Differenzierung (Biologie)
Zelluläre Differenzierung ist der Prozess, durch den eine weniger spezialisierte Zelle zu einem spezialisierteren Zelltyp wird. Sie ist Teil der Entwicklungsbiologie. Unterschiedliche Gewebe haben unterschiedliche Arten von Organellen im Inneren der Zellen.
Differenzierung tritt während der Entwicklung eines mehrzelligenOrganismus mehrfach auf. Der Organismus verwandelt sich von einer einzelnen Zygote in ein komplexes System von Geweben und Zelltypen. Differenzierung ist auch bei Erwachsenen ein üblicher Prozess: adulte Stammzellen teilen sich, um während der Gewebereparatur und des normalen Zellumsatzes volldifferenzierte Tochterzellen zu bilden.
Die Differenzierung verändert Größe, Form, Stoffwechselaktivität und die Reaktionsfähigkeit einer Zelle auf Signale dramatisch. Diese Veränderungen sind weitgehend auf Veränderungen der Genexpression zurückzuführen. Mit wenigen Ausnahmen geht die zelluläre Differenzierung fast nie mit einer Veränderung der DNA-Sequenz selbst einher. Sie beinhaltet jedoch das Ausschalten vieler Gene, die in einem bestimmten Gewebe nicht benötigt werden. So können Zellen in verschiedenen Geweben trotz des gleichen Genoms sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben.
Die Zellpotenz ist die Fähigkeit einer Zelle, sich in andere Zelltypen zu differenzieren. Eine Zelle, die in der Lage ist, sich in viele Zelltypen zu differenzieren, wird als pluripotent bezeichnet. Solche Zellen werden bei Tieren als Stammzellen und bei höheren Pflanzen als meristematische Zellen bezeichnet. Eine Zelle, die in der Lage ist, sich in alle Zelltypen zu differenzieren, wird als totipotent bezeichnet. Bei Säugetieren sind nur die Zygote und frühe embryonale Zellen totipotent, während bei Pflanzen viele differenzierte Zellen mit einfachen Labortechniken totipotent werden können.
Differenzierung von Stammzellen
Fragen und Antworten
F: Was ist zelluläre Differenzierung?
A: Zelluläre Differenzierung ist der Prozess, durch den eine weniger spezialisierte Zelle zu einem spezialisierteren Zelltyp wird. Sie ist Teil der Entwicklungsbiologie und tritt während der Entwicklung eines vielzelligen Organismus mehrmals auf.
F: Wie beeinflusst die zelluläre Differenzierung die Eigenschaften einer Zelle?
A: Die Differenzierung verändert die Größe, die Form, die Stoffwechselaktivität und die Reaktion auf Signale einer Zelle drastisch. Diese Veränderungen sind größtenteils auf Veränderungen der Genexpression und nicht auf die DNA-Sequenz selbst zurückzuführen.
F: Was ist die Potenz von Zellen?
A: Zellpotenz ist die Fähigkeit einer Zelle, sich in andere Arten von Zellen zu differenzieren. Eine pluripotente Zelle kann sich in viele verschiedene Typen differenzieren, während totipotente Zellen sich in alle Typen differenzieren können. Bei Säugetieren sind nur Zygoten und frühe embryonale Zellen totipotent, während bei Pflanzen viele differenzierte Zellen durch Labortechniken totipotent werden können.
F: Welche Rolle spielen die Stammzellen bei der zellulären Differenzierung?
A: Stammzellen sind pluripotente Zellen, die die Fähigkeit haben, sich während der Gewebereparatur oder des normalen Zellwechsels bei Erwachsenen in viele verschiedene Arten von Tochterzellen zu differenzieren. Sie spielen auch eine wichtige Rolle in der Entwicklung, da sie sich mehrfach teilen, um komplexe Gewebesysteme und verschiedene Arten von Organellen innerhalb der Zellen zu bilden.
F: Wie verändert sich die Genexpression während der zellulären Differenzierung?
A: Die Genexpression verändert sich während der zellulären Differenzierung erheblich, da bestimmte Gene, die für bestimmte Gewebe nicht benötigt werden, abgeschaltet werden, während andere aktiviert oder anders exprimiert werden können, je nach den Bedürfnissen des jeweiligen Gewebes oder der Organelle, die sich bildet. Dies führt zu physischen Unterschieden zwischen verschiedenen Gewebearten, obwohl sie identische Genome haben.
F: Gibt es einen Unterschied zwischen tierischen Stammzellen und pflanzlichen meristematischen Zellen?
A: Ja, tierische Stammzellen sind pluripotent, während pflanzliche meristematische Zellen mit einfachen Labortechniken totipotent werden können, so dass sie sich bei Bedarf in alle Arten von Tochterzellen differenzieren können.
