Στο ανθρώπινο σώμα, έχουν απομονωθεί περισσότεροι από 200 τύποι κυττάρων, καθένας από τους οποίους έχει τον ίδιο κληρονομικό κώδικα. Όλα αυτά αναπτύχθηκαν πρώτα από ένα μονοκύτταρο και μετά από ένα πολυκύτταρο έμβρυο, το οποίο λίγο αργότερα χωρίστηκε σε τρία βλαστικά στρώματα. Από κάθε μέρος του έχουν αναπτυχθεί ιστοί του σώματος, όπου βρίσκονται περίπου ο ίδιος τύπος κυττάρων. Ταυτόχρονα, σχεδόν όλοι αναπτύχθηκαν από την ίδια ομάδα προκατόχων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαφοροποίηση κυττάρων. Πρόκειται για τοπική προσαρμογή του κυττάρου στις πραγματικές ανάγκες του σώματος, υλοποίηση των λειτουργιών που είναι προγραμματισμένες στον κληρονομικό του κώδικα.
Χαρακτηρισμός κυττάρων και ιστών
Τα σωματικά κύτταρα του σώματος έχουν το ίδιο σύνολο χρωμοσωμάτων, ανεξάρτητα από το λειτουργικό σκοπό. Ωστόσο, διαφέρουν ως προς τον φαινότυπο, γεγονός που εξηγείται από την προετοιμασία τους για την εκτέλεση διαφόρων τοπικών εργασιώνβιολογικούς ιστούς. Ένας φαινότυπος είναι το αποτέλεσμα της έκφρασης ενός συγκεκριμένου γενετικού συνόλου σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Και υπό διαφορετικές συνθήκες, τα κύτταρα με το ίδιο γενετικό υλικό αναπτύσσονται διαφορετικά, έχουν διαφορετικά μορφολογικά χαρακτηριστικά και εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες.
Ένας εξαιρετικά ανεπτυγμένος οργανισμός το χρειάζεται αυτό για το σχηματισμό πολλών ιστών που αποτελούν τα όργανά του. Στην περίπτωση αυτή, δημιουργούνται ιστοί από μια ομοιογενή ομάδα προδρόμων βλαστών. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαφοροποίηση κυττάρων. Πρόκειται για μια αλυσίδα γεγονότων που στοχεύουν στην ανάπτυξη ενός κυτταρικού πληθυσμού σύμφωνα με προκαθορισμένα κριτήρια για την ανάπτυξη και ανάπτυξη των βιολογικών ιστών του σώματος. Βρίσκεται στη βάση της ανάπτυξης ενός οργανισμού και της πολυκύτταρης οργάνωσής του.
Η ουσία της διαφοροποίησης
Όσον αφορά τη μοριακή βιολογία, η διαφοροποίηση των κυττάρων είναι η διαδικασία ενεργοποίησης ορισμένων τμημάτων των χρωμοσωμάτων και απενεργοποίησης άλλων. Δηλαδή, συμπαγής συσκευασία ή ξετύλιγμα τμημάτων χρωμοσωμάτων, που τα καθιστά διαθέσιμα για ανάγνωση κληρονομικών πληροφοριών. Στη συζευγμένη κατάσταση, όταν τα γονίδια είναι συσκευασμένα σε ετεροχρωματίνη, η ανάγνωση είναι αδύνατη και στη διευρυμένη μορφή, τα επιθυμητά τμήματα του γενετικού κώδικα γίνονται διαθέσιμα για αγγελιοφόρο RNA και επακόλουθη έκφραση. Αυτό σημαίνει ότι η διαφοροποίηση των κυττάρων είναι μια μη αυστηρή ρυθμιζόμενη τυποποίηση του ίδιου τύπου συσκευασίας χρωματίνης.
Κυτοκίνες και αγγελιοφόροι
Σαν αποτέλεσμα, μια ομάδα κυττάρων διαφοροποιήθηκε σε πανομοιότυπασυνθηκών και έχοντας παρόμοια μορφολογικά χαρακτηριστικά, υπάρχει μια απερίωση πανομοιότυπων τμημάτων χρωμοσωμάτων. Και κατά τη διάρκεια της έκθεσης σε μεσοκυττάριους αγγελιοφόρους, τοπικούς ρυθμιστές της κυτταρικής διαφοροποίησης, ενεργοποιούνται τα επιθυμητά τμήματα γονιδίων και εμφανίζεται η έκφρασή τους. Και επομένως, τα κύτταρα των βιολογικών ιστών παράγουν τις ίδιες ουσίες και εκτελούν παρόμοιες λειτουργίες, για τις οποίες παρέχεται αυτή η διαδικασία. Από αυτή την άποψη, η διαφοροποίηση των κυττάρων είναι μια κατευθυνόμενη επίδραση μοριακών παραγόντων (κυτοκινών) στην έκφραση της γενετικής πληροφορίας.
Υποδοχείς μεμβράνης
Κύτταρα του ίδιου ιστού έχουν παρόμοιο σύνολο μεμβρανικών υποδοχέων, η παρουσία των οποίων ελέγχεται από Τ-δολοφόνους του ανοσοποιητικού συστήματος. Η απώλεια ενός κυτταρικού υποδοχέα του επιθυμητού τύπου ή η έκφραση ενός άλλου, που δεν προορίζεται για δεδομένο εντοπισμό λόγω του κινδύνου ογκογένεσης, προκαλεί κατευθυνόμενη κυτταρική επιθετικότητα κατά του «παραβάτη». Το αποτέλεσμα θα είναι η καταστροφή του κυττάρου, η διαφοροποίηση του οποίου δεν ακολουθούσε τους κανόνες που προβλέπονται από την επιρροή των μεσοκυττάριων αγγελιοφόρων από εξειδικευμένους ρυθμιστές.
Ανοσολογική διαφοροποίηση
Τα ανοσοκύτταρα έχουν ειδικά μόρια υποδοχέων που ονομάζονται συστάδες διαφοροποίησης. Αυτοί είναι οι λεγόμενοι δείκτες, οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατανόηση των συνθηκών υπό τις οποίες αναπτύχθηκαν τα ανοσοκύτταρα και για ποιους σκοπούς προορίζονται. Υποβάλλονται σε μια μακρά και πολύπλοκη διαδικασία διαφοροποίησης, σε κάθε στάδιο της οποίας ομάδες λεμφοκυττάρων που έχουν αναπτύξει ανεπαρκή αριθμό υποδοχέων εξαλείφονται και καταστρέφονται ή στην αλληλεπίδρασή τους μεαντισώματα ανίχνευσαν "μη συμμόρφωση".
Ομάδες κυττάρων και ιστοί
Τα περισσότερα κύτταρα του σώματος διαιρούνται στα δύο κατά τη μιτωτική αναπαραγωγή. Στο προπαρασκευαστικό της στάδιο, η γενετική πληροφορία διπλασιάζεται, μετά την οποία σχηματίζονται δύο θυγατρικά κύτταρα με παρόμοιο σύνολο γονιδίων. Όχι μόνο τα ενεργά μέρη των χρωμοσωμάτων υπόκεινται σε αντιγραφή, αλλά και τα συζευγμένα. Επομένως, στους ιστούς, τα διαφοροποιημένα κύτταρα μετά τη διαίρεση δημιουργούν δύο νέα θυγατρικά κύτταρα που έχουν γενετικό υλικό παρόμοιο με το πλήρες σωματικό σύνολο των χρωμοσωμάτων. Ωστόσο, δεν μπορούν να διαφοροποιηθούν σε άλλα κύτταρα, καθώς δεν μπορούν να μεταναστεύσουν φυσικά σε άλλες συνθήκες οικοτόπου, δηλαδή σε άλλους αγγελιοφόρους διαφοροποίησης.
Αύξηση κυτταρικού πληθυσμού
Αμέσως μετά τη διαίρεση δύο θυγατρικών κυττάρων, λαμβάνουν ένα ειδικό σύνολο οργανιδίων που κληρονόμησαν από τη μητέρα. Αυτά τα μικρότερα λειτουργικά στοιχεία είναι ήδη προετοιμασμένα για να εκτελέσουν τις απαραίτητες εργασίες σε έναν δεδομένο βιολογικό ιστό. Επομένως, το θυγατρικό κύτταρο χρειάζεται μόνο να αυξήσει τον όγκο των κοιλοτήτων του ενδοπλασματικού δικτύου και να αυξήσει το μέγεθος.
Επίσης, ο στόχος της κυτταρικής ανάπτυξης είναι η απόκτηση επαρκούς παροχής θρεπτικών συστατικών και δεσμευμένου οξυγόνου. Για να γίνει αυτό, σε περίπτωση οξυγόνου ή ενεργειακής πείνας, απελευθερώνει παράγοντες αγγειογένεσης στον μεσοκυττάριο χώρο. Νέα τριχοειδή αγγεία φυτρώνουν κατά μήκος αυτών των άγκυρων, τα οποία θα τροφοδοτήσουν την ομάδα.κύτταρα.
Η διαδικασία αύξησης του μεγέθους, απόκτησης επαρκούς παροχής οξυγόνου και υποστρωμάτων ενέργειας και επέκτασης ενδοκυτταρικών οργανιδίων με αυξημένο ρυθμό παραγωγής πρωτεΐνης ονομάζεται κυτταρική ανάπτυξη. Βρίσκεται στη βάση της ανάπτυξης ενός πολυκύτταρου οργανισμού και ρυθμίζεται από πολλούς παράγοντες πολλαπλασιασμού. Σε κάποιο σημείο, όταν φτάσει στο μέγιστο μέγεθος, με ένα σήμα από το εξωτερικό ή κατά σύμπτωση, το αναπτυσσόμενο κύτταρο θα διαιρεθεί ξανά στο μισό, αυξάνοντας περαιτέρω το μέγεθος του βιολογικού ιστού και του οργανισμού συνολικά.
Μεσοδερμική διαφοροποίηση
Ως ξεκάθαρη απόδειξη της διαφοροποίησης των βλαστοκυττάρων και των πιο ανεπτυγμένων «απογόνων» τους, θα πρέπει να εξετάσουμε τον μετασχηματισμό της μεσοδερματικής βλαστικής στιβάδας του ανθρώπινου σώματος. Από το μεσόδερμα - μια ομάδα βλαστοκυττάρων με την ίδια δομή και που αναπτύσσονται παρουσία παραγόντων διαφοροποίησης, προέρχονται κυτταρικοί πληθυσμοί όπως νεφρότομος, σωμίτης, σπλαγχνοτόμος, σπλαχνινοτομικό μεσέγχυμα και παραμεσονεφρικός σωλήνας.
Από κάθε τέτοιο πληθυσμό, θα προέλθουν ενδιάμεσες μορφές διαφοροποίησης, οι οποίες αργότερα θα δημιουργήσουν τα κύτταρα ενός ενήλικου οργανισμού. Συγκεκριμένα, τρεις κυτταρικές ομάδες αναπτύσσονται από τον σωμίτη: μυότομο, δερμάτωμα και σκληρότομο. Τα μυοτομικά κύτταρα θα δημιουργήσουν μυϊκά κύτταρα, σκληρότομο - χόνδρο και οστά, και δερμάτωμα - συνδετικό ιστό του δέρματος.
Το νεφρότομο δημιουργεί το επιθήλιο των νεφρών και του σπερματικού πόρου και το επιθήλιο της μήτρας θα διαφοροποιηθεί από τον παραμεσονεφρικό σωλήνασωλήνες και μήτρα. Ο φαινότυπος των σπλαγχνοτομικών κυττάρων θα παρασκευαστεί με παράγοντες διαφοροποίησης για τη μετατροπή τους σε μεσοθήλιο (υπεζωκότα, περικάρδιο και περιτόναιο), μυοκάρδιο, φλοιό των επινεφριδίων. Το μεσέγχυμα του σπλαγχνοτώματος είναι το αρχικό υλικό για την ανάπτυξη κυτταρικών πληθυσμών αίματος, συνδετικού και λείου μυϊκού ιστού, αιμοφόρων αγγείων και μικρογλοιακών κυττάρων.
Η ανάπτυξη των κυττάρων σε αυτούς τους πληθυσμούς, η πολλαπλή διαίρεση και διαφοροποίησή τους είναι η βάση για την υποστήριξη της βιωσιμότητας ενός πολυκύτταρου οργανισμού. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επίσης ιστογένεση - η ανάπτυξη ιστών από κυτταρικές πρόδρομες ουσίες ως αποτέλεσμα της διαφοροποίησής τους και του μετασχηματισμού του φαινοτύπου σύμφωνα με την επίδραση εξωκυτταρικών παραγόντων που ρυθμίζουν την ανάπτυξή τους.
διαφοροποίηση φυτικών κυττάρων
Οι λειτουργίες ενός φυτικού κυττάρου εξαρτώνται από τη θέση τους, καθώς και από την παρουσία ρυθμιστών και καταστολέων ανάπτυξης. Το έμβρυο ενός φυτού στη σύνθεση των σπόρων δεν έχει φυτικές και βλαστικές περιοχές και επομένως, μετά τη βλάστηση, πρέπει να τις αναπτύξει, κάτι που είναι απαραίτητο για την αναπαραγωγή και την ανάπτυξη. Και μέχρι να έρθει η ευνοϊκή στιγμή για τη βλάστησή του, θα παραμείνει αδρανής.
Από τη στιγμή που λαμβάνεται το σήμα για ανάπτυξη, οι λειτουργίες των φυτικών κυττάρων θα αρχίσουν να πραγματοποιούνται μαζί με την αύξηση του μεγέθους. Οι κυτταρικοί πληθυσμοί που βρίσκονται στο έμβρυο θα περάσουν από μια φάση διαφοροποίησης και θα μετατραπούν σε οδούς μεταφοράς, φυτικά μέρη, βλαστικές δομές.
