I den menneskelige krop er mere end 200 typer celler blevet isoleret, som hver har den samme arvelige kode. Alle udviklede de sig først fra et encellet og derefter et flercellet embryo, som lidt senere delte sig i tre kimlag. Fra hver af dens dele har kroppens væv udviklet sig, hvor omtrent samme type celler er placeret. Samtidig udviklede de næsten alle sig fra den samme gruppe af forgængere. Denne proces kaldes celledifferentiering. Dette er en lokal tilpasning af cellen til kroppens reelle behov, implementeringen af de funktioner, der er programmeret i dens arvelige kode.
Karakterisering af celler og væv
Somatiske celler i kroppen har det samme kromosomsæt, uanset det funktionelle formål. De adskiller sig dog i fænotype, hvilket forklares ved deres forberedelse til at udføre forskellige lokale opgaver ibiologiske væv. En fænotype er resultatet af ekspressionen af et specifikt genetisk sæt i et specifikt miljø. Og under forskellige forhold udvikler celler med det samme genetiske materiale sig forskelligt, har forskellige morfologiske egenskaber og udfører specifikke funktioner.
En højtudviklet organisme har brug for dette til dannelsen af mange væv, der udgør dens organer. I dette tilfælde skabes væv fra en homogen gruppe af stamprækursorer. Denne proces kaldes celledifferentiering. Dette er en kæde af begivenheder, der har til formål at dyrke en cellepopulation i henhold til forudbestemte kriterier for vækst og udvikling af kroppens biologiske væv. Det ligger til grund for væksten af en organisme og dens flercellede organisation.
Essens af differentiering
Med hensyn til molekylærbiologi er celledifferentiering processen med at aktivere nogle dele af kromosomerne og deaktivere andre. Det vil sige kompakt pakning eller afvikling af dele af kromosomerne, som gør dem tilgængelige for læsning af arvelig information. I den konjugerede tilstand, når generne er pakket i heterochromatin, er læsning umulig, og i den udvidede form bliver de ønskede dele af den genetiske kode tilgængelige for messenger-RNA og efterfølgende ekspression. Det betyder, at celledifferentiering er en ikke-strengt reguleret typning af den samme type kromatinemballage.
Cytokiner og budbringere
Som et resultat blev en gruppe celler differentieret til identiskebetingelser og med lignende morfologiske træk, er der en despriralisering af identiske sektioner af kromosomer. Og i løbet af eksponeringen for intercellulære budbringere, lokale regulatorer af celledifferentiering, aktiveres de ønskede dele af gener, og deres ekspression sker. Og derfor producerer cellerne i biologiske væv de samme stoffer og udfører lignende funktioner, som denne proces er tilvejebragt for. Fra dette synspunkt er celledifferentiering en rettet effekt af molekylære faktorer (cytokiner) på ekspressionen af genetisk information.
Membranreceptorer
Celler af det samme væv har et lignende sæt af membranreceptorer, hvis tilstedeværelse kontrolleres af T-dræbere af immunsystemet. Tabet af en cellereceptor af den ønskede type eller ekspressionen af en anden, der ikke er beregnet til en given lokalisering på grund af risikoen for onkogenese, forårsager rettet cellulær aggression mod "krænkeren". Resultatet vil være ødelæggelsen af cellen, hvis differentiering ikke fulgte reglerne tilvejebragt af indflydelsen fra intercellulære budbringere fra specialiserede regulatorer.
Immundifferentiering
Immunceller har specielle receptormolekyler kaldet differentieringsklynger. Det er de såkaldte markører, som kan bruges til at forstå, under hvilke betingelser immunocytter udviklede sig, og til hvilke formål de er beregnet til. De gennemgår en lang og kompleks differentieringsproces, på hvert trin af hvilke grupper af lymfocytter, der har udviklet et utilstrækkeligt antal receptorer, elimineres og ødelægges, eller i deres interaktion medantistoffer påvist "ikke-overholdelse".
Cellegrupper og væv
De fleste kropsceller deler sig i to under mitotisk reproduktion. På dets forberedende stadium fordobles den genetiske information, hvorefter der dannes to datterceller med et lignende sæt af gener. Ikke kun aktive dele af kromosomer er genstand for kopiering, men også konjugerede. Derfor giver differentierede celler i væv efter deling anledning til to nye datterceller, der har genetisk materiale svarende til det komplette somatiske sæt af kromosomer. De er dog ikke i stand til at differentiere til andre celler, da de ikke kan migrere naturligt til andre habitatforhold, det vil sige til andre differentieringsbudbringere.
Vækst i cellepopulation
Umiddelbart efter delingen af to datterceller modtager de et særligt sæt organeller, som de har arvet fra moderen. Disse mindste funktionelle elementer er allerede forberedt til at udføre de nødvendige opgaver i et givet biologisk væv. Derfor behøver dattercellen kun at øge volumenet af hulrummene i det endoplasmatiske retikulum og øge størrelsen.
Målet med celleudvikling er også at opnå en tilstrækkelig forsyning af næringsstoffer og bundet ilt. For at gøre dette, i tilfælde af ilt- eller energisult, frigiver det angiogenesefaktorer i det intercellulære rum. Nye kapillærkar spirer langs disse ankre, som vil brødføde gruppen.celler.
Processen med at øge i størrelse, opnå en tilstrækkelig forsyning af ilt- og energisubstrater og udvide intracellulære organeller med en øget proteinproduktionshastighed kaldes cellevækst. Det ligger til grund for væksten af en flercellet organisme og reguleres af adskillige spredningsfaktorer. På et tidspunkt, efter at have nået den maksimale størrelse, ved et signal udefra eller ved et tilfælde, vil den dyrkede celle igen dele sig i to, hvilket yderligere øger størrelsen af det biologiske væv og organismen som helhed.
Mesodermal differentiering
Som en klar demonstration af differentieringen af stamceller og deres mere udviklede "efterkommere", bør vi overveje transformationen af det mesodermale kimlag i den menneskelige krop. Fra mesodermen - en gruppe stamceller med samme struktur og udviklende i nærvær af differentieringsfaktorer, stammer sådanne cellepopulationer som nefrotom, somit, splanchnotom, splanchnotomal mesenchym og paramesonephric canal.
Fra hver sådan population vil der opstå mellemformer for differentiering, som senere vil give anledning til cellerne i en voksen organisme. Især tre cellegrupper udvikler sig fra somiten: myotom, dermatom og sclerotom. Myotomceller vil give anledning til muskelceller, sklerotom - brusk og knogle, og dermatom - bindevæv i huden.
Nefrotomet giver anledning til epitelet i nyrerne og vas deferens, og livmoderepitelet vil adskille sig fra den paramesonefrie kanalrør og livmoder. Fænotypen af splanchnotomceller vil blive fremstillet af differentieringsfaktorer til deres transformation til mesothelium (pleura, pericardium og peritoneum), myokardium, binyrebark. Mesenkymet i splanchnotomet er udgangsmaterialet for udviklingen af cellepopulationer af blod, binde- og glat muskelvæv, blodkar og mikrogliaceller.
Væksten af celler i disse populationer, deres multiple deling og differentiering er grundlaget for at understøtte levedygtigheden af en flercellet organisme. Denne proces kaldes også histogenese - udviklingen af væv fra cellulære prækursorer som et resultat af deres differentiering og transformation af fænotypen i overensstemmelse med påvirkningen af ekstracellulære faktorer, der regulerer deres udvikling.
Plantecelledifferentiering
En plantecelles funktioner afhænger af deres placering, såvel som tilstedeværelsen af vækstmodulatorer og undertrykkere. Embryonet af en plante i sammensætningen af frø har ikke vegetative og germinale områder, og derfor skal det efter spiring udvikle dem, hvilket er nødvendigt for reproduktion og vækst. Og indtil det gunstige tidspunkt kommer for dets spiring, vil det forblive i dvale.
Fra det øjeblik, signalet om vækst er modtaget, vil plantecellernes funktioner begynde at blive realiseret sammen med en stigning i størrelse. Cellepopulationerne i embryonet vil gennemgå en differentieringsfase og omdannes til transportveje, vegetative dele, germinale strukturer.