Nukleær og molekylær grunnlag for differensiering og utvikling av gener

Nukleær og molekylær grunnlag for differensiering og utvikling av gener!

Molekylær grunnlag for differensiering og utvikling:

Når vekst oppstår, skjer økning i masse, vekt osv. Antall celler øker på grunn av celledeling. Noen ganger vokser cellene i størrelse og de deler ikke og fører til vekst. Den enkle multiplikasjon av celler vil produsere masser av celler, men ikke en organisme.

Kunnskap om utviklingsprosesser som vekst og differensiering er viktig for å forstå hendelsene som fører til dannelsen av et embryo eller foster. Når zygotene deler seg, forblir de embryonale cellene generelt totipotente. Med andre ord, hver embryonale celle er i stand til å gi opphav til embryo og danne en ny voksen organisme. Imidlertid mister cellene denne evnen og forblir ikke lenger totipotente. Ved å se og observere kan vi få en fornuftig ide om hvordan en celle produserer et helt individ.

Tisser blir spesialiserte, for eksempel av hjernen, leveren, bladet etc. Prosessen hvor totipotente embryonale celler omdannes til spesialiserte celler som utgjør og gir opphav til spesifikt vev kalles differensiering. Når embryonale celler deler seg, etter en tid blir utviklingspotensialet begrenset og det kalles bestemmelse.

Det er dogmen av modembiologi og genetikk at kjernen til de fleste somatiske celler av høyere organismer, uansett hvordan differensiert cellen, inneholder kopier av alle nukleære gener av et individ. Differensierende celler starter nye sett med proteiner eller mister evnen til å danne et sett med proteiner.

Hvilke faktorer er ansvarlige for slike endringer? Det antas at differensiering av celler i forskjellige typer under utvikling av en organisme innebærer regulering av uttrykket av gener, snarere enn en annen mekanisme som mutasjon.

Sydney Brener (britisk molekylærbiolog) sier at grunnleggende problem i utviklingsbiologi er å studere hendelser og prosesser som går gjennom når et embryo utvikler seg til voksen.

Få sent embryonale endringer observeres under mikroskop. Men endringer på molekylnivå starter veldig tidligere stadium. Slike endringer skjer mye før utseendet på morfologiske endringer.

Differensiering involverer prosesser som mitose, cellefusjon, cellemigrasjon eller intercellulære interaksjoner. Disse prosessene fungerer uavhengig av hverandre. En riktig koordinering og tilnærming er nødvendig for å vite om bestemt utviklingsmønster.

Det kan konkluderes med at:

(i) Differensiering og utvikling krever ikke massive permanente endringer i nukleært DNA.

(ii) Prosess innebærer selvforsterkende endringer i cytoplasma og selektiv gentranskripsjon.

Nukleær og molekylær grunnlag for differensiering og utvikling:

Planter i motsetning til dyr er vanligvis i stand til å danne en ny plante fra en vegetativ del. Men nå er det et etablert faktum at delvis differensierte dyre somatiske celler er som plante-somatiske celler i denne forbindelse. Robert Briggs og Thomas King har vist at kjerner fra celler av blastula og gastrula stadier av frosk (Rana pipiens) embryoer når de transplanteres i enukleerte egg, kan produsere et komplett embryo. Historien om nukleær transplantasjon (figur 6.67) er nyttig for å bestemme når kjernen i et vev mister sin evne til å generere en komplett utvikling for dannelsen av en voksen.

Briggs og King brukte gressfrog, Rana pipiens og afrikansk frosk Xenopus for sofistikerte eksperimenter. De fjernet / ødela kjernen av frosk- eller paddceller og transplanterte friske kjerner fra embryonale og tadpole-celler til enukleerte egg. Mange embryoer med nyplantede kjerner utvikler seg til normale tadpoles (Fig. 6, 67). Men hvis kjerne var fra differensierte tarmceller, utviklet ikke tadpoles. Det ble funnet at kjerner fra de tidlige spaltningstrinnene (opptil 64 celler) lett kunne transplanteres i enukleerte egg og de ville normalt utvikle seg til tadpoles og frosker.

Men kjerne fra sistnevnte stadier fører vanligvis til at embryoene avbrytes. Ikke fullt differensiert voksen froskvev kan brukes til å lage klonale frosker. Det viser tydelig at kjerne gjennomgår noen endringer under differensiering. Differensieringsprosessen er reversibel i tidlig embryonale stadier.

Men i planter kan selv modne celler gjennomgå differensiering for å danne callus for å heve hele planten vellykket. Hovedprosessen med differensiering skyldes endret genaktivitet. Denne endringen i genaktivitet er hovedsakelig forårsaket av samspillet med miljøet.

Det umiddelbare miljøet kan være cytoplasma. Cytoplasma er ytterligere berørt av mange parametere som temperatur, fuktighet, lys, cellecelle interaksjon etc. Modulasjon av gen og dets cytoplasma er uavhengig.