabile della promozione dell'espressione di alcuni geni e inibire permanentemente o temporaneamente quella degli altri, dando origine a un Programma trascrizionale Specifico per ogni cella a seconda della sua funzione.

Ricordiamo che l'espressione genetica è il processo attraverso il quale le informazioni contenute nei geni sono "lette", che sono i frammenti dell'acido deossiribonucleico (DNA) arrotolati e compattati nel nucleo che formano i cromosomi.

I geni sono le entità responsabili di tutte le caratteristiche funzionali, morfologiche e metaboliche delle cellule e la loro espressione è controllata da fattori endogeni ed esogeni.

Impegno

Durante il processo di differenziazione le celle vengono infine "impegnate" in un lignaggio e tipo cellulare specifici, il che significa che acquisiscono Specifiche.

Nello sviluppo embrionale, ad esempio, gli eventi di impegno si svolgono nelle cellule a seconda di quei componenti citosolici che ricevono durante la divisione Zygote o le cellule che formano l'embrione. Tra questi componenti ci sono proteine, messaggeri RNA, ecc.

D'altra parte, il mezzo extracellulare ha anche una forte influenza sui processi di differenziazione, impegno e specifica, poiché di solito invia "segnali diversi che vengono interpretati dalle cellule in modo differenziato.

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Esempi di differenziazione cellulare

Ematopoiesi

L'ematopoiesi è il processo mediante il quale le cellule del sangue e il sistema immunitario sono formati dalla differenziazione di un set di cellule staminali multipotenti.

Queste cellule, le cellule staminali ematopoietiche presenti nel midollo osseo, sono in grado di dividere per mantenere la loro popolazione e produrre diversi tipi di cellule che si impegnano in uno dei due lignaggi cellulari: mieloide e linfoide.

Cellule di lignaggio mieloide, Durante la divisione, producono precursori per eritrociti (globuli rossi), mastociti, megakariociti e mieloblasti.

I megacariociti possono produrre trombociti, mentre i mieloblasti possono essere divisi per formare basofili, neutrofili, eosinofili e monociti, quest'ultimo in grado di dare origine a macrofagi e cellule dendritiche.

Cellule progenitrici di lignaggio Linfoide, Invece, sono divisi per dare origine a cellule omicidi naturali (cellule killer naturali) o grandi linfociti granulari e piccoli linfociti che fungono da precursori per i linfociti T e i linfociti B.

Durante la differenziazione queste cellule subiscono importanti cambiamenti di dimensioni, forma, attività metabolica e funzione. Gli eritrociti, per esempio, perdono il nucleo e lusingare, formare cellule del sangue con un disco bicocobico specializzato nel trasporto di ossigeno attraverso il sangue.

Differenziazione degli osteociti

Gli osteociti sono uno dei tipi di cellule che formano le ossa degli animali vertebrati. Queste cellule derivano da cellule precursori note come Osteoblasti.

Quando vengono fornite determinate condizioni e vengono percepiti segni diversi dagli osteoblasti, alcune di queste differiscono drasticamente:

Se sono cellule che guardano cubo, capaci di matrice costantemente extracellulare, gli osteoblasti acquisiscono una forma allungata e piccola, con una struttura incorporato Nel tessuto osseo, incapsulato da un materiale organico formato da fibre di collagene e proteine ​​fibrose.

Questo processo avviene durante la formazione ossea ed è controllato da fattori di trascrizione che non solo modificano il profilo di espressione genetica delle cellule che differiscono, ma anche quella delle cellule vicine, inducendo la produzione dei componenti della matrice dove saranno incapsulate.