Număr de ore: 2
Distribuția celulelor
Diferențierea celulelor
Această întrebare este printre cele mai dificile și în același timp interesante atât pentru citologie, cât și pentru biologie. Diferențierea este procesul de apariție și dezvoltare a diferențelor structurale și funcționale dintre celulele embrionare inițial omogene, ca urmare a formării celulelor, țesuturilor și organelor specializate ale organismului multicelulular. Diferențierea celulelor este o parte importantă a procesului de formare a unui organism multicelulare. În cazul general, diferențierea este ireversibilă, adică Celulele foarte diferențiate nu se pot transforma în celule de tip diferit. Acest fenomen se numește diferențiere terminală și este inerent, în principal, în celulele animale. Spre deosebire de celulele animale, majoritatea celulelor de plante, chiar și după diferențiere, sunt capabile să treacă la diviziune și chiar să intre într-o nouă cale de dezvoltare. Acest proces se numește dediferențiere. De exemplu, atunci când tulpina este tăiată, unele celule din zona de tăiere încep să împartă și închidă rana, altele pot fi în general supuse dediferențierii. Astfel, celulele cortexului se pot transforma în celule de xilem și pot restabili continuitatea vaselor în zona afectată. În condițiile experimentale, atunci când țesutul vegetal este cultivat în mediul nutritiv adecvat, celulele formează calus. Calusul este o masă de celule relativ nediferențiate, derivate din celulele de plante diferențiate. În condiții adecvate, plantele noi pot fi cultivate din celule de calus singure. Când apare diferențierea, nu există nici o pierdere sau alterare a ADN-ului. Acest lucru este demonstrat în mod convingător de rezultatele experimentelor privind transplantul nuclear de la celule diferențiate la celule nediferențiate. Astfel, nucleul din celula diferențiată a fost injectat în oul enucleat al broaștei. Ca urmare, o tadpole normală sa dezvoltat dintr-o astfel de celulă. Diferențierea apare în principal în perioada embrionară, precum și în primele etape ale dezvoltării postembrionice. În plus, diferențierea are loc în unele organe ale unui organism adult. De exemplu, în celulele stem hematopoietice se diferențiază în diferite celule sanguine și în gonade - celulele sexuale primare - în gameți.
Factorii și reglementarea diferențierii
În primele etape ale ontogenezei, dezvoltarea organismului are loc sub controlul ARN și al altor componente găsite în citoplasma celulei ouălor. Apoi, factorii de diferențiere încep să influențeze dezvoltarea. Există doi factori principali ai diferențierii:
- Diferențe în citoplasma celulelor embrionare timpurii datorită eterogenității citoplasmei oului.
Efectele specifice ale celulelor vecine (inducție).
Rolul factorilor de diferențiere este activarea selectivă sau inactivarea anumitor gene în diferite celule. Activitatea anumitor gene conduce la sinteza proteinelor corespunzătoare care diferențiază direct. Proteinele sintetizate pot bloca sau, invers, pot activa transcripția. Inițial, activarea sau inactivarea diferitelor gene depinde de interacțiunea nucleilor topepotent cu celulele lor cu citoplasma lor specifică. Apariția diferențelor locale în proprietățile citoplasmei celulelor se numește segregare ooplasmică. Motivul pentru acest fenomen este că, în procesul de zdrobire a ovocitelor, situsurile citoplasmatice care diferă în proprietățile lor intră în diferite blastomere. Împreună cu reglementarea intracelulară a diferențierii, un nivel supercelular de reglare este inclus de la un anumit moment. La nivel supercelular de reglare este inducerea embrionară.
Inducerea embrionară este interacțiunea dintre părți ale organismului în curs de dezvoltare, în timpul căreia o parte (inductor) intră în contact cu o altă parte (sistemul de reacție) și determină dezvoltarea acestuia din urmă. Mai mult, sa stabilit nu numai influența inductorului asupra sistemului de reacție, ci și efectul acestuia asupra diferențierii ulterioare a inductorului.
Sub influența unui anumit factor, determinarea are loc mai întâi.
Determinarea sau diferențierea latentă se numește un fenomen atunci când semnele externe de diferențiere nu s-au manifestat încă, dar dezvoltarea ulterioară a țesuturilor are loc deja indiferent de factorul care le-a provocat. Materialul celular este considerat determinist din stadiul în care acesta se dezvoltă pentru prima dată în timpul transplantului într-un organ nou, care se formează în mod normal din acesta.
^ Stem Cell și Differon
Printre domeniile promițătoare ale biologiei din secolul 21 se numără studiul celulelor stem. Astăzi, cercetarea în domeniul celulelor stem în termeni de relevanță este comparabilă cu cercetarea privind organismele de clonare. Potrivit oamenilor de știință, utilizarea celulelor stem în medicină va permite tratarea multor boli "problematice" ale omenirii (infertilitate, multe forme de cancer, diabet, scleroză multiplă, boala Parkinson etc.).
Celula stem este o celulă imatură capabilă de auto-reînnoire și dezvoltare în celule specializate ale corpului.
Celulele stem sunt împărțite în celule stem embrionare (ele sunt izolate din embrioni în stadiul blastocistului) și celulele stem regionale (ele sunt izolate din organele adulților sau din organele embrionare din etapele ulterioare). În corpul adult, celulele stem se găsesc în principal în măduva osoasă și, în cantități foarte mici, în toate organele și țesuturile.
^ Proprietățile celulelor stem. Celulele stem sunt auto-susținute, adică după divizarea unei celule stem, o celulă rămâne în linia de tulpină, iar a doua este diferențiată într-o linie specializată. Această diviziune se numește asimetrică.
Funcțiile celulelor stem. Funcția celulelor stem embrionare este de a transfera informații ereditare și formarea de celule noi. Sarcina principală a celulelor stem regionale este de a restabili pierderea celulelor specializate după vârsta naturală sau moartea fiziologică, precum și în situații de urgență.
Differon este o serie de celule formate dintr-un precursor comun. Include celule stem, semisele și mature.
De exemplu, o celulă stem, un neuroblast, un neuron sau o celulă stem, o condroblastă, un condrocite etc.
Celule neuroblast - malodifferentcirovannaya a tubului neural, care mai târziu se transformă într-un neuron matur.
Neuronul este o celulă care este o unitate structurală și funcțională a sistemului nervos.
Chondroblastul este o celulă malodifferențiată a țesutului cartilaginos, care se transformă într-un condrocite (o celulă matură a țesutului cartilaginos).