Κυτταρική διαφοροποίηση
Η κυτταρική διαφοροποίηση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα λιγότερο εξειδικευμένο κύτταρο μετατρέπεται σε έναν πιο εξειδικευμένο κυτταρικό τύπο. Αποτελεί μέρος της αναπτυξιακής βιολογίας. Διαφορετικοί ιστοί διαθέτουν διαφορετικά είδη οργανιδίων στο εσωτερικό των κυττάρων.
Η διαφοροποίηση συμβαίνει πολλές φορές κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ενός πολυκύτταρουοργανισμού. Ο οργανισμός μετατρέπεται από ένα απλό ζυγωτό σε ένα πολύπλοκο σύστημα ιστών και κυτταρικών τύπων. Η διαφοροποίηση είναι επίσης μια συνήθης διαδικασία στους ενήλικες: τα ενήλικα βλαστικάκύτταρα διαιρούνται για να δημιουργήσουν πλήρως διαφοροποιημένα θυγατρικά κύτταρα κατά τη διάρκεια της επιδιόρθωσης των ιστών και κατά τη διάρκεια της φυσιολογικής κυτταρικής εναλλαγής.
Η διαφοροποίηση αλλάζει δραματικά το μέγεθος, το σχήμα, τη μεταβολική δραστηριότητα και την ανταπόκριση ενός κυττάρου σε σήματα. Οι αλλαγές αυτές οφείλονται σε μεγάλο βαθμό σε αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση. Με λίγες εξαιρέσεις, η κυτταρική διαφοροποίηση δεν περιλαμβάνει σχεδόν ποτέ αλλαγή στην ίδια την αλληλουχία του DNA. Περιλαμβάνει όμως την απενεργοποίηση πολλών γονιδίων που δεν χρειάζονται σε έναν συγκεκριμένο ιστό. Έτσι, τα κύτταρα σε διαφορετικούς ιστούς μπορεί να έχουν πολύ διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά παρά το γεγονός ότι έχουν το ίδιο γονιδίωμα.
Η κυτταρική ισχύς είναι η ικανότητα ενός κυττάρου να διαφοροποιείται σε άλλους κυτταρικούς τύπους. Ένα κύτταρο που μπορεί να διαφοροποιηθεί σε πολλούς κυτταρικούς τύπους είναι γνωστό ως πολυδύναμο. Τέτοια κύτταρα ονομάζονται βλαστικά κύτταρα στα ζώα και μεριστωματικά κύτταρα στα ανώτερα φυτά. Ένα κύτταρο που είναι ικανό να διαφοροποιείται σε όλους τους κυτταρικούς τύπους είναι γνωστό ως τοτιποθετικό. Στα θηλαστικά, μόνο το ζυγωτό και τα πρώιμα εμβρυϊκά κύτταρα είναι τοτιποθετικά, ενώ στα φυτά πολλά διαφοροποιημένα κύτταρα μπορούν να γίνουν τοτιποθετικά με απλές εργαστηριακές τεχνικές.
Διαφοροποίηση βλαστικών κυττάρων
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι η κυτταρική διαφοροποίηση;
A: Η κυτταρική διαφοροποίηση είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα λιγότερο εξειδικευμένο κύτταρο μετατρέπεται σε έναν πιο εξειδικευμένο κυτταρικό τύπο. Αποτελεί μέρος της αναπτυξιακής βιολογίας και συμβαίνει πολλές φορές κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ενός πολυκύτταρου οργανισμού.
Ερ: Πώς επηρεάζει η κυτταρική διαφοροποίηση τα χαρακτηριστικά ενός κυττάρου;
Α: Η διαφοροποίηση αλλάζει δραματικά το μέγεθος, το σχήμα, τη μεταβολική δραστηριότητα και την ανταπόκριση ενός κυττάρου σε σήματα. Οι αλλαγές αυτές οφείλονται σε μεγάλο βαθμό σε αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση και όχι στην ίδια την αλληλουχία του DNA.
Ερ: Τι είναι η κυτταρική ισχύς;
Α: Η κυτταρική ισχύς είναι η ικανότητα ενός κυττάρου να διαφοροποιείται σε άλλους τύπους κυττάρων. Ένα πολυδύναμο κύτταρο μπορεί να διαφοροποιηθεί σε πολλούς διαφορετικούς τύπους, ενώ τα τοτιποδύναμα κύτταρα μπορούν να διαφοροποιηθούν σε όλους τους τύπους. Στα θηλαστικά, μόνο τα ζυγωτά και τα πρώιμα εμβρυϊκά κύτταρα είναι τοτιποδύναμα, ενώ στα φυτά πολλά διαφοροποιημένα κύτταρα μπορούν να γίνουν τοτιποδύναμα με εργαστηριακές τεχνικές.
Ερ: Ποιο ρόλο παίζουν τα βλαστικά κύτταρα στην κυτταρική διαφοροποίηση;
Α: Τα βλαστικά κύτταρα είναι πολυδύναμα κύτταρα που έχουν την ικανότητα να διαφοροποιούνται σε πολλούς διαφορετικούς τύπους θυγατρικών κυττάρων κατά την επισκευή ιστών ή τη φυσιολογική κυτταρική εναλλαγή στους ενήλικες. Παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη, καθώς διαιρούνται πολλές φορές για να σχηματίσουν πολύπλοκα συστήματα ιστών και διάφορα είδη οργανιδίων στο εσωτερικό των κυττάρων.
Ερ: Πώς αλλάζει η γονιδιακή έκφραση κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαφοροποίησης;
Α: Η γονιδιακή έκφραση αλλάζει σημαντικά κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαφοροποίησης, καθώς ορισμένα γονίδια που δεν χρειάζονται για συγκεκριμένους ιστούς θα απενεργοποιηθούν, ενώ άλλα μπορεί να ενεργοποιηθούν ή να εκφραστούν διαφορετικά ανάλογα με τις ανάγκες του συγκεκριμένου ιστού ή οργανιδίου που σχηματίζεται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα φυσικές διαφορές μεταξύ διαφορετικών ειδών ιστών παρά το γεγονός ότι έχουν πανομοιότυπα γονιδιώματα.
Ερ: Υπάρχει κάποια διαφορά μεταξύ των ζωικών βλαστικών κυττάρων και των μεριστωματικών κυττάρων των φυτών;
Α: Ναι, τα ζωικά βλαστικά κύτταρα είναι πολυδύναμα, ενώ τα φυτικά μεριστωματικά κύτταρα μπορούν να γίνουν ολιγοδύναμα με απλές εργαστηριακές τεχνικές που τους επιτρέπουν να διαφοροποιούνται σε όλους τους τύπους θυγατρικών κυττάρων όταν χρειάζεται.
