Žmogaus kūne buvo išskirta daugiau nei 200 tipų ląstelių, kurių kiekviena turi tą patį paveldimą kodą. Visi jie iš pradžių išsivystė iš vienaląsčio, o paskui daugialąsčio embriono, kuris kiek vėliau suskilo į tris gemalo sluoksnius. Iš kiekvienos jo dalies išsivystė kūno audiniai, kuriuose yra maždaug to paties tipo ląstelės. Tuo pačiu metu beveik visi jie išsivystė iš tos pačios pirmtakų grupės. Šis procesas vadinamas ląstelių diferenciacija. Tai lokalus ląstelės prisitaikymas prie realių organizmo poreikių, jos paveldimajame kode užprogramuotų funkcijų įgyvendinimas.
Ląstelių ir audinių apibūdinimas
Somatinės kūno ląstelės turi tą patį chromosomų rinkinį, neatsižvelgiant į funkcinę paskirtį. Tačiau jie skiriasi fenotipu, o tai paaiškinama jų pasirengimu atlikti įvairias vietines užduotisbiologiniai audiniai. Fenotipas yra specifinio genetinio rinkinio išraiškos konkrečioje aplinkoje rezultatas. Ir skirtingomis sąlygomis ląstelės, turinčios tą pačią genetinę medžiagą, skirtingai vystosi, turi skirtingas morfologines savybes ir atlieka specifines funkcijas.
Labai išsivysčiusiam organizmui to reikia, kad susidarytų daugelis jo organus sudarančių audinių. Šiuo atveju audiniai sukuriami iš homogeninės kamieninių pirmtakų grupės. Šis procesas vadinamas ląstelių diferenciacija. Tai įvykių grandinė, kurios tikslas - auginti ląstelių populiaciją pagal iš anksto nustatytus biologinių kūno audinių augimo ir vystymosi kriterijus. Tai yra organizmo augimo ir daugialąstės organizacijos pagrindas.
Diferencijavimo esmė
Kalbant apie molekulinę biologiją, ląstelių diferenciacija yra kai kurių chromosomų dalių aktyvinimo ir kitų deaktyvavimo procesas. Tai yra kompaktiškas chromosomų sekcijų supakavimas arba išvyniojimas, todėl jas galima skaityti paveldima informacijai. Konjuguotoje būsenoje, kai genai yra supakuoti į heterochromatiną, nuskaityti neįmanoma, o išplėstoje formoje norimos genetinio kodo dalys tampa prieinamos pasiuntinio RNR ir vėlesnei ekspresijai. Tai reiškia, kad ląstelių diferenciacija yra negriežtai reguliuojamas to paties tipo chromatino pakuotės tipavimas.
Citokinai ir pasiuntiniai
Todėl ląstelių grupė diferencijuota į identiškasEsant tokioms sąlygoms ir turint panašius morfologinius požymius, yra identiškų chromosomų dalių depriralizacija. O veikiant tarpląsteliniams pasiuntiniams, vietiniams ląstelių diferenciacijos reguliatoriams, aktyvuojamos norimos genų dalys, vyksta jų ekspresija. Ir todėl biologinių audinių ląstelės gamina tas pačias medžiagas ir atlieka panašias funkcijas, kurioms šis procesas yra numatytas. Šiuo požiūriu ląstelių diferenciacija yra nukreiptas molekulinių faktorių (citokinų) poveikis genetinės informacijos raiškai.
Membraniniai receptoriai
To paties audinio ląstelės turi panašų membraninių receptorių rinkinį, kurio buvimą kontroliuoja imuninės sistemos T-žudikai. Norimo tipo ląstelės receptorių praradimas arba kito, neskirto tam tikrai lokalizacijai, ekspresija dėl onkogenezės rizikos sukelia nukreiptą ląstelių agresiją prieš „pažeidėjusį“. Rezultatas bus sunaikinta ląstelė, kurios diferenciacija nesilaikė taisyklių, numatytų tarpląstelinių pasiuntinių iš specializuotų reguliatorių įtakos.
Imuninė diferenciacija
Imuninės ląstelės turi specialias receptorių molekules, vadinamas diferenciacijos klasteriais. Tai yra vadinamieji žymenys, pagal kuriuos galima suprasti, kokiomis sąlygomis išsivystė imunocitai ir kokiems tikslams jie skirti. Jie patiria ilgą ir sudėtingą diferenciacijos procesą, kurio kiekviename etape pašalinamos ir sunaikinamos limfocitų grupės, kurių receptorių skaičius yra nepakankamas, arba joms sąveikaujant suantikūnai aptikti „neatitikimu“.
Ląstelių grupės ir audiniai
Dauguma kūno ląstelių mitozinio dauginimosi metu dalijasi į dvi dalis. Parengiamajame etape genetinė informacija padvigubinama, o po to susidaro dvi dukterinės ląstelės su panašiu genų rinkiniu. Kopijuojamos ne tik aktyvios chromosomų dalys, bet ir konjuguotos. Todėl audiniuose diferencijuotos ląstelės po dalijimosi sukuria dvi naujas dukterines ląsteles, kurių genetinė medžiaga panaši į visą somatinį chromosomų rinkinį. Tačiau jie negali diferencijuotis į kitas ląsteles, nes negali natūraliai migruoti į kitas buveinės sąlygas, tai yra, į kitus diferenciacijos pasiuntinius.
Ląstelių populiacijos augimas
Iš karto po dviejų dukterinių ląstelių dalijimosi jos gauna specialų organelių rinkinį, kurį paveldėjo iš motinos. Šie mažiausi funkciniai elementai jau yra paruošti atlikti reikiamas užduotis tam tikrame biologiniame audinyje. Todėl dukterinei ląstelei tereikia padidinti endoplazminio tinklo ertmių tūrį ir padidinti dydį.
Be to, ląstelių vystymosi tikslas yra gauti pakankamai maistinių medžiagų ir surišto deguonies. Norėdami tai padaryti, deguonies ar energijos bado atveju jis išskiria angiogenezės veiksnius į tarpląstelinę erdvę. Išilgai šių inkarų išdygsta nauji kapiliariniai indai, kurie maitins grupę.langeliai.
Dydžio didėjimo, pakankamo deguonies ir energijos substratų tiekimo ir tarpląstelinių organelių išsiplėtimo procesas su padidėjusiu b altymų gamybos greičiu vadinamas ląstelių augimu. Jis yra daugialąsčio organizmo augimo pagrindas ir yra reguliuojamas daugelio proliferacijos veiksnių. Tam tikru momentu, pasiekus maksimalų dydį, signalu iš išorės arba atsitiktinumui, užaugusi ląstelė vėl pasiskirstys pusiau, dar labiau padidindama biologinio audinio ir viso organizmo dydį.
Mezoderminė diferenciacija
Kaip aiškų kamieninių ląstelių ir jų labiau išsivysčiusių „palikuonių“diferenciacijos įrodymą, turėtume apsvarstyti žmogaus kūno mezoderminio gemalo sluoksnio transformaciją. Iš mezodermos – tos pačios struktūros kamieninių ląstelių grupės, besivystančios esant diferenciacijos faktoriams, atsiranda tokios ląstelių populiacijos kaip nefrotomas, somitas, splanchnotomas, splanchnotominis mezenchimas ir paramezonefrinis kanalas.
Iš kiekvienos tokios populiacijos kils tarpinės diferenciacijos formos, iš kurių vėliau atsiras suaugusio organizmo ląstelės. Visų pirma, iš somito išsivysto trys ląstelių grupės: miotomas, dermatomas ir sklerotomas. Iš miotominių ląstelių susidarys raumenų ląstelės, sklerotomas – kremzlės ir kaulai, o dermatomas – jungiamasis odos audinys.
Iš nefrotomo susidaro inkstų epitelis ir kraujagyslės, o gimdos epitelis skirsis nuo paramezonefrinio kanalovamzdeliai ir gimda. Splanchnotominių ląstelių fenotipas bus paruoštas diferenciacijos faktoriais joms transformuoti į mezotelį (pleuros, perikardo ir pilvaplėvės), miokardą, antinksčių žievę. Splanchnotomos mezenchimas yra pradinė medžiaga kraujo, jungiamojo ir lygiųjų raumenų audinio, kraujagyslių ir mikroglijų ląstelių populiacijų vystymuisi.
Ląstelių augimas šiose populiacijose, daugkartinis jų dalijimasis ir diferenciacija yra daugialąsčio organizmo gyvybingumo palaikymo pagrindas. Šis procesas dar vadinamas histogeneze – audinių vystymasis iš ląstelių pirmtakų dėl jų diferenciacijos ir fenotipo transformacijos pagal ekstraląstelinių faktorių, reguliuojančių jų vystymąsi, įtaką.
Augalų ląstelių diferenciacija
Augalų ląstelės funkcijos priklauso nuo jų vietos, taip pat nuo augimo moduliatorių ir slopintuvų buvimo. Sėklų sudėtyje esančio augalo embrionas neturi vegetatyvinių ir gemalinių sričių, todėl po sudygimo jis turi jas vystyti, o tai būtina dauginimuisi ir augimui. Ir kol ateis palankus metas dygti, jis liks ramybės būsenoje.
Nuo to momento, kai bus gautas augimo signalas, augalų ląstelių funkcijos pradės realizuotis kartu su jų dydžiu. Ląstelių populiacijos, esančios embrione, išgyvens diferenciacijos fazę ir transformuos į transportavimo kelius, vegetatyvines dalis, gemalo struktūras.
