Komórka somatyczna

W biologii komórkowej komórka somatyczna (od starogreckiego σῶμα (sôma) „ciało”) lub komórka roślinna to dowolna komórka biologiczna tworząca ciało organizmu wielokomórkowego inna niż gameta , komórka rozrodcza , gametocyt lub niezróżnicowana komórka macierzysta . Takie komórki tworzą ciało organizmu i dzielą się w procesie rozszczepienia binarnego i podziału mitotycznego.

Natomiast gamety to komórki, które łączą się podczas rozmnażania płciowego , komórki zarodkowe to komórki, z których powstają gamety, a komórki macierzyste to komórki, które mogą dzielić się poprzez mitozę i różnicować w różne wyspecjalizowane typy komórek. Na przykład u ssaków komórki somatyczne tworzą wszystkie narządy wewnętrzne, skórę, kości, krew i tkankę łączną , podczas gdy komórki rozrodcze ssaków dają początek plemnikom i komórkom jajowym , które łączą się podczas zapłodnienia do wytworzenia komórki zwanej zygotą , która dzieli się i różnicuje w komórki zarodka . W organizmie człowieka występuje około 220 typów komórek somatycznych.

Teoretycznie komórki te nie są komórkami rozrodczymi (źródłem gamet); przekazują swoje mutacje swoim potomkom komórkowym (jeśli ich mają), ale nie potomkom organizmu. Jednak u gąbek niezróżnicowane komórki somatyczne tworzą linię zarodkową, a u Cnidaria zróżnicowane komórki somatyczne są źródłem linii zarodkowej. Podział komórek mitotycznych jest widoczny tylko w diploidalnych komórkach somatycznych. Tylko niektóre komórki, takie jak komórki rozrodcze, biorą udział w rozmnażaniu.

Ewolucja

Ponieważ wielokomórkowość ewoluowała wiele razy, podobnie sterylne komórki somatyczne. ^{[ potrzebne źródło ]} Ewolucja nieśmiertelnej linii zarodkowej wytwarzającej wyspecjalizowane komórki somatyczne wiązała się z pojawieniem się śmiertelności i można ją zobaczyć w najprostszej wersji w algach volvocine . Gatunki z separacją między sterylnymi komórkami somatycznymi a linią zarodkową nazywane są weismannistami . Rozwój weismannowski jest stosunkowo rzadki (np. kręgowce , stawonogi , Volvox ), ponieważ wiele gatunków ma zdolność embriogenezy somatycznej (np. rośliny lądowe , większość glonów i liczne bezkręgowce ).

Genetyka i chromosomy

Jak wszystkie komórki, komórki somatyczne zawierają DNA ułożone w chromosomy . Jeśli komórka somatyczna zawiera chromosomy ułożone parami, nazywa się ją diploidalną , a organizm organizmem diploidalnym. Gamety organizmów diploidalnych zawierają tylko pojedyncze niesparowane chromosomy i nazywane są haploidalnymi . Każda para chromosomów składa się z jednego chromosomu odziedziczonego po ojcu i jednego odziedziczonego po matce. U ludzi komórki somatyczne zawierają 46 chromosomów podzielone na 23 pary. Natomiast gamety organizmów diploidalnych zawierają tylko o połowę mniej chromosomów. U ludzi są to 23 niesparowane chromosomy. Kiedy dwie gamety (tj. plemnik i komórka jajowa) spotykają się podczas poczęcia, łączą się, tworząc zygotę . W wyniku połączenia dwóch gamet ludzka zygota zawiera 46 chromosomów (tj. 23 pary).

Wiele gatunków ma chromosomy w swoich komórkach somatycznych ułożone czwórkami („ tetraploidalnymi ”), a nawet szóstymi („ heksaploidalnymi ”). W ten sposób mogą mieć diploidalne lub nawet triploidalne komórki płciowe. Przykładem tego jest współcześnie uprawiany gatunek pszenicy , Triticum aestivum L. , gatunek heksaploidalny, którego komórki somatyczne zawierają sześć kopii każdej chromatydy .

Częstość spontanicznych mutacji jest znacznie niższa w zaawansowanych męskich komórkach rozrodczych niż w typach komórek somatycznych pochodzących od tego samego osobnika. Żeńskie komórki płciowe wykazują również częstotliwość mutacji niższą niż w odpowiednich komórkach somatycznych i podobną do tej w męskich komórkach płciowych. Odkrycia te wydają się odzwierciedlać zastosowanie skuteczniejszych mechanizmów ograniczających początkowe występowanie spontanicznych mutacji w komórkach rozrodczych niż w komórkach somatycznych. Takie mechanizmy prawdopodobnie obejmują podwyższone poziomy naprawy DNA , które poprawiają większość potencjalnie mutagennych uszkodzeń DNA .

Klonowanie

W ostatnich latach u ssaków rozwinęła się technika klonowania całych organizmów, pozwalająca na uzyskanie niemal identycznych klonów genetycznych zwierzęcia. Jedna z metod nazywana jest „ przeniesieniem jądra komórki somatycznej ” i polega na usunięciu jądra z komórki somatycznej, zwykle komórki skóry. To jądro zawiera całą informację genetyczną potrzebną do wytworzenia organizmu, z którego zostało usunięte. To jądro jest następnie wstrzykiwane do komórki jajowej tego samego gatunku, z którego usunięto własny materiał genetyczny. Komórka jajowa nie wymaga już zapłodnienia, ponieważ zawiera odpowiednią ilość materiału genetycznego ( diploidalną liczbę chromosomów ). Teoretycznie komórkę jajową można wszczepić do macicy zwierzęcia tego samego gatunku i pozwolić jej się rozwinąć. Powstałe zwierzę będzie niemal identycznym genetycznie klonem zwierzęcia, z którego pobrano jądro. Jedyna różnica jest spowodowana przez mitochondrium DNA zatrzymane w komórce jajowej, które różni się od komórki, która przekazała jądro. W praktyce technika ta była jak dotąd problematyczna, chociaż było kilka głośnych sukcesów, takich jak Dolly the Sheep , a ostatnio Snuppy , pierwszy sklonowany pies .

Komórki somatyczne były również zbierane w praktyce kriokonserwacji zasobów genetycznych zwierząt jako sposób na zachowanie materiału genetycznego zwierząt, w tym klonowanie żywego inwentarza.

Modyfikacje genetyczne

Rozwój biotechnologii umożliwił genetyczną manipulację komórkami somatycznymi, czy to do modelowania chorób przewlekłych, czy do zapobiegania stanom złego samopoczucia.

Inżynieria genetyczna komórek somatycznych wywołała pewne kontrowersje ^{[ potrzebne źródło ]} , chociaż Międzynarodowy Szczyt Edycji Genów Człowieka wydał oświadczenie popierające modyfikację genetyczną komórek somatycznych, ponieważ ich modyfikacje nie są przekazywane potomstwu.

Zobacz też