7.16: Hücresel Farklılaşma

İnsan gibi kompleks bir organizma tek bir hücreden nasıl gelişir? Her şey, yetişkini karakterize eden sinir hücreleri, kas hücreleri ve epitel hücreleri gibi çok çeşitli hücre tiplerine yol açan tek bir döllenmiş yumurtadan başlar mı? Gelişim ve yetişkinlik boyunca, hücresel farklılaşma, hücrelerin nihai morfolojilerini ve fizyolojilerini almalarına yol açar. Farklılaşma, uzmanlaşmamış hücrelerin farklı işlevleri yerine getirmek için özelleştiği süreçtir.

Zigot, tüm hücre tiplerini oluşturabilen ve yepyeni bir çok hücreli organizma üretebilen çok yüksek farklılaşma potansiyeline sahip totipotent bir kök hücredir. Zigot ardışık hücre bölünmelerine uğrarken, daha sınırlı farklılaşma potansiyeline sahip pluripotent kök hücreler (PSC'ler) üretir. PSC'ler, daha fazla bölünen ve daha terminal olarak farklılaşan birkaç yetişkin kök hücreye yol açar. Bir hücre farklılaştığında, boyut, şekil, metabolik aktivite ve genel işlevde önemli değişiklikler yapabilir.

Döllenmiş yumurtadan başlayarak, vücuttaki tüm hücreler aynı DNA'yı içerir, ancak her hücre türü yalnızca DNA'nın işleviyle ilgili kısımlarını "okur". Hormonlar veya sinyal molekülleri gibi çeşitli faktörler hücre farklılaşmasını tetikler ve buna yanıt olarak, diğerlerini kapatırken belirli genlerin ekspresyonunu açar. Genlerin "açıldığı" veya "kapatıldığı" birincil mekanizma, transkripsiyon faktörleridir. Bir transkripsiyon faktörü, DNA molekülü üzerindeki belirli genlere bağlanan ve transkripsiyonlarını destekleyen veya inhibe eden bir protein sınıfıdır. Spesifik genlerin ekspresyonu, belirli bir hücre fonksiyonu için gerekli olan gerekli proteinlerin sentezine aracılık ederek hücresel farklılaşmaya yardımcı olur.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Anatomy and Physiology 2e, Section 3.6: Section Title Cellular Differentiation.

Hücresel farklılaşma sırasında, uzmanlaşmamış hücreler, vücutta farklı işlevleri yerine getirmek için şekil, boyut veya zar protein bileşimi gibi karakteristik özellikler alır.

Döllenmiş bir yumurta veya zigot oldukça proliferatif ve totipotenttir; yani, tüm hücre tiplerini oluşturmak için farklılaşabilir.

Zigot bir dizi bölünmeye uğrarken, yavru hücreler totipotenslerini kaybeder ve embriyoda kas hücreleri, nöronlar, cilt epidermisi, kalp hücreleri ve karaciğer hücreleri gibi özel hücreler oluşturmak üzere farklılaşır.

Tüm bu vücut hücreleri aynı genomu içermesine rağmen, bazı genleri ifade ederken diğerlerini kapatırlar. Bu, dokuya özgü işlevleri yerine getirmek için gerekli proteinleri sentezlemelerine izin verir.