Farklılaşma (biyoloji)

Farklılaşma (dan Latince differre 'farklı olmasına' ) 'de açıklanır gelişimsel biyoloji gelişimini hücreleri veya dokuların daha bir az dan uzman devlet. Türe özgüdür, genellikle geri döndürülemez ve bu nedenle tek tek hücrelerde ve dokularda görünüşte önceden belirlenmiş bir değişikliktir. Bu değişiklik farklı (çok değerlikli) yönlerde gerçekleşebilir. Hastalık nedeniyle gelişimsel kazanımlar, daha ilkel aşamalar lehine gerileyebilir ve bu daha sonra farklılaşma olarak adlandırılır .

Morfogenez

Hücre bölünmesi ile birlikte farklılaşma, çok hücreli bir canlıya şekil vermekten sorumludur , bu sürecin tamamı morfogenez olarak bilinir .

Oluş

Bir yandan farklılaşma süreçleri , bir zigottan (döllenmiş yumurta hücresi) birçok farklı hücre tipine ve doku tipine sahip karmaşık bir yapıya gelişen çok hücreli bir organizmanın bireysel gelişiminde meydana gelir . Ancak farklılaşma süreçleri, yetişkin bireylerde vücut işlevlerinin sürdürülmesinde de önemli bir rol oynar.

Farklılaşma ve genom

Moleküler biyolojide , hücrelerin farklılaşması, tüm genomun ifade edilmemesi , yani proteinlere dönüştürülmemesi , ancak yalnızca ilgili hücre tipi için gerekli genlerin aktif olması gerçeğiyle ifade edilir . Örneğin, hormonlara veya strese reaksiyona izin veren kısa vadeli değişken gen ekspresyonunun aksine , farklılaşma, uzun vadeli stabil bir gen regülasyonunu temsil eder.

Farklılaşma ve Belirleme

Eşeyli üreme olan canlılarda gelişim , tüm organizmada tüm hücre tiplerini üretebilen tek bir hücre olan döllenmiş yumurta hücresi (zigot) ile başlar . Bu özellik " totipotency " olarak adlandırılır ( Latince totus - her şey ve potentia - güç, yetenek). Hücre bölünmesi, hücre kökenine bağlı olarak farklı rollerde uzmanlaşmış birkaç yavru hücreye yol açar .

Özellikle hayvanlarda bu süreç, sözde belirleme ile ilişkilidir . Bu, seçilen uzmanlaşma yönünün epigenetik olarak sonraki hücre nesillerine aktarılacağı anlamına gelir . Belli bir hücre, örneğin organizma içindeki başka bir yere nakledilse bile, gelişim programını sürdürür. Sonuç olarak, hücre hattının gücü, çok potansiyelli vücut kök hücreleri ("somatik kök hücreler", Latince) aracılığıyla embriyonun tüm hücre tiplerini üretebilen pluripotent embriyonik kök hücrelerden (Latin pluriens - çoklu) giderek sınırlanmaktadır. multus - çok veya eski Yunanca) σῶμα soma , Almanca 'vücut' ), yalnızca belirli bir dokunun hücre tiplerini, geri dönüşü olmayan şekilde farklılaşmış, fonksiyonel vücut hücrelerine kadar üretebilen. Bunlar genellikle bölünme yeteneklerini yitirir ve genellikle sınırlı bir ömre sahiptir.

Bununla birlikte, belirli koşullar altında hücreler, belirlenimlerini değiştirebilir ( farklılaşma ), farklılaşmalarını kaybedebilir ( farklılaşma ) veya farklılaşmadan sonra yeniden farklılaşabilir ( farklılaşma ). Bu süreçler, örneğin yara iyileşmesinde ve kanserin gelişmesinde rol oynar .

Bitkiler ayrıca bölünmede ve dolayısıyla yeni hücrelerin ve dokuların oluşumunda uzmanlaşmış sözde meristematik hücreler içerir; Bununla birlikte, farklılaşmış hücreler genellikle belirlenmez veya sınırlı bir ölçüde belirlenir ve belirli koşullar altında kendilerini yeniden kazanma yeteneğini korur, örneğin yaralandıktan sonra bölünür ve farklı hücre tipleri üretir.

Farklılaşmanın düzenlenmesi

Farklılaşmanın yolu, yani bir hücrenin hangi hücre tipine dönüşeceğine dair karar, çeşitli dış ve iç faktörlere, örneğin aşağıdakilerin etkisine bağlıdır:

Örnekler

Gen kontrollü protein oluşumu

İnsan genetikçi Friedrich Vogel (1961), embriyonik gelişim sırasında gen kontrollü proteinlerin oluşumuyla ilgili olan ve daha sonra mevcut substrata bağlı olan farklılaşma problemlerinden bahsetti . Bu süreci açıklamak için, Vogel deneysel olarak doğrulanabilir bir enzimatik adaptasyon örneği seçer : Maya glikoz ile beslendiğinde, galaktoz gibi diğer şekerleri dönüştürmeye istekli olmadığını gösterir . Galaktozun uygun şekilde sunulması halinde, galaktokinaz aktivitesindeki artışa bağlı bu hazırlık, yalnızca birkaç saat içinde gösterilebilir, bkz. → Enzim indüksiyonu . Ancak aynı zamanda glukokinaz aktivitesi de düşer.

Geliştirme aşamalarının karşılaştırmalı değerlendirmesi

Filogenezdeki gelişim aşamalarının karşılaştırmalı genel değerlendirmesi, kendi sinir sistemimizin işlevsel yapısını anlamak için öğreticidir , çünkü bize hem avantajları hem de dezavantajları ve dolayısıyla bu tür farklılaşmanın biyolojik anlamını gösterir. Retinanın organizasyonu ile ilgili böyle bir örnek, insan gelişimi ile kalamarın gelişimi karşılaştırılırken görülebilir, bkz. → Merkezileştirme . Ters gözün planı kan temini açısından avantajlar sunar.

Kabuğa benzer farklılaşma

İnsan retinası aynı zamanda sinir dokusunun kortikal benzeri farklılaşmasının bir örneğidir. Retina, beynin yukarı akış kısmını temsil eder ve kortikal yapılara özgü tabakalar halinde ( laminasyon ) mikroskobik yapıya sahiptir . Laminasyon bir gri cevher oluşturma prensibidir .

Daha sonraki farklılaşmanın hücresel ön aşamaları

Sözde patlamalar temsil son olarak farklılaşmış olup histogenetik gelişimin farklı hatların ilk aşamalarında . Muntazam bir şekilde tasarımlanmıştır duvar hücreleri yatan embriyonik duvarında nöral tüp ( zona nuclearis intermedia ), ayrıca şu şekilde de ifade edildiği neuroepithelium , olabilir hizmet a olarak somut örnek . Glioblastlar , nöroblastlar ve ependimal hücreler bu duvar hücrelerinden gelişir . Nöroblastlar sonra ön aşamalarında olarak kabul edilecek nöronların , ön aşamalarında olarak glioblasts glia .

Gestalt psikolojisi

Heinz Werner ve diğerleri gibi bireysel Gestalt psikologlarının teorilerine göre . Biyolojik gelişme ilkesi olarak farklılaşma, merkezileşme kavramı ile yakın bağlantılı olarak görülmelidir. Farklılaşma , önemli morfolojik değişiklikler olmaksızın kararlı bir durum olarak anlaşılabilirken, organların merkezileştirilmesi, bir uzamsal organ sistemindeki farklı şekilde farklılaşmış hücresel elemanların işlevsel ağ oluşturmasıyla daha çok ilgilidir , bkz. Bölüm. Morfogenez . Bu entegrasyon yoluyla davranışın düzensizleşmesini önlemek için , yeni edinilen her davranışsal birim organizmanın bütününe entegre edilmelidir . Entegrasyon, farklılaşma gerektirir. Entegrasyon ve farklılaşma, aktif ilkelere zıt olarak görülse bile, bu, organizmanın özel olarak farklı uyaranlara yanıt verme yeteneğini artırır.

Edebiyat

  • WA Müller, M. Hassel: Gelişimsel Biyoloji. Springer, Heidelberg 1999, ISBN 3-540-65867-X .
  • L. Taiz, E. Zeiger: Bitkilerin fizyolojisi. Spectrum Academic Publishing House, 2000, ISBN 3-8274-0537-8 .
  • Heinz Werner : Gelişim Psikolojisine Giriş . 1926

Bireysel kanıt

  1. ↑ a b Boss, Norbert (Ed.): Roche Lexicon Medicine . 5. baskı. Hoffmann-La Roche AG ve Urban & Schwarzenberg, Münih 1987, ISBN 3-541-13191-8 ; (a) Lex. Lemma “Farklılaşma” hakkında: sayfa 399; (b) Lex. lemma "... blast" a: s. 209; Lex.-Lemma “Neuroblast” hakkında: s. 1232. Gesundheit.de/roche
  2. ↑ Otto Grosser arr. Rolf Ortmann tarafından: İnsani gelişme tarihinin ana hatları . 6. baskı, Springer, Berlin 1966; S. 2, 24. "Ön karar".
  3. ^ Fritz Broser : Nörolojik hastalıkların topikal ve klinik teşhisi. 2. baskı, U&S, Münih 1981, ISBN 3-541-06572-9 ; S. 134 - böl. 2–9, bölge "farklılaştırma".
  4. ↑ Friedrich Vogel : Genel insan genetiği . Springer, Berlin 1961; S. 418.
  5. ^ A b c Alfred Benninghoff ve Kurt Goerttler : İnsan Anatomisi Ders Kitabı. İşlevsel ilişkilere verilen tercihle gösterilir . Cilt 3: Sinir Sistemi, Deri ve Duyusal Organlar . 7. baskı. Urban ve Schwarzenberg, Münih 1964; (a) "Geliştirme aşamalarının karşılaştırmalı değerlendirmesi": s. 106; (b) Re. “Retinanın katman yapısı”: s. 428–435; “ağaç kabuğu benzeri farklılaşma” üzerine: sf 189; (c) Re. "Neuroblastlar": s. 73, 123.
  6. ↑ nöroblastlar . İçinde: Helmut Ferner : İnsani gelişme tarihi . 7. baskı. Reinhardt, Münih 1965, s. 125, 137 f.
  7. ↑ Peter R. Hofstätter (Ed.): Psikoloji . Fischer Sözlüğü. Fischer-Taschenbuch, Frankfurt a. M. 1972, ISBN 3-436-01159-2 ; “Merkezileştirme, Farklılaşma, Geliştirme” üzerine s. 102, 164 f.; Stw. “Gestalt psikolojisi, temel varsayımlar” s. 164 f.
  8. ^ Wilhelm Karl Arnold ve diğerleri. (Ed.): Psikoloji Sözlüğü . Bechtermünz, Augsburg 1996, ISBN 3-86047-508-8 ; Lex.-Lemma'ya: "Farklılaşma": Sütun 367; Lex.-Lemma'ya: "Entegrasyon": Sütun 995 f.