A diferenciação celular dá às células seu propósito. Como exatamente isso funciona e por que isso é importante, você descobrirá neste artigo.

As células recém-formadas são determinadas para sua futura tarefa em um estágio muito inicial. O estreitamento progressivo das possibilidades de desenvolvimento de células totipotentes é chamado de determinação. É determinado por fatores citoplasmáticos, a posição das células e suas relações fisiológicas entre si. 

Diferenciação celular simplesmente explicada

A diferenciação celular é o processo pelo qual as células mudam sua estrutura e função . Essa mudança ocorre em plantas, bem como em animais e humanos. Células originalmente idênticas se especializam em uma função. As células desenvolvem-se assim em diferentes tipos de células que realizam diferentes tarefas. As células nervosas diferenciadas não podem mais funcionar como células musculares, por exemplo.

A diferenciação celular se opõe à renovação celular. Por um lado, as células-tronco originais podem se renovar e, assim, formar novas células-tronco. Por outro lado, eles podem se diferenciar em células especializadas e se tornar parte de tecidos ou órgãos. 

Definição de diferenciação celular

A diferenciação celular descreve a especialização das células para um tecido ou órgão específico, alterando sua estrutura e função.

Determinação e Diferenciação Celular

A determinação em biologia representa o estágio preliminar da diferenciação celular: as respectivas células já receberam seu destino e, portanto, sua tarefa posterior. Em contraste com a diferenciação celular, as células retêm sua estrutura original durante a determinação .

Se as células são determinadas, ocorre a diferenciação celular . As células mudam de tamanho e forma de acordo com a determinação. As células musculares tendem a ser alongadas, enquanto as células sanguíneas são mais compactas. A estrutura interna também pode mudar. Você pode encontrar muitas mitocôndrias nas células nervosas e musculares , pois elas exigem muita energia. Todas essas mudanças estruturais são adaptadas à função específica das células e geralmente são  irreversíveis , ou seja, não podem ser revertidas.perceber

Observe que os genes das células não mudam como resultado da diferenciação celular. Em vez disso, apenas a expressão do gene , ou seja, a leitura dos genes, é alterada. Diferentes genes são, portanto, importantes para as respectivas funções, mas os outros genes são retidos.

Todas as células de organismos multicelulares surgem do zigoto, que é formado a partir da fusão do óvulo e do espermatozóide. A partir desta célula, todas as diferentes células especializadas emergem no curso do desenvolvimento. Isso é chamado de diferenciação celular.

Após a fusão do óvulo e do espermatozóide, o zigoto se divide várias vezes. Esse aglomerado de células é chamado de mórula. Isso acontece até que uma esfera oca cheia de líquido seja formada. Este estágio do desenvolvimento embrionário é chamado de blástula. A gastrulação (invaginação) que se segue leva à formação das três camadas germinativas, das quais se desenvolvem diferentes tipos de tecido em estágios posteriores: O ectoderma está do lado de fora, do qual a pele e o sistema nervoso emergem no curso do desenvolvimento posterior . O mesoderma situa-se no meio da gástrula e posteriormente forma o tecido conjuntivo, músculos e ossos. No interior encontra-se o endoderma, que mais tarde dá origem ao sistema digestivo e outras glândulas importantes.

A célula germinativa primordial, ou seja, o zigoto, tem a propriedade de ser capaz de se diferenciar em um organismo completo. Isso é chamado de totipotente. Nos primeiros estágios de desenvolvimento, ou seja, no estágio de blastocisto, as células são chamadas de pluripotentes. Isso significa que as células, que também são chamadas de células-tronco embrionárias, ainda podem se desenvolver em todos os tecidos diferentes, mas não em um organismo inteiro. À medida que o processo avança, as células-tronco também perdem essa propriedade e se tornam multipotentes. Apenas certos tecidos podem ser feitos a partir deles. Isso também é chamado de células-tronco adultas, que em humanos são responsáveis ​​pela regeneração de células da pele ou do fígado, por exemplo.

Após a determinação das células segue a diferenciação celular. Durante a fase de diferenciação, a célula é preparada para suas futuras tarefas por meio de especialização estrutural e funcional e equipada com as estruturas necessárias. Todos os fatores hereditários (genes) são preservados. No entanto, a expressão gênica é alterada. Isso significa que proteínas muito específicas são sintetizadas em um momento específico.

Durante a diferenciação , pode haver diferenças consideráveis ​​na forma, tamanho e estrutura interna das células. As células musculares, nervosas e fibrosas podem facilmente cumprir sua função como células alongadas. No caso de células do tecido básico, o parênquima, uma forma poliédrica ou quase esférica é vantajosa. O número de mitocôndrias será particularmente alto nas células em que é necessária muita energia, e o aparelho de Golgi é particularmente pronunciado nas células glandulares secretoras.

Determinação e diferenciação são processos geneticamente controlados. Enquanto uma célula totipotente (célula de meristema, célula-tronco, célula embrionária) ainda pode se diferenciar em qualquer tipo de célula, as células do tecido permanente têm uma estrutura e função fixas. Somente em casos excepcionais podem recuperar sua totipotência . Mesmo em um ser vivo adulto, nem todas as células são totalmente diferenciadas. Células totipotentes divisíveis em certos órgãos ou partes de órgãos sempre garantem um suprimento de células permanentes. Células do câmbio e dos meristemas apicais de plantas ou células-tronco de mamíferos são exemplos.

Aglomerados de células resultantes da diferenciação, consistindo de células de mesma forma e função, são chamados de tecido .
Desta forma, tecidos permanentes emergem dos tecidos de formação, que podem cumprir suas funções em períodos de tempo muito diferentes. Vários tipos de tecidos juntos formam uma unidade funcional chamada órgão .

Mesmo com organismos multicelulares de construção simples, existem vários tipos de células diferenciadas.

Dentro de um órgão, padrões muito característicos de tipos de células e tecidos se desenvolvem. A formação de padrões é um elemento essencial na morfogênese dos organismos.
Vários tipos de tecidos estão envolvidos na estrutura e funções de um órgão.

Formação de colônias e diferenciação celular em algas verdes de água doce
Chlamydomonas
angulosa
gonio peitoralEudorina elegansVolvox globador
alga verde unicelular grande de 20 µmAlgas, de 100 µm de tamanho, nas quais 16 células flageladas permanecem juntas em uma concha gelatinosaAlgas, de 100 µm de tamanho, nas quais 32 células flageladas semelhantes vivem juntas em uma esfera oca gelatinosaAlga esférica grande de 800 µm, composta por 20.000 células individuais, as
células são conectadas umas às outras através de pontes de plasma
protozoários
Colônia de placas

Colônia Esférica
Permanente, grande colônia
Uma nova alga surge apenas através do núcleo e da divisão celular da célula mãe.Cada célula pode formar novas colônias através do núcleo e da divisão celular.Cada célula pode formar novas colônias através do núcleo e da divisão celular.Certas células da colônia mãe formam colônias filhas dentro da esfera, que são liberadas.
A única célula realiza todo o trabalho, não há diferenciação e especialização.Cada célula da colônia realiza o mesmo tipo de trabalho, é capaz de viver e se multiplicar de forma independente.Cada célula da colônia realiza o mesmo tipo de trabalho, é capaz de viver e se multiplicar de forma independente.As células de uma colônia sofrem diferenciação e realizam tarefas dentro da colônia que são divididas. Volvox é, portanto, considerado como uma forma de transição dos organismos unicelulares para os multicelulares.

A diferenciação de células animais: célula embrionária/célula-tronco

Tipos de células muito diferentes podem se desenvolver a partir de células totipotentes indiferenciadas em animais e humanos. As mudanças de forma, tamanho, equipamentos internos e características funcionais que ocorrem durante a diferenciação são consideráveis ​​e levam a uma grande diversidade. Quase 200 tipos de células diferentes podem ser distinguidos em humanos, por exemplo.

A diferenciação das células vegetais: célula meristemática

A fim de garantir as funções de um corpo vegetal mais organizado, as células meristemáticas em divisão se desenvolvem em células teciduais permanentes especializadas. Os tecidos vegetais são:

tecido de acabamento,
fortalecimento do tecido,
tecido vascular,
tecido de terra.

Outros tipos especializados de células e tecidos também ocorrem. No entanto, a diversidade de diferenciação e especialização em plantas fica atrás da do organismo animal.

Exemplo Volvox

Sob Volvox ou algas esféricas , você pode imaginar um organismo que se assemelha a uma fusão de algas verdes unicelulares. No entanto, Volvox não é visto como uma associação de organismos unicelulares, mas sim como um organismo multicelular. Por um lado, isso ocorre porque as células funcionam em uma colônia permanente. Por outro lado, o que é muito mais importante, as células da colônia se diferenciam. As células diferenciadas do Volvox assumem então diferentes tarefas, como locomoção ou reprodução.

Pluripotente, totipotente e multipotente

Durante a determinação e diferenciação celular, células totalmente diferenciadas surgem de células pluripotentes. As células pluripotentes diferem das células multipotentes e totipotentes. De fato, as células pluripotentes podem se desenvolver em qualquer tecido ou órgão de que um indivíduo precise. Uma mesma célula pluripotente é, portanto, capaz de se tornar uma célula nervosa , uma célula muscular ou qualquer outra célula de um organismo.

  • Pluripotente : Células capazes de se desenvolver em qualquer órgão ou tecido, mas não em um organismo inteiro.
  • Totipotente : Células capazes de se desenvolver em um organismo inteiro.
    Exemplo: Células- tronco embrionárias, que incluem o zigoto no desenvolvimento de um embrião
  • Multipotentes : células capazes de se desenvolver em células diferenciadas de apenas uma das três camadas germinativas.

Diferenciação de células animais

Células animais pluripotentes , ou seja, células em humanos e animais, podem se especializar em diferentes tipos de células. As células animais e humanas mudam sua estrutura (forma e tamanho) e sua função ( expressão gênica diferencial ). Os tipos de células presentes diferem entre as diferentes espécies animais . Existem quase 200 tipos de células em humanos. Por exemplo, células glandulares, células nervosas ou células sanguíneas fazem parte de organismos animais e humanos.

Diferenciação de células vegetais

As células vegetais também se diferenciam. Nas plantas, as células pluripotentes são as células meristemáticas . As células se diferenciam em tecidos permanentes , as células especializadas. Os tecidos permanentes são, por exemplo, o tecido condutor ou o tecido final. A combinação de todas as células diferenciadas forma o sistema orgânico da planta.

Você pode encontrar células pluripotentes na planta, por exemplo, nos meristemas apicais, tanto na raiz quanto na parte aérea. Eles são importantes para o crescimento e sobrevivência da planta.