Nukleare und molekulare Grundlagen der Differenzierung und Entwicklung von Genen

Nukleare und molekulare Grundlagen der Differenzierung und Entwicklung von Genen!

Molekulare Grundlagen der Differenzierung und Entwicklung:

Immer wenn Wachstum auftritt, erfolgt eine Zunahme der Masse, des Gewichts usw. Die Anzahl der Zellen nimmt aufgrund der Zellteilung zu. Manchmal werden Zellen größer und teilen sich nicht und führen zu Wachstum. Die einfache Vermehrung von Zellen würde Zellmassen erzeugen, aber keinen Organismus.

Die Kenntnis von Entwicklungsprozessen als Wachstum und Differenzierung ist wesentlich für das Verständnis der Ereignisse, die zur Bildung eines Embryos oder Fötus führen. Wenn sich die Zygote teilt, bleiben die embryonalen Zellen in der Regel totipotent. Mit anderen Worten, jede embryonale Zelle kann einen Embryo erzeugen und einen neuen adulten Organismus bilden. Allmählich verlieren die Zellen diese Fähigkeit und bleiben nicht mehr totipotent. Durch Beobachten und Beobachten können wir eine vernünftige Vorstellung davon bekommen, wie eine Zelle eine ganze Person produziert.

Gewebe werden spezialisiert, z. B. für Gehirn, Leber, Blatt usw. Der Vorgang, durch den totipotente embryonale Zellen in spezialisierte Zellen umgewandelt werden, die bestimmte Gewebe bilden und zu bestimmten Geweben führen, wird als Differenzierung bezeichnet. Wenn sich embryonale Zellen teilen, ist das Entwicklungspotential nach einiger Zeit eingeschränkt und wird als Bestimmung bezeichnet.

Es ist das Dogma der modernen Biologie und Genetik, dass der Kern der meisten somatischen Zellen höherer Organismen, egal wie differenziert die Zelle ist, Kopien aller Kerngene eines Individuums enthält. Differenzierende Zellen starten neue Proteinsätze oder verlieren die Fähigkeit, einen Satz von Proteinen zu bilden.

Welche Faktoren sind für solche Änderungen verantwortlich? Es wird davon ausgegangen, dass die Differenzierung von Zellen in verschiedenen Typen während der Entwicklung eines Organismus eher die Regulierung der Expression von Genen als einen anderen Mechanismus wie etwa die Mutation beinhaltet.

Sydney Brener (britischer Molekularbiologe) sagt, dass das grundlegende Problem in der Entwicklungsbiologie die Untersuchung der Ereignisse und Prozesse ist, die durchlaufen werden, wenn sich ein Embryo zu einem Erwachsenen entwickelt.

Unter dem Mikroskop werden nur wenige späte Embryonalveränderungen beobachtet. Veränderungen auf molekularer Ebene sind jedoch sehr früh. Solche Änderungen treten viel vor dem Auftreten morphologischer Veränderungen auf.

Differenzierung beinhaltet Prozesse wie Mitose, Zellfusion, Zellmigration oder interzelluläre Interaktionen. Diese alle Prozesse arbeiten unabhängig voneinander. Eine genaue Abstimmung und Herangehensweise ist erforderlich, um bestimmte Entwicklungsmuster zu kennen.

Daraus kann man schließen:

(i) Differenzierung und Entwicklung erfordern keine massiven dauerhaften Änderungen in der Kern-DNA.

(ii) Der Prozess beinhaltet sich selbst verstärkende Veränderungen im Zytoplasma und die selektive Gentranskription.

Nukleare und molekulare Grundlagen der Differenzierung und Entwicklung:

Pflanzen sind im Gegensatz zu Tieren in der Regel in der Lage, eine neue Pflanze aus einem vegetativen Teil zu bilden. Fest steht jedoch, dass partiell differenzierte somatische Tierzellen in dieser Hinsicht wie somatische Pflanzenzellen sind. Robert Briggs und Thomas King haben gezeigt, dass Kerne aus den Zellen von Blastula- und Gastrulastadien von Embryos (Rana pipiens), wenn sie in entkernte Eier transplantiert werden, einen vollständigen Embryo erzeugen können. Die Geschichte der Kerntransplantation (Abb. 6.67) ist nützlich, um zu bestimmen, wann der Zellkern eines Gewebes seine Fähigkeit verliert, eine vollständige Entwicklung für die Bildung eines Erwachsenen zu erzeugen.

Briggs und King verwendeten Grasfrosch, Rana pipiens und den afrikanischen Frosch Xenopus für anspruchsvolle Experimente. Sie entfernten / zerstörten die Kerne von Frosch- oder Krötenzellen und transplantierten frische Kerne aus Embryonalzellen und Kaulquappen in entkernte Eier. Viele Embryonen mit frisch gepflanzten Kernen entwickeln sich zu normalen Kaulquappen (Abb. 6.67). Wenn die Kerne jedoch aus differenzierten Darmzellen stammten, entwickelten sich keine Kaulquappen. Es wurde festgestellt, dass Kerne aus den frühen Spaltungsstadien (bis zu 64 Zellen) leicht in entkernte Eier transplantiert werden könnten und sich normalerweise zu Kaulquappen und Fröschen entwickeln würden.

Aber Kerne aus den letzten Stadien führen normalerweise zum Abbruch der Embryonen. Für die Herstellung von Klonalfröschen kann kein vollständig differenziertes adulte Froschgewebe verwendet werden. Es zeigt deutlich, dass die Kerne während der Differenzierung einige Veränderungen erfahren. Der Prozess der Differenzierung ist in frühen embryonalen Stadien reversibel.

In Pflanzen können jedoch auch reife Zellen differenziert werden, um einen Kallus zu bilden, um die gesamte Pflanze erfolgreich aufzubauen. Der Hauptprozess der Differenzierung beruht auf einer veränderten Genaktivität. Diese Änderung der Genaktivität wird hauptsächlich durch die Wechselwirkung mit der Umgebung bewirkt.

Die unmittelbare Umgebung kann Zytoplasma sein. Das Zytoplasma wird außerdem durch viele Parameter wie Temperatur, Feuchtigkeit, Licht, Zell-Zell-Interaktion usw. beeinflusst. Die Modulation des Gens und seines Zytoplasmas ist unabhängig.