DIFERENSIASI SEL: PADA HEWAN DAN TUMBUHAN - BIOLOGI - 2025

The diferensiasi sel adalah fenomena bertahap dimana sel-sel multipoten organisme mencapai karakteristik khusus tertentu. Itu terjadi selama proses pengembangan dan perubahan fisik dan fungsional terlihat jelas. Secara konseptual, diferensiasi terjadi dalam tiga tahap: determinasi, diferensiasi itu sendiri, dan pematangan.

Ketiga proses yang disebutkan ini terjadi terus menerus dalam organisme. Pada tahap pertama penentuan, sel multipotensial dalam embrio ditetapkan ke jenis sel yang ditentukan; misalnya, sel saraf atau sel otot. Dalam diferensiasi, sel-sel mulai mengekspresikan ciri-ciri garis keturunan.

Akhirnya, pematangan terjadi pada tahap terakhir proses, di mana sifat-sifat baru diperoleh yang menghasilkan munculnya ciri-ciri pada organisme dewasa.

Diferensiasi sel adalah proses yang diatur dengan sangat ketat dan tepat oleh serangkaian sinyal yang mencakup hormon, vitamin, faktor spesifik, dan bahkan ion. Molekul-molekul ini menunjukkan inisiasi jalur pensinyalan di dalam sel.

Konflik dapat terjadi antara proses pembelahan sel dan diferensiasi; oleh karena itu, perkembangan mencapai titik di mana proliferasi harus berhenti untuk memungkinkan terjadinya diferensiasi.

Karakteristik umum

Proses diferensiasi sel melibatkan perubahan bentuk, struktur, dan fungsi sel dalam garis keturunan tertentu. Selain itu, ini menyiratkan pengurangan semua fungsi potensial yang dapat dimiliki sel.

Perubahan tersebut diatur oleh molekul kunci, antara protein ini dan RNA pembawa pesan tertentu. Diferensiasi seluler adalah produk dari ekspresi terkontrol dan diferensial dari gen tertentu.

Proses diferensiasi tidak melibatkan hilangnya gen awal; yang terjadi adalah represi di tempat-tempat tertentu dari mesin genetik di dalam sel yang sedang mengalami proses perkembangan. Sebuah sel mengandung sekitar 30.000 gen, tetapi hanya mengekspresikan sekitar 8.000 hingga 10.000.

Untuk mencontohkan pernyataan sebelumnya, percobaan berikut diusulkan: inti sel yang sudah dibedakan dari tubuh amfibi - misalnya, sel dari mukosa usus - diambil dan ditanamkan ke dalam bakal biji katak yang nukleusnya telah diekstraksi sebelumnya .

Inti baru memiliki semua informasi yang diperlukan untuk menciptakan organisme baru dalam kondisi sempurna; Artinya, sel-sel mukosa usus tidak pernah kehilangan gen apapun saat menjalani proses diferensiasi.

Diferensiasi sel pada hewan

Perkembangan dimulai dengan pembuahan. Ketika pembentukan morula terjadi dalam proses perkembangan embrio, sel dianggap totipoten, yang menunjukkan bahwa mereka mampu membentuk keseluruhan organisme.

Seiring waktu, morula menjadi blastula, dan sel-selnya sekarang disebut berpotensi majemuk karena dapat membentuk jaringan tubuh. Mereka tidak dapat membentuk organisme lengkap karena tidak mampu menghasilkan jaringan ekstra-embrionik.

Secara histologis, jaringan dasar organisme adalah epitel, ikat, otot, dan saraf.

Ketika sel berkembang lebih jauh, mereka multipoten, karena mereka berdiferensiasi menjadi sel yang matang dan fungsional.

Pada hewan - khususnya di metazoa - terdapat jalur umum perkembangan genetik yang menyatukan ontogeni kelompok berkat serangkaian gen yang menentukan pola spesifik struktur tubuh, mengendalikan identitas segmen di sumbu anteroposterior. hewan.

Kode gen ini untuk protein tertentu yang berbagi urutan asam amino pengikat DNA (homeobox dalam gen, homodomain dalam protein).

Menghidupkan dan mematikan gen

DNA dapat dimodifikasi oleh agen kimiawi atau dengan mekanisme seluler yang mempengaruhi - menginduksi atau menekan - ekspresi gen.

Ada dua jenis kromatin, diklasifikasikan menurut ekspresinya atau tidak: eukromatin dan heterokromatin. Yang pertama diatur secara longgar dan gennya diekspresikan, yang terakhir memiliki organisasi yang kompak dan mencegah akses ke mesin transkripsi.

Telah diusulkan bahwa, dalam proses diferensiasi seluler, gen yang tidak diperlukan untuk garis keturunan tertentu dibungkam dalam bentuk domain yang terdiri dari heterokromatin.

Mekanisme yang menghasilkan tipe sel berbeda

Dalam organisme multiseluler terdapat serangkaian mekanisme yang menghasilkan berbagai jenis sel dalam proses perkembangan, seperti sekresi faktor sitoplasma dan komunikasi sel.

Pemisahan faktor sitoplasma melibatkan pemisahan elemen yang tidak sama seperti protein atau messenger RNA dalam proses pembelahan sel.

Di sisi lain, komunikasi sel antar sel tetangga dapat merangsang diferensiasi berbagai jenis sel.

Proses ini terjadi pada pembentukan vesikula oftalmikus ketika bertemu dengan ektoderm daerah cephalic dan menyebabkan penebalan yang membentuk pelat lensa. Ini melipat ke bagian dalam dan membentuk lensa.

Model diferensiasi sel: jaringan otot

Salah satu model yang paling baik dijelaskan dalam literatur adalah pengembangan jaringan otot. Jaringan ini kompleks dan tersusun atas sel-sel dengan banyak inti yang berfungsi berkontraksi.

Sel mesenkim menimbulkan sel miogenik, yang pada gilirannya menimbulkan jaringan otot rangka yang matang.

Untuk memulai proses diferensiasi ini, faktor diferensiasi tertentu harus ada yang mencegah fase S dari siklus sel dan yang bertindak sebagai stimulan gen yang menyebabkan perubahan.

Ketika sel-sel ini menerima sinyal, ia memulai transformasi menuju mioblas yang tidak dapat menjalani proses pembelahan sel. Mioblas mengekspresikan gen yang terkait dengan kontraksi otot, seperti yang mengkode protein aktin dan miosin.

Myoblas dapat menyatu satu sama lain dan membentuk myotube dengan lebih dari satu nukleus. Pada tahap ini, terjadi produksi protein lain yang berhubungan dengan kontraksi, seperti troponin dan tropomiosin.

Ketika inti bergerak menuju bagian perifer dari struktur ini, mereka dianggap sebagai serat otot.

Seperti yang dijelaskan, sel-sel ini memiliki protein yang berhubungan dengan kontraksi otot, tetapi kekurangan protein lain seperti keratin atau hemoglobin.

Gen master

Ekspresi diferensial dalam gen berada di bawah kendali "gen master". Ini ditemukan di nukleus dan mengaktifkan transkripsi gen lain. Seperti yang ditunjukkan oleh namanya, mereka adalah faktor kunci yang bertanggung jawab untuk mengendalikan gen lain dengan mengarahkan fungsinya.

Dalam kasus diferensiasi otot, gen spesifik adalah kode untuk setiap protein yang terlibat dalam kontraksi otot, dan gen master adalah MyoD dan Myf5.

Ketika gen master regulator hilang, gen subaltern tidak diekspresikan. Sebaliknya, ketika gen master hadir, ekspresi gen target dipaksa.

Ada gen master yang mengarahkan diferensiasi neuron, epitel, jantung, dan lain-lain.

Diferensiasi sel pada tumbuhan

Seperti pada hewan, perkembangan tumbuhan dimulai dengan pembentukan zigot di dalam biji. Ketika pembelahan sel pertama terjadi, dua sel berbeda berasal.

Salah satu ciri perkembangan tumbuhan adalah pertumbuhan organisme yang berkesinambungan berkat keberadaan sel yang bersifat embrio secara terus menerus. Daerah ini dikenal sebagai meristem dan merupakan organ pertumbuhan yang terus-menerus.

Jalur diferensiasi memunculkan tiga sistem jaringan yang ada pada tumbuhan: protoderm yang mencakup jaringan dermal, meristem fundamental, dan prochange.

Prochange bertanggung jawab untuk menciptakan jaringan pembuluh darah di tumbuhan, dibentuk oleh xilem (pengangkut air dan garam terlarut) dan floem (pengangkut gula dan molekul lain seperti asam amino).

Meristem

Meristem terletak di ujung batang dan akar. Dengan demikian, sel-sel ini berdiferensiasi dan memunculkan berbagai struktur penyusun tumbuhan (antara lain daun, bunga, dan lain-lain).

Diferensiasi seluler struktur flora terjadi pada titik tertentu dalam perkembangan dan meristem menjadi “perbungaan” yang selanjutnya membentuk meristem bunga. Dari sini timbul potongan bunga yang terdiri dari sepal, kelopak, benang sari dan karpel.

Sel-sel ini dicirikan dengan memiliki ukuran kecil, bentuk kuboid, dinding sel tipis namun fleksibel, dan sitoplasma dengan kepadatan tinggi dan banyak ribosom.

Peran auksin

Fitohormon berperan dalam fenomena diferensiasi seluler, khususnya auksin.

Hormon ini mempengaruhi diferensiasi jaringan pembuluh darah di batang. Eksperimen telah menunjukkan bahwa aplikasi auksin pada luka mengarah pada pembentukan jaringan pembuluh darah.

Demikian pula, auksin terkait dengan merangsang perkembangan sel kambium vaskular.

Perbedaan antara hewan dan tumbuhan

Proses diferensiasi dan perkembangan sel pada tumbuhan dan hewan tidak terjadi secara identik.

Pergerakan sel dan jaringan harus terjadi pada hewan agar organisme memperoleh konformasi tiga dimensi yang menjadi ciri mereka. Selain itu, keragaman sel pada hewan jauh lebih tinggi.

Sebaliknya, tanaman tidak hanya memiliki periode pertumbuhan pada tahap awal kehidupan individu; ukurannya bisa bertambah besar sepanjang umur tanaman.

Referensi

1. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologi. Panamerican Medical Ed.
2. Cediel, JF, Cárdenas, MH, & García, A. (2009). Manual Histologi: Jaringan Fundamental. Universitas Rosario.
3. Hall, JE (2015). Guyton dan Hall buku teks fisiologi medis e-Book. Ilmu Kesehatan Elsevier.
4. Palomero, G. (2000). Pelajaran dalam embriologi. Universitas Oviedo.
5. Wolpert, L. (2009). Prinsip pembangunan. Panamerican Medical Ed.