Кількість годин: 2
диференціація клітин
Диференціація клітин
Це питання відноситься до числа найбільш складних і в той же час цікавих як для цитології, так і для біології. Диференціація - це процес виникнення і розвитку структурних і функціональних відмінностей між спочатку однорідними ембріональними клітинами, в результаті якого утворюються спеціалізовані клітини, тканини і органи багатоклітинного організму. Диференціація клітин є найважливішою складовою частиною процесу формування багатоклітинного організму. У загальному випадку диференціювання незворотна, тобто високодиференційовані клітини не можуть перетворюватися в клітини іншого типу. Це явище називається термінальної диференціюванням і притаманне переважно клітинам тварин. На відміну від клітин тварин, більшість клітин рослин навіть після диференціювання здатні переходити до поділу і навіть вступати на новий шлях розвитку. Такий процес називається дедіфференціровка. Наприклад, при надрізі стебла деякі клітини в зоні розрізу починають ділитися і закривають рану, інші взагалі можуть піддаватися дедіфференціровка. Так клітини кори можуть перетворитися в клітини ксилеми і відновити безперервність судин в області пошкодження. В експериментальних умовах при культивуванні рослинної тканини у відповідній живильному середовищі клітини утворюють каллус. Каллус - це маса щодо недиференційованих клітин, отримана з диференційованих клітин рослин. При відповідних умовах з одиночних клітин каллуса можна виростити нові рослини. При диференціювання не відбувається втрат або перебудови ДНК. Про це переконливо свідчать результати експериментів з пересадки ядер з диференційованих клітин в недиференційовані. Так ядро з диференційованої клітини вводили в енуклеірованную яйцеклітину жаби. В результаті з такої клітини розвивався нормальний пуголовок. Диференціація в основному відбувається в ембріональний період, а також на перших стадіях постембріонального розвитку. Крім того, диференціювання має місце в деяких органах дорослого організму. Наприклад, в кровотворних органах стовбурові клітини диференціюються в різні клітини крові, а в гонадах - первинні статеві клітини - в гамети.
^ Фактори і регуляція диференціації
На перших етапах онтогенезу розвиток організму відбувається під контролем РНК та інших компонентів, які перебувають в цитоплазмі яйцеклітини. Потім на розвиток починають впливати чинники диференціювання. Виділяють два основних фактори диференціювання:
^ Відмінності цитоплазми ранніх ембріональних клітин, обумовлені неоднорідністю цитоплазми яйця.
Специфічні впливу сусідніх клітин (індукція).
Роль факторів диференціювання полягає у виборчій активації або інактивації тих чи інших генів в різних клітинах. Активність певних генів призводить до синтезу відповідних білків, що направляють диференціацію. Синтезовані білки можуть блокувати або, навпаки, активувати транскрипцію. Спочатку активація або інактивація різних генів залежить від взаємодії тотипотентних ядер клітин зі своєю специфічною цитоплазмою. Виникнення локальних відмінностей у властивостях цитоплазми клітин називається ооплазматічеськая сегрегацією. Причина цього явища полягає в тому, що в процесі дроблення яйцеклітини ділянки цитоплазми, що розрізняються за своїми властивостями, потрапляють в різні бластомери. Поряд з внутрішньоклітинної регуляцією диференціювання з певного моменту включається надклеточних рівень регуляції. До надклеточних рівня регуляції відноситься ембріональна індукція.
^ Ембріональна індукція - це взаємодія між частинами організму, що розвивається, в процесі якого одна частина (індуктор) входить в контакт з іншою частиною (реагує системою) і визначає розвиток останньої. Причому встановлено не тільки вплив індуктора на що реагує систему, але і вплив останньої на подальшу диференціацію індуктора.
Під дією якого-небудь фактора спочатку відбувається детермінація.
^ Детермінації, або латентною дифференцировкой, називають явище, коли зовнішні ознаки диференціювання ще не проявилися, але подальший розвиток тканини вже відбувається незалежно від фактора, що викликав їх. Клітинний матеріал вважають детермінованим зі стадії, на якій він вперше при пересадці в нове місце розвивається в орган, який з нього утворюється в нормі.
^ Стовбурові клітини і дифферона
До числа перспективних напрямків біології XXI століття відноситься вивчення стовбурових клітин. Сьогодні дослідження стовбурових клітин за значимістю можна порівняти з дослідженнями з клонування організмів. На думку вчених застосування стовбурових клітин в медицині дозволить лікувати багато "проблемні" захворювання людства (безпліддя, багато форм раку, діабет, розсіяний склероз, хвороба Паркінсона та ін.).
^ Стовбурові клітини - це незріла клітина, здатна до самооновлення і розвитку в спеціалізовані клітини організму.
Стовбурові клітини поділяють на ембріональні стовбурові клітини (їх виділяють з ембріонів на стадії бластоцисти) і регіональні стовбурові клітини (їх виділяють з органів дорослих особин або з органів ембріонів більш пізніх стадій). У дорослому організмі стовбурові клітини знаходяться, в основному, в кістковому мозку і, в дуже невеликих кількостях, у всіх органах і тканинах.
^ Властивості стовбурових клітин. Стовбурові клітини самопідтримуються, тобто після поділу стовбурової клітини одна клітина залишається в стовбурової лінії, а друга диференціюються в спеціалізовану. Такий поділ називається несиметричним.
^ Функції стовбурових клітин. Функція ембріональних стовбурових клітин полягає в передачі спадкової інформації і освіті нових клітин. Основне завдання регіональних стовбурових клітин - відновлення втрат спеціалізованих клітин після природної вікової або фізіологічної загибелі, а також в аварійних ситуаціях.
Дифферона - це послідовний ряд клітин, що утворився із загального попередника. Включає стовбурові, напівстовбурові і зрілі клітини.
Наприклад, стовбурова клітина, Нейробласти, нейрон або стовбурова клітина, хондробласти, хондроцит і т. Д.
Нейробласти - малодиференційовані клітина нервової трубки, що перетворюється в подальшому в зрілий нейрон.
Нейрон - клітина, яка є структурною і функціональною одиницею нервової системи.
Хондробласти - малодиференційовані клітина хрящової тканини, що перетворюється в хондроцит (зріла клітина хрящової тканини).