Диференціювання клітин - це... Ріст і розвиток клітин
Опубликованно 05.09.2018 08:54
У людському організмі виділено понад 200 типів клітин, кожна з яких має однаковий спадковий код. Всі вони розвивалися спочатку з одноклітинного, а потім многоклеточного зародка, який трохи згодом розділився на три зародкових листка. З кожної його ділянки розвинулися тканини організму, де розташовуються приблизно однотипні клітини. При цьому практично всі вони розвивалися з однієї групи попередників. Такий процес називається диференціюванням клітин. Це локальна адаптація клітини до реальних потреб організму, реалізація закладених в її спадковому коді функцій.
Характеристика клітин і тканин
Соматичні клітини організму мають однаковий хромосомальный набір незалежно від функціонального призначення. Однак за фенотипом вони різні, що пояснюється їх підготовкою до виконання різних локальних завдань у біологічних тканинах. Фенотипом називається результат експресії певного генетичного набору в певному середовищі проживання. І в різних умовах клітини з однаковим генетичним матеріалом розвиваються по-різному, мають інші морфологічні характеристики, виконують специфічні функції.
Високорозвиненому організму це необхідно для утворення безлічі тканин, з яких складаються його органи. При цьому тканини створюються з однорідної групи стовбурових попередників. Такий процес називається диференціюванням клітин. Це ланцюжок подій, спрямована на вирощування клітинної популяції за заздалегідь заданим критеріям для росту і розвитку біологічних тканин організму. Вона лежить в основі росту організму та його багатоклітинною організації. Сутність диференціювання
У плані молекулярної біології, диференціювання клітин – це процес активації одних ділянок хромосом і дезактивації інших. Тобто, компактна упаковка або розкручування ділянок хромосом, що робить їх доступними для зчитування спадкової інформації. У кон'югованому стані, коли гени упаковані в гетерохроматин, зчитування неможливо, а в розправленому вигляді потрібні ділянки генетичного коду стають доступними для інформаційної РНК і подальшої експресії. Значить, диференціювання клітин – це суворе регульована типізація однотипної упаковки хроматину.
Цитокіни та месенджери
В результаті у групи клітин, диференційованих в однакових умовах і мають аналогічні морфологічні особливості, спостерігається десприрализация однакових ділянок хромосом. І в ході впливу міжклітинних месенджерів, локальних регуляторів клітинної диференціювання, потрібні ділянки генів активуються, відбувається їх експресія. І тому клітини біологічних тканин виробляють однакові речовини і виконують аналогічні функції, для чого і передбачений цей процес. З цієї точки зору диференціація клітин – це спрямований вплив молекулярними факторами (цитокінами) на експресію генетичної інформації. Мембранні рецептори
Клітини однієї тканини мають аналогічний набір мембранних рецепторів, наявність яких контролюється Т-кілерами імунної системи. Втрата клітинного рецептора потрібного типу або експресія іншого, не передбаченого для даної локалізації з-за ризику онкогенезу, викликає спрямовану клітинну агресію проти «порушника». Результатом буде знищення клітини, диференціація якої пройшла не за правилами, передбаченими впливом міжклітинних месенджерів від спеціалізованих регуляторів. Імунна диференціювання
Імунні клітини мають спеціальні рецепторні молекули, які називаються кластерами диференціювання. Це так звані маркери, за якими можна зрозуміти, в яких умовах розвивалися иммуноциты, і для яких цілей вони призначені. Вони проходять тривалий і складний процес диференціювання, на кожному щаблі якого відсіваються і знищуються групи лімфоцитів, у яких розвинулося недостатня кількість рецепторів, або у взаємодії з антитілами помічені «невідповідності вимогам».
Клітинні групи і тканини
Більшість клітин організму ділиться надвоє в ході мітотичного розмноження. На його підготовчому етапі відбувається подвоєння генетичної інформації, після чого утворюються дві дочірні клітини з аналогічним набором генів. Копіювання підлягають не тільки активні ділянки хромосом, але й кон'юговані. Тому в тканинах диференційовані клітини після поділу дають дві нові дочірні клітини, що мають генетичний матеріал, аналогічний повного соматичного набору хромосом. Однак диференціюватися в інші клітини вони нездатні, так як не можуть мігрувати природним шляхом в інші умови існування, тобто до інших месенджерів диференціювання.
Ріст клітинної популяції
Відразу після поділу дві дочірні клітини вони отримують спеціальний набір органел, що їм дісталися «у спадок» від материнської. Ці дрібні функціональні елементи вже підготовлені до виконання потрібних завдань даної біологічної тканини. А тому дочірній клітині потрібно лише наростити обсяг порожнин ендоплазматичної мережі і збільшитися в розмірах.
Також метою розвитку клітини є отримання адекватного рівня постачання поживними речовинами і зв'язаним киснем. Для цього в разі кисневого або енергетичного голодування вона викидає в міжклітинний простір фактори ангіогенезу. За цим якорів проростають нові капілярні судини, які і будуть здійснювати харчування групи клітин.
Процес збільшення у розмірі, одержання адекватного постачання киснем і енергетичними субстратами, а також розширення внутрішньоклітинних органел із збільшенням швидкості продукції білка називається ростом клітини. Він лежить в основі зростання многоклеточного організму і регулюється численними факторами проліферації. В деякий момент досягнення граничних розмірів за сигналом ззовні або за збігом обставин виросла клітина знову розділиться навпіл, далі збільшуючи розмір біологічної тканини та організму в цілому. Мезодермальная диференціювання
В якості наочної демонстрації диференціювання стовбурових клітин і більш розвинених їх "нащадків" слід розглянути трансформацію мезодермального зародкового листка людського організму. Від мезодерми - групи стовбурових клітин з однаковою будовою і розвиваються в умовах наявності факторів диференціювання, беруть свій початок такі клітинні популяції як нефротом, сомит, спланхнотом, спланхнотомальная мезенхима і парамезонефральный канал.
Від кожної такої популяції будуть брати свій початок проміжні форми диференціації, які згодом дадуть початок клітин дорослого організму. Зокрема, від сомита розвивається три клітинні групи: миотом, дерматит і склеротом. Клітини миотома дадуть початок м'язовим клітинам, склеротома - хрящовим і кістковим, а дерматома - сполучної тканини шкіри.
Нефротом дає початок епітелію нирок і сім'явиносних шляхів, а від парамезонефрального каналу буде диференціюватися епітелій маткової труби і матки. Фенотип клітин спланхнотома буде підготовлений факторами диференціювання для їх трансформації в мезотелій (плевру, перикард і очеревину), міокард, кіркова речовина наднирників. Мезенхима спланхнотома - це вихідний матеріал для розвитку клітинних популяцій крові, сполучної і гладкої м'язової тканини, судин і микроглиальных клітин.
Зростання клітин даних популяцій, їх багаторазове поділ і диференціація – основа підтримки життєздатності многоклеточного організму. Такий процес носить назву гістогенезу – розвиток тканин з клітинних попередників в результаті їх диференціації та трансформації фенотипу у відповідності з впливом позаклітинних факторів, що регулюють їх розвиток. Диференціація рослинних клітин
Функції рослинної клітини залежать від місця їх знаходження, а також наявності модуляторів і супресорів росту. Зародок рослини у складі насіння не має вегетативних і гермінативних ділянок, а тому після проростання він повинен їх розвинути, що необхідно для розмноження і росту. І поки не настане сприятливий час для його проростання, він буде перебувати в стані спокою.
З моменту отримання сигналу на зростання, функції рослинних клітин почнуть реалізовуватися разом з збільшенням в розмірах. Клітинні популяції, закладені в зародку, пройдуть фазу диференціації і трансформуються в транспортні шляхи, вегетативні частини, герминативные структури. Автор: Дмитро Дорожко 11 Липня, 2018
Категория: Студентам