2.6: Tofauti za mkononi

Mwishoni mwa sehemu hiyo, utaweza:

• Jadili jinsi seli za jumla za kiinitete kinachoendelea au seli za shina za viumbe wazima zinatofautiana katika seli maalumu.
• Tofautisha kati ya makundi ya seli za shina

Jinsi gani viumbe tata kama vile binadamu kuendeleza kutoka kiini moja-mbolea yai katika safu kubwa ya aina ya seli kama vile seli za neva, seli misuli, na seli epithelial kwamba tabia ya watu wazima? Katika maendeleo na utu uzima, mchakato wa upambanuzi wa seli husababisha seli kudhani morpholojia yao ya mwisho na physiolojia. Tofauti ni mchakato ambao seli zisizo na ujuzi zinakuwa maalumu kutekeleza kazi tofauti.

Seli za shina

Kiini cha shina ni kiini kisichojulikana ambacho kinaweza kugawa bila kikomo kama inavyohitajika na kinaweza, chini ya hali maalum, kutofautisha katika seli maalumu. Seli za shina zinagawanywa katika makundi kadhaa kulingana na uwezo wao wa kutofautisha.

Seli za kwanza za kiinitete zinazotokana na mgawanyo wa zygote ni seli za shina za mwisho; seli hizi za shina zinaelezewa kuwa totipotent kwa sababu zina uwezo wa kutofautisha ndani ya seli zozote zinazohitajika ili kuwezesha kiumbe kukua na kuendeleza.

Seli za embryonic zinazoendelea kutoka seli za shina za totipotent na ni watangulizi kwa tabaka za msingi za tishu za kiinitete zinawekwa kama pluripotent. Seli ya shina yenye nguvu nyingi ni moja ambayo ina uwezo wa kutofautisha katika aina yoyote ya tishu za binadamu lakini haiwezi kuunga mkono maendeleo kamili ya kiumbe. Seli hizi zinakuwa maalumu zaidi, na hujulikana kama seli nyingi.

Seli ya shina yenye nguvu nyingi ina uwezo wa kutofautisha katika aina tofauti za seli ndani ya kiini kilichopewa kiini au idadi ndogo ya vizazi, kama vile seli nyekundu ya damu au seli nyeupe za damu.

Hatimaye, seli nyingi zinaweza kuwa seli maalum za oligopotent. Kiini cha shina cha oligopotent ni mdogo kwa kuwa moja ya aina chache za seli. Kwa upande mwingine, kiini cha unipotent kina maalumu kikamilifu na kinaweza kuzaliana tu ili kuzalisha zaidi ya aina yake ya seli maalum.

Seli za shina ni za kipekee kwa kuwa zinaweza pia kugawanya na kuzalisha seli mpya za shina badala ya maalumu zaidi. Kuna seli tofauti za shina zilizopo katika hatua tofauti za maisha ya binadamu. Wao ni pamoja na seli za shina za embryonic za kiinitete, seli za shina za fetasi za fetusi, na seli za shina za watu wazima kwa watu wazima. Aina moja ya seli ya shina ya watu wazima ni seli ya shina ya epithelial, ambayo inatoa kupanda kwa keratinocytes katika tabaka nyingi za seli za epithelial katika epidermis ya ngozi. Watu wazima uboho ina aina tatu tofauti ya seli shina: seli hematopoietic shina, ambayo kutoa kupanda kwa seli nyekundu za damu, seli nyeupe za damu, na platelets (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)); seli endothelial shina, ambayo kutoa kupanda kwa aina ya seli endothelial kwamba line damu na lymph vyombo; na seli mesenchymal shina, ambayo kutoa kupanda kwa aina tofauti za seli za misuli.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Hematopoiesis. Mchakato wa hematopoiesis unahusisha kutofautisha seli nyingi katika damu na seli za kinga. Siri nyingi za shina za hematopoietic hutoa aina nyingi za seli, ikiwa ni pamoja na seli za mfumo wa kinga na seli nyekundu za damu. (Image mikopo: “Hematopoiesis mpya” na OpenStax ni leseni chini ya CC BY 4.0)

Tofauti

Wakati kiini hufafanua (inakuwa maalumu zaidi), inaweza kufanya mabadiliko makubwa katika ukubwa wake, sura, shughuli za kimetaboliki, na kazi ya jumla. Kwa sababu seli zote katika mwili, kuanzia na yai ya mbolea, zina DNA hiyo, aina tofauti za seli zinakuja kuwa tofauti? Jibu ni sawa na script ya filamu. watendaji mbalimbali katika movie wote kusoma kutoka script moja, hata hivyo, wao ni kila tu kusoma sehemu yao wenyewe ya script. Vilevile, seli zote zina msaidizi kamili sawa wa DNA, lakini kila aina ya seli tu “inasoma” sehemu za DNA ambazo zinafaa kwa kazi yake mwenyewe. Katika biolojia, hii inajulikana kama usemi wa kipekee wa maumbile wa kila kiini.

Ili kiini kutofautisha katika fomu na kazi yake maalumu, inahitaji tu kuendesha jeni hizo (na hivyo protini hizo) ambazo zitaelezwa, na sio zile zitakazobaki kimya. Utaratibu wa msingi ambao jeni hugeuka “juu” au “mbali” ni kupitia sababu za transcription. Sababu ya transcription ni moja ya darasa la protini ambazo hufunga kwa jeni maalum kwenye molekuli ya DNA na ama kukuza au kuzuia transcription yao (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Transcription Mambo Kudhibiti Gene Expression. Wakati kila kiini cha mwili kina genome nzima ya viumbe, seli tofauti hudhibiti usemi wa jeni na matumizi ya mambo mbalimbali ya transcription. Sababu za transcription ni protini zinazoathiri kisheria kwa polymerase ya RNA kwa jeni fulani kwenye molekuli ya DNA. (Image mikopo: “RNA Polymerase Binding” na OpenStax ni leseni chini ya CC BY 4.0)

UUNGANISHO WA KILA SIKU

Utafiti wa kiini shina

Utafiti wa seli za shina una lengo la kutafuta njia za kutumia seli za shina ili kuzalisha upya na kutengeneza uharibifu wa seli. Baada ya muda, seli nyingi za watu wazima hupata kuvaa na kupasuka kwa kuzeeka na kupoteza uwezo wao wa kugawanya na kujitengeneza wenyewe. Seli za shina hazionyeshe morpholojia fulani au kazi. Seli za shina za watu wazima, ambazo zipo kama subset ndogo ya seli katika tishu nyingi, huendelea kugawa na zinaweza kutofautisha katika idadi ya seli maalumu zinazoundwa kwa ujumla na tishu hizo. Seli hizi huwezesha mwili upya na kutengeneza tishu za mwili.

Taratibu zinazoshawishi kiini kisichotofautishwa kuwa kiini maalumu hazieleweki vizuri. Katika mazingira ya maabara, inawezekana kushawishi seli za shina kutofautisha katika seli maalumu kwa kubadilisha hali ya kimwili na kemikali ya ukuaji. Vyanzo kadhaa vya seli shina hutumika kwa majaribio na huainishwa kulingana na asili yao na uwezekano wa kutofautisha. Seli za shina za kiinitete za kibinadamu (HESCs) hutolewa kwenye majani na ni pluripotent. Seli za shina za watu wazima ambazo zipo katika viungo vingi na tishu zilizotofautishwa, kama vile uboho wa mfupa na ngozi, zina nguvu nyingi, zikiwa ni mdogo katika kutofautisha na aina za seli zinazopatikana katika tishu hizo. Siri za shina zilizotengwa na damu ya kamba ya umbilical pia zina nguvu nyingi, kama vile seli kutoka meno ya deciduous (meno ya mtoto). Watafiti hivi karibuni maendeleo ikiwa seli pluripotent shina (IPSCs) kutoka panya na seli binadamu shina watu wazima. Seli hizi ni seli za watu wazima wenye nguvu nyingi zinazofanya kazi kama seli za shina za embryonic; zina uwezo wa kuzalisha seli zinazohusika na tabaka zote tatu za vijidudu.

Kwa sababu ya uwezo wao wa kugawanya na kutofautisha katika seli maalumu, seli za shina hutoa matibabu ya uwezekano wa magonjwa kama vile ugonjwa wa kisukari na ugonjwa wa moyo (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Tiba ya msingi ya seli inahusu matibabu ambayo seli za shina zinazosababishwa kutofautisha katika sahani ya ukuaji huingizwa ndani ya mgonjwa ili kutengeneza seli au tishu zilizoharibiwa au zilizoharibiwa. Vikwazo vingi vinapaswa kushinda kwa matumizi ya tiba ya seli. Ingawa seli za shina za embryonic zina uwezo wa kutofautisha karibu usio na ukomo, zinaonekana kama kigeni na mfumo wa kinga ya mgonjwa na zinaweza kusababisha kukataliwa. Pia, uharibifu wa majani kutenganisha seli za shina za embryonic huwafufua maswali makubwa ya kimaadili na ya kisheria.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Viini vya shina. Uwezo wa seli za shina kutofautisha katika seli maalumu huwafanya uwezekano wa thamani katika maombi ya matibabu iliyoundwa kuchukua nafasi ya seli zilizoharibiwa za tishu tofauti za mwili. (Mikopo ya picha: “Kiini cha shina” na OpenStax ni leseni chini ya CC BY 4.0)

Kinyume chake, seli za shina za watu wazima zilizotengwa na mgonjwa hazionekani kama kigeni na mwili, lakini zina upatanisho mdogo. Baadhi ya watu hupiga damu ya kamba au meno ya mtoto wao, kuhifadhi vyanzo hivyo vya seli za shina kwa matumizi ya baadaye, lazima mtoto wao anahitaji. Kama seli pluripotent shina ni kuchukuliwa mapema kuahidi katika shamba kwa sababu matumizi yao inaepuka pitfalls kisheria, kimaadili, na immunological ya seli embryonic shina.

Mapitio ya dhana

Moja ya maeneo makubwa ya utafiti katika biolojia ni ile ya jinsi seli utaalam kudhani miundo yao ya kipekee na kazi, kwani seli zote kimsingi asili kutoka yai moja mbolea. Tofauti ya seli ni mchakato wa seli kuwa maalumu kadiri mwili unavyoendelea. Kiini cha shina ni kiini kisichojulikana ambacho kinaweza kugawa bila kikomo kama inavyohitajika na kinaweza, chini ya hali maalum, kutofautisha katika seli maalumu. Seli za shina zinagawanywa katika makundi kadhaa kulingana na uwezo wao wa kutofautisha. Wakati seli zote za somatic zina jenomu sawa, aina tofauti za seli zinaonyesha tu baadhi ya jeni hizo wakati wowote. Tofauti hizi katika kujieleza jeni hatimaye kulazimisha kiini kipekee maumbile na kisaikolojia tabia. Utaratibu wa msingi ambao huamua jeni zipi zitaelezwa na zipi zisizo ni kupitia matumizi ya protini tofauti za sababu za transcription, ambazo hufunga kwa DNA na kukuza au kuzuia transcription ya jeni tofauti. Kupitia hatua ya mambo haya transcription, seli utaalam katika moja ya mamia ya aina mbalimbali za seli katika mwili wa binadamu.

Mapitio ya Maswali

Swali: Panga masharti yafuatayo ili kuongeza utaalamu: oligopotency, pleuripotency, unipotency, multipotency.

A. multipotency, pleuripotency, oligopotency, unipotency

B. pleupotency, oligopotency, multipotency unipotency

C. oligopotency, pleuripotency, unipotency, multipotency

D. pleuripotency, multipotency, oligopotency, unipotency

Jibu

Jibu: D

Swali: Ni aina gani ya seli ya shina inayozalisha seli nyekundu na nyeupe za damu?

A. endothelial

B. epithelial

C. hematopoietic

D. mesenchymal

Jibu

Jibu: C

Swali: Ni seli gani za shina nyingi kutoka kwa watoto wakati mwingine zimefungwa na wazazi?

A. seli fetasi shina

B. seli za shina za embryonic

C. seli kutoka kamba ya umbilical na kutoka meno ya mtoto

D. seli za shina za hematopoietic kutoka seli nyekundu na nyeupe za damu

Jibu

Jibu: C

Maswali muhimu ya kufikiri

Swali: Eleza jinsi sababu ya transcription hatimaye huamua kama protini itakuwapo katika kiini kilichopewa?

Jibu

A. mambo transcription kumfunga kwa DNA na ama kukuza au kuzuia transcription ya jeni. Kama wao kukuza transcription ya jeni fulani, basi jeni kwamba itakuwa transcribed na mRNA hatimaye kutafsiriwa katika protini. Ikiwa transcription ya jeni imezuiwa, basi hakutakuwa na njia ya kuunganisha protini inayofanana na jeni.

Swali: Jadili sababu mbili kwa nini matumizi ya matibabu ya seli za shina za embryonic zinaweza kuwasilisha tatizo.

Jibu

A. seli za shina za embryonic zinatokana na majani ya binadamu, ambayo yanaharibiwa ili kupata seli. Uharibifu wa majani ya binadamu ni tatizo la kimaadili. Na, DNA katika kiini kiinitete shina tofauti na DNA ya mtu kutibiwa, ambayo inaweza kusababisha matatizo ya kinga au kukataliwa kwa tishu.

faharasa

nguvu nyingi

inaelezea hali ya kuwa na uwezo wa kutofautisha katika aina tofauti za seli ndani ya kiini kilichopewa kiini au idadi ndogo ya vizazi, kama vile seli nyekundu ya damu au seli nyeupe za damu

oligopotent

inaelezea hali ya kuwa maalumu zaidi kuliko multipotency; hali ya kuwa na uwezo wa kutofautisha katika moja ya aina chache za seli zinazowezekana

pluripotent

inaelezea hali ya kuwa na uwezo wa kutofautisha katika aina kubwa ya aina za seli

kiini cha shina

kiini kwamba ni oligo-, multi-, au pleuripotent ambayo ina uwezo wa kuzalisha seli shina ziada badala ya kuwa maalumu zaidi

uwezo kamili

seli za embryonic ambazo zina uwezo wa kutofautisha katika aina yoyote ya seli na chombo katika mwili

sababu ya transcription

moja ya protini zinazodhibiti transcription ya jeni

isiyo na uwezo

inaelezea hali ya kuwa na nia ya aina moja ya seli maalumu

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxAP