مستويات تميز الخلايا والتحكم فيها

مستويات التمايز الخلوي وانها تتحكم!

يتم التحكم في جميع العمليات الخلوية بواسطة الإنزيمات (البروتينات). يتم توليفها داخل الخلية عن طريق الجينات.

يمكن التحكم في تعبير الجينات ، أي البروتين المخلق بواسطتها ، على ثلاثة مستويات مختلفة ، وتمارس هذه السيطرة بواسطة العوامل الموجودة في السيتوبلازم. هؤلاء هم:

1. التمييز في الجينوم:

A. تغيير في كمية الحمض النووي:

يمكن زيادة أو تقليل كمية الدنا ، وبالتالي يمكن تحقيق التمايز. يمكن تحقيق الزيادة أو النقصان بالطرق التالية.

1. chromatin diminution:

لاحظ Boveri (1889) تناقص لونين في zygote من الديدان الخيطية Parascaris ، وجد أنه بعد الانقسام الأول ، من الخلية الأقرب إلى قطب حيواني ، يسقط جزء من المواد الصبغية في السيتوبلازم خلال الانقسام الثاني.

في المرحلة المكونة من 32 خلية ، هناك خليتان فقط لديهما مكمل الجينات الكامل (الخلايا الجرثومية البدائية) ، في حين خضعت الخلايا الباقية لتخفيض لونين (خلايا جسدية افتراضية). وبالتالي فإن خلايا الأريمة المختلفة لها محتوى لونين مختلف ولها تمييز كمي. يتميز الكمي DNA التفاضلي بتفاعل نووي متقارب في السيتوبلازم. وقد لوحظت ظاهرة مماثلة في بعض Diptera.

2. التضخيم الجيني:

في البويضات البرمائية يكون تخليق الرنا RRNA نشطًا جدًا. لهذا يوجد جين rRNA في عدد كبير من النسخ. يحتوي الجينوم ثنائي الصبغ من القيطم على ما يقرب من 1600 نسخة من الجينات لـ rRNA وجميعها مجمعة في المنطقة المنظِّمة للنواة.

كل من هذه nucleoli تخليق بنشاط rRNA. تحتوي كروموسومات لامب بروم من البويضات البرمائية على نسخ إضافية من جينات الحمض الريبي النووي النقال وجزيء الرنا المرسال (mRNA) التي تخلق عددًا كبيرًا من هذه الجزيئات. هذه لها تأثير تنظيمي على عملية التنمية.

3. الآفات الوراثية:

تمتلك مجموعة متنوعة من طفيليات القيطم فقط نواة واحدة بدلا من النواة العادية. هذا النقص في مادة النيوكليرول لا يمنع من التطوير الطبيعي. عندما تم التزاوج بين هذه الطفرات معاً ، كانت النتوءات من ثلاثة أنواع: الشكل الطبيعي (2 نو) ، متغاير الزيجوت (1 نو) ومتحول متماثل (0. نو) في نسبة Mendelian النموذجية من 1: 2: 1. الأفراد دون نواة لا تتطور إلى ما بعد المراحل المبكرة. يتشكل متحور (Onu) بسبب حذف جينات rRNA 28 S و 18 S من أحد الكروموسومات.

(ب) التغيرات الكيميائية في الحمض النووي:

يمكن تعديل الحمض النووي كيميائيا عن طريق الألكلة أو المثيلة التي توجد بها الأنزيمات الضرورية داخل الخلية. تؤثر التفاعلات على قواعد نوكليوتيدية معينة من الدنا والتي بدورها تغير النتائج الأخرى. من هذه ، تتم عملية المثيلة فقط بعد تكرار الحمض النووي (DNA) ولذلك يجب أن يحدث هذا التفاعل في كل مرة بعد اكتمال نسخ الحمض النووي.

II. السيطرة على التمايز على مستوى النسخ:

على مستوى النسخ أثناء عملية تخليق البروتين ، يمكن السيطرة على الجينات المختلفة الموجودة في الكروموسومات للجنين النامي بالطرق التالية.

1. تنظيم الجينات بواسطة الهستونات:

يحتوي جزيء الدنا المزدوج المجدول على مجموعات حمضية حرة من حمض الفوسفوريك على سطحه الخارجي ويمكن أن تؤسس روابط ثابتة مع مجموعات NH ⁺² من الأحماض الأمينية الأساسية لسلسلة هيستون. هذا الارتباط الحميم من الحمض النووي والهيستونات يمنع الحمض النووي من التفاعل مع المواد الأخرى في السيتوبلازم وبالتالي بمثابة قوالب لإنتاج الحمض النووي الريبي. تمنع الهستونات تخليق الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي للحد من نشاط بوليميريز الحمض النووي. وبالتالي ، فإن histones بمثابة القمع.

2. تنظيم الجينات بواسطة البروتينات الحمضية:

هذه هي الفوسفاتات غير هيستون ، مع التريبتوفان والتيروزين كمكونات رئيسية. تبقى هذه البروتينات مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالحمض النووي (وهو مركب خالي من مادة هيستون) وتعتبر أكثر حيوية لهرمونات تنظيم الجينات.

يبقى مركب DNA-histone خاملًا للنسخ ، بحيث تتفاعل البروتينات الحمضية مع الهستونات الأساسية ، مما يضع الهستونات لبعض الجينات الحرجة كمروجين بحيث يمكن نسخ الجينات.

3. التنظيم الجيني عن طريق التغاير المغاير:

Heterochromatin of interphase له دور محدد في تنظيم الجينات. على سبيل المثال ، فإن تخليق البروتينات يكون أقل بكثير لدى البشر حيث تحتوي خلايا الدم على كتل كبيرة من heterochromatin المكثف ، بينما في خلايا الدم البيضاء ، يكون تخليق البروتين أقل بكثير بسبب عدم وجود heterochromatin المكثف.

III. السيطرة على التمايز على مستوى الترجمة:

يجب فك تشفير الرسالة التي يحملها الرنا المرسال (mRNA) كما يجب اختيار الأحماض الأمينية المطلوبة لتشكيل البروتينات المختلفة. هذا ينطوي على عدة خطوات لذلك هناك دائما إمكانية وجود ضوابط مختلفة موجودة في كل مستوى.

تتمثل الآليات التنظيمية الهامة الموجودة على مستوى الترجمة فيما يلي:

1. حركة مرنا من النواة إلى السيتوبلازم:

من الممكن أن كل الرنا المرسال الذي يترك النواة قد لا يصل إلى السيتوبلازم. قد يكون هناك فقدان لجزء من mRNA مما يعني أن الترجمة قد لا تكون صحيحة. إذا تم منع بعض mRNA من الوصول إلى السيتوبلازم ، فقد تكون الترجمة مختلفة أيضًا.

2. الاحتفاظ بتكسير mRNA داخل النواة:

قد يتم تمرير mRNA إلى السيتوبلازم أو قد يتحلل أو ينهار بسبب عوامل مختلفة. قد يحدث تدهور في بعض أجزاء من فروع mRNA إحداث الترجمة التفاضلية.

3. اخفاء مرنا:

مرة واحدة في مرنا غير ملثمين الترجمة غير ممكن. يتطلب الإخفاء عمل وكيل آخر للعمل. قد لا يكون الإخفاء كاملًا ولكن جزئيًا مما يؤدي إلى اختلافات في الترجمة.

4. تأثير الجزيئات التنظيمية المحددة على mRNA:

قد ترتبط بعض الجزيئات التنظيمية الموجودة في السيتوبلازم مع mRNA وبذلك تمنع mRNA من لعب دورها في الترجمة. قد تكون الجمعية جزئية أو كاملة.

5. تدمير مرنا:

في بعض الأحيان قد يصل الرنا المرسال إلى الريبوسومات سليمة ولكن قد يتم تدميرها بسبب قوى معينة قد تكون موجودة. هذا يمنع أو يغير عمل الترجمة وبالتالي تحقيق التمايز.

6. تعطيل ريبوسومال:

قد يتم تعطيل الريبوسومات التي تلعب عادة دورًا مهمًا في تخليق البروتين بحيث لا يتم تكوين بروتين معين. بعد مرور بعض الوقت يمكن تفعيل الريبوسوم أيضا. هذه الظاهرة تحدث فواصل مؤقتة في الترجمة.

7. التغييرات في طي سلاسل polypeptide الوليدة:

خلال عملية تصنيع البروتين ، تشكل سلاسل البولي ببتيد مقدمة لل proteروتينات. يحدث هذا عن طريق الطي. أي تغيير في نمط الطي قد يغير الهيكل ويجلب التمايز.

8. التغيير الذي أحدثته العوامل التي تؤثر على تخليق البروتين:

العديد من العوامل مثل الهرمونات والإنزيمات ، وما إلى ذلك تجلب التمايز من خلال التأثير على مسار تخليق البروتين. تم العثور على الهرمونات لتكون فعالة للغاية في هذا الاتجاه ، وأنها تحدث هذه التغييرات من خلال مسارات مختلفة.

قد تعمل كمثبطات للجينات. عندما أعطيت حقن هيدروكورتيزون للفئران زاد معدل تخليق الحمض النووي الريبي في الكبد. وبالمثل إذا تم حقن oestrogens ، يظهر بطانة الرحم نشاط كبير. يلاحظ أن الكورتيزون يحفز إفرازات الإنزيمات الأربعة: تريبتوفان بيرولاز ، تيروسيناز تيروزين ، غلوتاميك ألانين ترانسامينيز وأرجيناز. قد تؤثر الهرمونات أيضًا على نشاط الإنزيم على مستوى الترجمة. تؤثر الهرمونات على نشاط الجين الكروموسومي عن طريق الحصول على موضع في النواة. الهرمونات هي عضو أكثر تحديدًا من الجينات المحددة.