Рост клеток. Дифференцировка клеток.

Содержание статьи

  • Рост клеток
  • РАСТЕНИЯ
  • ЖИВОТНЫЕ
  • Процесс роста у человека

Рост и развитие.

С тех пор, как в ходе эволюции возникли многоклеточные организмы, превращение оплодотворенного яйца во взрослую особь совершается в каждом поколении в процессе роста и развития. Рост, т.е.

увеличение размеров, достигается за счет повышения количества таких субъединиц, как молекулы и клетки. Развитие, т.е. качественное изменение, обеспечивается синтезом новых соединений и образованием клеток разных типов в результате дифференцировки.

Процессам роста и развития присущи определенные физические ограничения, удерживающие увеличение размеров и изменения формы в известных пределах. С увеличением линейных размеров вдвое площадь поверхности увеличивается в 4 раза, а объем в 8 раз.

Это имеет важнейшее значение для таких параметров, как регуляция температуры и прочность структуры, необходимой для поддержания возрастающей массы организма.

Хотя клетки бывают самых разных размеров – от крошечного сперматозоида до огромного яйца страуса – их размеры тем не менее ограничиваются теми расстояниями, которые могут быстро преодолеть питательные вещества и продукты распада, диффундируя в цитоплазме.

Некоторые из самых крупных клеток нашего тела – нервные и мышечные – справляются с этими ограничениями, сочетая увеличение длины с сильным сокращением диаметра. С другой стороны, уменьшение размеров клеток тоже не может быть безграничным: необходим некий минимальный объем, где могли бы разместиться все разнообразные внутриклеточные структуры.

Рост и развитие традиционно воспринимаются как процессы, идущие по нарастающей (со знаком «плюс»); на самом же деле они могут идти и со знаком «минус». Поэтому в общем смысле рост представляет собой изменение, а не «приращение». Фундаментальное свойство роста – обновление, т.е. утрата отдельных частей и добавление новых.

При росте с положительным знаком процессы синтеза идут активнее, чем процессы распада. При старении преобладает обратное соотношение. На протяжении большей части жизни взрослого организма синтез и распад сбалансированы. Можно сказать, что в состоянии равновесия организм в каждый данный момент чуть-чуть умирает и чуть-чуть возрождается.

Время полужизни содержащихся в организме веществ измеряется периодами от нескольких минут до нескольких месяцев. В состоянии постоянного обновления находятся все органеллы клетки. Продолжительность жизни клеток многих типов ограниченна, а это означает, что их число остается постоянным только потому, что образуются новые клетки данного типа.

Обновление возможно даже на тканевом уровне – например, в яичниках созревают новые фолликулы для замещения утраченных в предыдущем менструальном цикле.

Рост клеток

Все живое состоит из клеток. Поскольку клетки не могут быть крупнее некоторых максимальных размеров, рост организма возможен только за счет увеличения числа клеток. Последнее достигается с помощью митоза – клеточного деления, при котором сначала на две части делится ядро, а затем цитоплазма.

Каждая из двух клеток, образовавшихся в результате митоза, вдвое меньше исходной. Поэтому прежде чем приступить к следующему делению, клетки должны пройти период роста, в ходе которого у них удваивается число органелл и пополняется количество цитоплазмы. Лишь после восстановления нормальных размеров клетки готовы к следующего делению. См. также КЛЕТКА.

Форма и размеры клеток зависят от их функции. Тело человека построено из клеток нескольких сот разных типов, которые по их способности к делению можно разбить на три категории.

Наивысшей митотической активностью обладают клетки обновляющихся тканей, названных так потому, что они постоянно обновляются на клеточном уровне.

Например, эпидермальные клетки делятся, находясь в базальном слое кожи; затем по мере продвижения к поверхности кожи они дифференцируются, а оказавшись на поверхности, отмирают и слущиваются, прожив лишь несколько недель.

Эпителиальные клетки, выстилающие пищеварительный тракт, иногда живут всего несколько дней, после чего отмирают и выводятся с фекальными массами. Сперматозоидам, яйцеклеткам и клеткам крови уготована та же судьба: они рождаются, стареют и гибнут, и процесс замены их новыми клетками повторяется многократно.

Клетки второй категории способны к митозу, но потенциально могут существовать до тех пор, пока жив организм в целом. Такие клетки составляют т.н.

разрастающиеся ткани: они растут только в период роста всего тела, а после того, как организм достигает окончательных размеров, митотическая активность прекращается.

Разрастающиеся ткани образуют многие внутренние органы – печень, почки и железы, как эндо-, так и экзокринные.

К третьей категории относятся клетки, которые по окончании ранних стадий развития совершенно утрачивают способность к делению. Примерами могут служить клетки таких тканей, как нервная и мышечная.

Хотя эти клетки могут оставаться живыми до тех пор, пока жив организм, они настолько высокоспециализированы, что митоз для них невозможен. Именно поэтому сердце и головной мозг не способны к регенерации.

Их клетки могут увеличиваться в размерах, но не в числе, и эти органы, во всяком случае у высших животных, расходуют в процессе развития весь запас эмбриональных клеток, которые могли бы обеспечить в дальнейшем восстановление поврежденной ткани.

У низших позвоночных животных – рыб и хвостатых амфибий – сохраняется достаточное количество недифференцированных клеток, чтобы обеспечить регенерацию некоторых частей как головного и спинного мозга, так и сердца. Среди тритонов есть виды, способные регенерировать даже хрусталик и сетчатку глаза после полного иссечения этих структур.

РАСТЕНИЯ

В семенах растений имеется эндосперм, снабжающий зародыш питательными веществами подобно тому, как желток обеспечивает питание развивающемуся зародышу животных. Семена сосудистых растений при прорастании образуют корни и побеги.

Несмотря на значительные различия между корнями и побегами, у них много общего. И те и другие многократно ветвятся, а их растущие кончики, состоящие из недифференцированных клеток, образуют конусы нарастания (верхушечные меристемы).

Многократные митотические деления в конусе нарастания постоянно поставляют новые клетки, обеспечивающие рост в длину.

Непосредственно за этой зоной пролиферации находятся зоны дифференцировки и растяжения; здесь новообразованные клетки превращаются в специализированные клетки ксилемы и флоэмы – проводящих тканей растения.

В процессе дифференцировки эти клетки сильно растягиваются в длину, что обеспечивает очень быстрый рост побегов (например, у бамбука). Между ксилемой и флоэмой расположен слой камбиальных клеток, за счет которых происходит утолщение стеблей и корней.

Приведенное выше описание относится в основном к деревьям и кустарникам. В отличие от них, у многих травянистых растений зона нарастания листьев находится у основания, а не на верхушке. Листья растут у них снизу, и именно поэтому газон приходится подстригать многократно.

Деревья и живые изгороди тоже подстригают, чтобы придать им определенную форму, однако при этом их зоны нарастания срезаются. В результате после обрезки ветвей кусты и деревья растут гуще, потому что при повреждении верхушки побега меристемы, отдаленные от его кончика, принимают на себя функции утраченной части.

До удаления верхушечной меристемы, оказывавшей на них тормозящее воздействие, эти латеральные меристемы пребывали в латентном состоянии; освободившись от торможения, они дают начало боковым ветвям.

Это явление иллюстрирует механизм, регулирующий рост растения. Верхушечная меристема вырабатывает гормональные вещества (ауксины), которые, перемещаясь вниз по стеблю, тормозят рост других меристем.

Ауксины определяют также тропизмы растений, например тенденцию расти в сторону источника света.

Инактивируясь на освещенной стороне стебля, они стимулируют удлинение стебля на теневой стороне, заставляя его склоняться в направлении к источнику света.

От света зависят также сроки вегетации: каждый вид растений начинает и заканчивает рост, цветет и производит семена в определенное время года.

В умеренных широтах жизненные циклы растений приспособлены к колебаниям температуры и к удлинению или укорочению светового дня. Некоторым видам для цветения необходим длинный, а другим короткий день.

Там, где колебания температуры и длины светового дня минимальны, прежде всего в тропиках, в координации жизненных циклов растений может участвовать чередование периодов дождей и засухи.

Однолетние растения запрограммированы на прекращение роста и отмирание в первый (и единственный) год своей жизни, а продолжение существования вида обеспечивается семенами. В отличие от них многолетние растения, в частности деревья, обладают способностью к потенциально неограниченному росту.

За счет верхушечных меристем всех побегов объем тканей ежегодно увеличивается, а за счет камбия происходит рост ствола в толщину и повышается его прочность.

Способность деревьев расти до тех пор, пока они живут, а жить до тех пор, пока они растут, демонстрирует пример секвойи с ее гигантскими размерами и потенциальным бессмертием.

Жизнь многолетников удается продлить с помощью вегетативного размножения. У отводков можно вызвать образование корней (иногда при помощи гормонов) и вырастить из них новые растения, обладающие теми же генетическими признаками, что и родительское растение. См. также ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ.

Читайте также:  Врачи в россии будут выписывать лекарства по международным непатентованным наименованиям (мнн)

ЖИВОТНЫЕ

В отличие от растений, рост которых происходит путем удлинения и разрастания в стороны, большинство развивающихся животных растут за счет увеличения размеров каждого органа или ткани.

Головной мозг растет вначале быстро, но по мере того, как его клетки прекращают деление и только увеличиваются в размерах, его рост замедляется. Рост и развитие половых органов происходит в основном в период полового созревания.

Хотя каждый орган следует своему собственному «расписанию», существует также механизм общего контроля, регулирующий конечные размеры тела животного. У позвоночных эту роль выполняет в основном гормон роста, вырабатываемый гипофизом.

Под действием гормона роста происходит в первую очередь удлинение костей, каждая из которых прекращает рост в длину на определенной стадии развития. Связанные с костями ткани (мышцы, нервы, кровеносные сосуды, кожа) перестают расти, когда кривая роста животного достигает плато.

Описанный механизм роста свойствен животным с детерминированным, или ограниченным, ростом, в первую очередь – наземным животным: их размеры не могут перейти некий предел, за которым утрачивается способность поддерживать массу тела.

У многих водных животных, напротив, рост продолжается неопределенно долго даже после наступления половой зрелости, и они достигают очень крупных размеров.

Это объясняется тем, что в водной среде животные находятся как бы в состоянии невесомости и им не приходится поддерживать свое тело, а потому в процессе эволюции у них не возник механизм ограничения роста. В этом отношении рост рыб сходен с ростом многолетних растений.

Рост рыб на протяжении всей жизни происходит за счет увеличения числа функциональных единиц в их органах и тканях, т.е. в структурах, клетки которых у более высоко организованных животных перестают делиться на относительно ранней стадии жизни.

Так, у рыб по мере роста добавляются новые клетки в головном мозге и новые палочки и колбочки в сетчатке глаз; возможна также дифференцировка дополнительных мышечных волокон в сердечной и скелетных мышцах. Кости у рыб растут за счет отложения на их поверхности нового материала. По мере увеличения челюстей на них вырастают как совершенно новые зубы, так и замещающие утраченные.

Чешуи увеличиваются в результате добавления новых колец, а плавники удлиняются за счет формирования дополнительных сегментов на кончиках их костных лучей.

Многие животные в процессе развития претерпевают метаморфоз. При этом они получают возможность использовать на разных стадиях жизни разные местообитания и разную пищу. Например, у чешуекрылых личиночная стадия представлена листоядными гусеницами, а взрослая – бабочками, которые питаются нектаром, перелетая с цветка на цветок.

На стадии куколки личиночные ткани постепенно разрушаются, а из скоплений недифференцированных клеток – т.н. имагинальных дисков – развиваются крылья и ноги. У лягушек из икры вылупляются растительноядные головастики, которые вначале обитают в воде, а затем превращаются в наземных плотоядных животных, дышащих воздухом.

Хвосты и жабры головастиков резорбируются, а взамен развиваются ноги и легкие.

У некоторых животных свойственная зародышу способность к развитию сохраняется во взрослом состоянии, обеспечивая регенерацию утраченных частей тела.

Процесс роста у человека

Рост в высоту каждого человека предопределен его генами, о чем свидетельствуют расовые различия, например между пигмеями и бурунди. У высоких родителей дети обычно бывают тоже высокими, а дети тучных родителей предрасположены к полноте.

Однако характер телосложения зависит также от питания и гормональных воздействий.

Современный человек несколько выше ростом, чем были его предки, жившие несколько веков назад; это отчасти можно объяснить улучшением питания и здравоохранения, а отчасти – проявлением «гибридной мощности», создающейся в результате смешения генофондов при браках между людьми разных национальностей или рас.

Гормон роста способствует росту в детском и юношеском возрасте, но с наступлением зрелости его влияние ослабевает. Избыток гормона роста приводит к гигантизму, а его недостаточность – к карликовости.

Неудивительно, что питание оказывает глубокое влияние на рост, особенно в раннем возрасте.

Плохое питание в период развития плода может вызвать нарушения пролиферации клеток в развивающемся головном мозге и привести к умственной отсталости.

Дети, которые недоедают, растут медленнее тех, кто питается нормально, но если вовремя перевести их на достаточное питание, они догоняют по росту своих однолеток и, став взрослыми, мало или совсем не отличаются по росту от других людей.

На рост в утробе матери оказывают также влияние условия в матке, причем немалое значение имеет ограниченность пространства. У близнецов масса при рождении обычно бывает меньше, чем у ребенка, родившегося в результате одноплодной беременности, а у троен – меньше, чем у двоен. В таких случаях последующий ускоренный рост может, в конечном счете, сгладить прежнее отставание.

См. также КЛЕТКА; ЭМБРИОЛОГИЯ; РЕГЕНЕРАЦИЯ.

Рост клеток. Дифференцировка клеток.Рост клеток. Дифференцировка клеток.Рост клеток. Дифференцировка клеток.

Клеточная дифференциация у животных и растений / биология

дифференцировка клеток это постепенное явление, благодаря которому мультипотенциальные клетки организмов достигают определенных специфических характеристик. Это происходит в процессе разработки, и о физических и функциональных изменениях свидетельствуют. Концептуально дифференциация происходит в три этапа: определение, правильная дифференциация и созревание.

Эти три упомянутых процесса происходят постоянно в организмах. На первом этапе определения происходит присвоение мультипотентных клеток эмбриона определенному типу клеток; например, нервная клетка или мышечная клетка. При дифференцировке клетки начинают выражать характеристики линии.

Рост клеток. Дифференцировка клеток.

Наконец, созревание происходит на последних этапах процесса, где приобретаются новые свойства, которые приводят к появлению признаков у зрелых организмов..

Клеточная дифференциация — это процесс, который очень строго и точно регулируется серией сигналов, которые включают гормоны, витамины, специфические факторы и даже ионы. Эти молекулы указывают на начало сигнальных путей внутри клетки.

Возможно, что конфликты возникают между процессами клеточного деления и дифференцировки; поэтому развитие достигает точки, когда распространение должно перестать приводить к дифференциации.

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Дифференцировка клеток у животных
    • 2.1 Включение и выключение генов
    • 2.2 Механизмы, которые производят клетки разных типов
    • 2.3 Модель дифференцировки клеток: мышечная ткань
    • 2.4 Мастер-гены
  • 3 Дифференцировка клеток у растений
    • 3.1 Меристемы
    • 3.2 Роль ауксинов
  • 4 Различия между животными и растениями
  • 5 ссылок

Общие характеристики

Процесс дифференцировки клеток включает в себя изменение формы, структуры и функции клетки в данной линии. Кроме того, это подразумевает сокращение всех потенциальных функций, которые клетка может иметь.

Изменения регулируются ключевыми молекулами между этими белками и специфическими мессенджерами РНК. Клеточная дифференцировка является продуктом контролируемой и дифференциальной экспрессии определенных генов.

Процесс дифференциации не подразумевает потерю исходных генов; то, что происходит, — это репрессия в определенных местах генетического механизма в клетке, которая находится в процессе развития. Клетка содержит около 30000 генов, но экспрессирует только около 8000 или 10000.

Чтобы проиллюстрировать приведенное выше утверждение был поднят следующий эксперимент: возьмите ядро ​​дифференцированной клетки и тело-амфибии, например, клетки слизистой оболочки intestinal- и имплантированный в лягушки яйца, ядро ​​ранее экстрагировали.

Новое ядро ​​обладает всей необходимой информацией для создания нового организма в идеальных условиях; то есть клетки слизистой оболочки кишечника не потеряли ни одного гена при прохождении процесса дифференцировки.

Дифференцировка клеток у животных

Развитие начинается с оплодотворения. Когда образование морулы происходит в процессах развития зародыша, клетки считаются тотипотентными, что указывает на то, что они способны формировать весь организм..

С течением времени морула становится бластулой, и клетки теперь называются плюрипотентными, потому что они могут образовывать ткани организма. Они не могут сформировать целостный организм, потому что они не способны дать начало внезародышевым тканям..

Гистологически основными тканями организма являются эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные..

По мере вашего продвижения клетки становятся мультипотентными, потому что они дифференцируются в зрелые и функциональные клетки..

-Specifically у животных в metazoos- есть общий генетический путь, который объединяет развитие онтогенеза группы через ряд генов, которые определяют конкретную картину структур тела, путем контроля идентичности сегментов в передне-задней оси животное.

Читайте также:  Поражения кожи при лейкемии

Эти гены кодируют определенные белки, которые имеют ДНК-связывающую аминокислотную последовательность (гомеобокс в гене, гомодомен в белке).

Включение и выключение генов

ДНК может быть модифицирована химическими агентами или клеточными механизмами, которые влияют на — индуцирует или репрессирует — экспрессию генов..

Есть два типа хроматина, классифицированные в зависимости от их экспрессии или нет: эухроматин и гетерохроматин. Первый организован слабо, и его гены экспрессируются, второй имеет компактную организацию и препятствует доступу к транскрипционному механизму..

Было высказано предположение, что в процессах дифференцировки клеток гены, которые не требуются для этой специфической линии, замалчиваются в форме доменов, состоящих из гетерохроматина..

Механизмы, которые производят клетки разных типов

У многоклеточных организмов существует ряд механизмов, которые продуцируют различные типы клеток в процессах развития, такие как сегрегация цитоплазматических факторов и клеточная коммуникация..

Сегрегация цитоплазматических факторов включает неравномерное разделение элементов, таких как белки или РНК-мессенджер, в процессах клеточного деления..

С другой стороны, сотовая связь между соседними клетками может стимулировать дифференциацию нескольких типов клеток..

Такой процесс происходит при образовании глазных пузырьков, когда они встречаются с эктодермой области головного мозга и вызывают утолщение, которое образует пластинки хрусталика. Они сгибаются к внутренней области и формируют линзу.

Модель дифференцировки клеток: мышечная ткань

Одной из наиболее описанных моделей в литературе является развитие мышечной ткани. Эта ткань сложна и состоит из клеток с несколькими ядрами, чья функция заключается в сокращении.

Мезенхимные клетки дают начало миогенным клеткам, которые, в свою очередь, дают начало зрелой скелетной мышечной ткани..

Для того чтобы этот процесс дифференцировки начался, должны присутствовать определенные факторы дифференцировки, которые предотвращают S-фазу клеточного цикла и действуют как генные стимуляторы, которые вызывают изменение.

Когда эти клетки получают сигнал, он инициирует преобразование в направлении миобластов, которые не могут подвергаться процессам деления клеток. Миобласты экспрессируют гены, связанные с сокращением мышц, например, кодирующие белки актина и миозина.

Миобласты могут сливаться друг с другом и образовывать миотубу с более чем одним ядром. На этой стадии происходит производство других белков, связанных с сокращением, таких как тропонин и тропомиозин.

Когда ядра движутся к периферической части этих структур, они считаются мышечным волокном.

Как описано, у этих клеток есть белки, связанные с сокращением мышц, но не хватает других белков, таких как кератин или гемоглобин.

Мастер-гены

Дифференциальная экспрессия в генах находится под контролем «мастер-генов». Они находятся в ядре и активируют транскрипцию других генов. Как следует из названия, являются ключевыми факторами, которые отвечают за контроль других генов, направляющих их функции.

В случае дифференцировки мышц специфическими генами являются те, которые кодируют каждый из белков, участвующих в сокращении мышц, а главные гены MyoD и Myf5.

Когда регуляторные мастер-гены отсутствуют, субтермальные гены не экспрессируются. Напротив, когда присутствует мастер-ген, экспрессия генов-мишеней является принудительной.

Существуют главные гены, которые направляют дифференцировку нейронов, эпителиальных, сердечных, среди других.

Дифференцировка клеток у растений

Как и у животных, развитие растений начинается с образования зиготы внутри семени. Когда происходит первое деление клетки, возникают две разные клетки.

Одной из характеристик развития растений является непрерывный рост организма благодаря постоянному присутствию клеток, которые имеют эмбриональный характер. Эти регионы известны как меристемы и являются органами вечного роста..

Пути дифференцировки дают начало трем тканевым системам, присутствующим в растениях: протодерме, которая включает дермальные ткани, основные меристемы и замещение.

Продукт отвечает за возникновение сосудистой ткани в растении, образованной ксилемой (переносчик воды и растворенных солей) и флоэмой (переносчик сахаров и других молекул, таких как аминокислоты)..

меристемы

Меристемы расположены на кончиках стеблей и корней. Таким образом, эти клетки дифференцируются и дают начало различным структурам, из которых состоят растения (листья, цветы и др.).

Клеточная дифференциация цветочных структур происходит в определенный момент развития, и меристема становится «соцветием», которое, в свою очередь, формирует цветочные меристемы. Отсюда возникают цветочные кусочки, состоящие из чашелистика, лепестков, тычинок и ковров..

Эти клетки характеризуются наличием небольшого размера, кубовидной формы, тонкой, но гибкой клеточной стенки и цитоплазмы с высокой плотностью и многочисленными рибосомами..

Роль ауксинов

Фитогормоны играют роль в явлениях дифференцировки клеток, особенно ауксины.

Этот гормон влияет на дифференцировку сосудистой ткани в стволе. Эксперименты показали, что применение ауксинов в ране приводит к образованию сосудистой ткани.

Точно так же ауксины связаны со стимуляцией развития сосудистых клеток камбия..

Различия между животными и растениями

Процесс дифференцировки и развития клеток у растений и животных не происходит одинаково.

У животных должны происходить движения клеток и тканей, чтобы организмы приобретали трехмерную конформацию, которая их характеризует. Кроме того, клеточное разнообразие гораздо больше у животных.

Напротив, растения не имеют периодов роста только на ранних стадиях жизни человека; они могут увеличить свои размеры на всю жизнь овоща.

ссылки

  1. Кэмпбелл, Н. А. и Рис, Дж. Б. (2007). биология. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cediel, J.F., Cárdenas, M.H., & García, A. (2009). Руководство по гистологии: Основные ткани. Университет Росарио.
  3. Холл, J.E. (2015). Гайтон и Холл, учебник по медицинской физиологии, электронная книга. Elsevier Health Sciences.
  4. Паломеро Г. (2000). Уроки эмбриологии. Университет Овьедо.
  5. Wolpert, L. (2009). Принципы развития. Ed. Panamericana Medical.

Дифференцировка клеток | это… Что такое Дифференцировка клеток?

Дифференцировка клеток — процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Иными словами, фенотип клеток есть результат координированной экспрессии (то есть согласованной функциональной активности) определённого набора генов.

В процессе дифференцировки менее специализированная клетка становится более специализированной. Например, моноцит развивается в макрофаг, промиобласт развивается в миобласт, который образуя синцитий, формирует мышечное волокно.

Деление, дифференцировка и морфогенез— основные процессы, путём которых одиночная клетка (зигота) развивается в многоклеточный организм, содержащий самые разнообразные виды клеток.

Дифференцировка меняет функцию клетки, её размер, форму и метаболическую активность.

Дифференцировка клеток происходит не только в эмбриональном развитии, но и во взрослом организме (при кроветворении, сперматогенезе, регенерации поврежденных тканей).

Потентность

Дифференцировка в процессе развития эмбриона

Общее название для всех клеток, ещё не достигших окончательного уровня специализации (то есть способных дифференцироваться), — стволовые клетки. Степень дифференцированости клетки (её «потенция к развитию») называется потентностью. Клетки, способные дифференцироваться в любую клетку взрослого организма, называются плюрипотентными. Для обозначения плюрипотентных клеток в организме животных используется также термин «эмбриональные стволовые клетки». Зигота и бластомеры являются тотипотентными, так как они могут дифференцироваться в любую клетку, в том числе и в экстраэмбриональные ткани.

Дифференцировка клеток млекопитающих

Самая первая дифференцировка в процессе развития эмбриона происходит на этапе формирования бластоцисты, когда однородные клетки морулы, разделяются на два клеточных типа: внутренний эмбриобласт и внешний трофобласт. Трофобласт участвует в имплантации эмбриона и дает начало эктодерме хориона (одна из тканей плаценты).

Эмбриобласт даёт начало всем прочим тканям эмбриона. По мере развития эмбриона клетки становятся всё более специализированными (мультипотентные, унипотентные), пока не станут окончательно дифференцировавшимися клетками, обладающими конечной функцией, как например, мышечные клетки.

В организме человека насчитывается порядка 220 различных типов клеток.

Небольшое количество клеток во взрослом организме сохраняют мультипотентность. Они используются в процессе естественного обновления клеток крови, кожи и др., а также для замещения повреждённых тканей.

Так как эти клетки обладают двумя основными функциями стволовых клеток — способностью обновляться, поддерживая мультипотентность, и способностью дифференцироваться — их называют взрослыми стволовыми клетками.

Дедифференцировка

Дедифференцировка — это процесс, обратный дифференцировке. Частично или полностью дифференцировавшаяся клетка возвращается в менее дифференцированное состояние. Обычно является частью регенеративного процесса и чаще наблюдается у низших форм животных, а также у растений.

Читайте также:  Половые клетки. Сперматозоиды. Яйцеклетка.

Например, при повреждении части растения клетки, соседствующие с раной, дедифференцируются и интенсивно делятся, формируя каллус. При помещении в определённые условия клетки каллуса дифференцируются в недостающие ткани. Так при погружении черенка в воду из каллуса формируются корни.

С некоторыми оговорками к явлению дедифференцировки можно отнести опухолевую трансформацию клеток.

См. также

  • Генетика развития растений

Примечания

17.Жизненный цикл клетки.Рост, дифференцировка, старение и смерть клетки. Дифферон и стволовые клетки. (подробно о митозе есть в вопросе № 10)

Клеточный, или
жизненный, цикл клетки — это время
существования клетки от деления до
следующего деления,или от деления до
смерти. Для разных типов клеток клеточный
цикл различен.

  • В организме
    млекопитающих и человека различают
    следующие три группы клеток, локализующиеся
    в разных тканях и органах: часто делящиеся
    клетки (малодифференцированные клетки
    эпителия кишечника, базальные клетки
    эпидермиса и другие);
  • редко делящиеся
    клетки (клетки печени — гепатоциты);
  • неделящиеся клетки
    (нервные клетки центральной нервной
    системы, меланоциты и другие).
  • Жизненный цикл у
    этих клеточных типов различен.

Жизненный цикл у
часто делящихся клеток — это время их
существования от начала деления до
следующего деления. Жизненный цикл
таких клеток нередко называют митотическим
циклом. Такой клеточный цикл подразделяется
на два основных периода: митоз или
период деления;

интерфаза — промежуток
жизни клетки между двумя делениями.

Варианты перехода
в следующие стадии клеточного цикла:

1. Клетка вступает
в митотический цикл, обязательным
условием которого является репликация
ДНК. Начинается синтетический период
интерфазы.

2. Клетка прекращает
рост и переходит в фазу дифференцировки
и нормальной активности. Эту стадию
иногда называют стадией пролиферативного
покоя (G0). Однако слово покой не означает
переход клетки в состояние анабиоза. В
клетке активно осуществляются
метаболические процессы, начинаются
процессы дифференцировки клетки.

Дифференцировка –
это процесс формирования морфологических
особенностей клеток, обеспечивающих
выполнение специфических функций.

Процессы дифференцировки клеток
наблюдаются на всех этапах онтогенеза,
а сам процесс обусловлен избирательной
активностью определенных генов.

Другими
словами, характерные морфологические
и функциональные особенности клеток
определяются активностью только частью
генов из всего генотипа.

По степени специализации
клетки можно разделить на недифференцированные
и дифференцированные. Но только
дифференцированные клетки могут
полноценно выполнять свои функции.
Поэтому любое нарушение дифференцировки
приводит к нарушению или не выполнению
функций (опухолевые клетки эндокринных
органов, появление в крови незрелых
лимфоцитов).

Нормальное
функционирование в составе органа –
это основной период жизненного цикла
клеток. Продолжительность этого периода
различна для каждого типа клеток. Но
неизбежным завершением ЖЦК является
переход в фазу старения и гибели.

  1. Старение и гибель
    клеток. После определенного периода
    нормального функционирования у клетки
    начинается период старения, который
    морфологически проявляется:
  2. — уменьшением объема
    клетки
  3. — увеличением
    содержания крупных лизосом
  4. — накоплением
    пигментных и жировых включений
  5. — появлением вакуолей
    в цитоплазме и ядре

Гибель клетки –
завершающий этап клеточного цикла.
Гибель клетки – эволюционно обоснованный
(как механизм клеточного гомеостаза и
условие нормальной жизнедеятельности
тканей) и генетически закрепленный
процесс. У соматических клеток имеется
запрограммированный предел возможных
делений.

В последнее время активно
изучается особый участок хромосом —
теломера, содержащий ген «бессмертия».
Как полагают ученые, активность гена
определяет количество последовательных
митозов, но это количество у нормальных
клеток ограничено.

У опухолевых клеток
функция гена нарушена, и они могут
делиться неограниченное число раз.

При гибели клетки
можно выделить два различных механизма
ее развития: некроз и апоптоз.

Некроз – возникает
под действием резко выраженных
повреждающих факторов (температурных,
гипоксия, химические и механические
воздействия, и т.д.). Другими словами,
некроз – «смерть в результате несчастного
случая».

На начальном этапе наблюдаются
изменения органоидов клетки (набухание
митохондрий и уменьшение в них крист,
распад цистерн платинчатого комплекса),
нарушения проницаемости плазмолеммы,
повреждение мембран лизосом и выделение
гидролаз. Наблюдаются изменения и ядра
клетки – кариопикноз, кариорексис,
кариолизис.

Остаточные продукты распада
клеток привлекают лейкоциты и макрофаги,
вокруг очага некроза возникает
воспалительная реакция (признаки
воспаления – отек, гиперемия, боль).

Апоптоз – активный
генетически контролируемый процесс
гибели клетки. Апоптоз энерноемкий
процесс и регулируется различными
внутренними факторами клетки. Он обычно
происходит в отдельных клетках и имеет
место в норме у человека как в эмбриональной
периоде так и у взрослого. Особенно
значима роль апоптоза в следующих
процессах: — формировании органов в
ходе эмбрионального развития

  • — удаление стареющих
    клеток в зрелых тканях
  • — реакциях тканей
    на действие повреждающих факторов
  • — в развитии
    инфекционных заболеваний
  • — опухолевом росте
  • Сигналы, запускающие
    генетическую программу апоптоза:

1. Нарушение
регуляторных механизмов, поддерживающих
нормальную дифференцировку и функциональную
активность клеток, потеря контакта с
другими клетками, изменения морфологии
и функций органоидов при старении
клеток.

2. Возникновение
неустранимых повреждений ДНК.

3. Инфекционные
заболевания (вирусные).

  1. Стадии апоптоза: —
    утрата клеткой контакта с соседними
    клетками
  2. — сжатие цитоплазмы
    и ядра клетки, образование вздутий и
    выпячиваний мембраны, кариопикноз
  3. — распад клетки на
    фрагменты и их фагоцитоз соседними
    клетками, в отличие от некроза
    воспалительная реакция отсутствует.
  4. Дифферон
    (гистогенетический ряд) – совокупность
    клеточных форм, составляющих ту или
    иную линию

дифференцировки.
Исходными клетками дифферона являются
стволовые клетки, далее идут несколько
переходных этапов — полустволовые,
молодые (бластные) и созревающие клетки,
и наконец зрелые или дифференцированные
клетки.

Различают полный дифферон —
когда в ткани содержатся клетки всех
этапов развития (например, эритроцитарный
дифферон в красном костном мозге или
эпидермальный дифферон в эпидермисе
кожи) и неполный дифферон — когда в тканях
содержатся только переходные и зрелые
или даже только зрелые формы клеток
(например, нейроциты центральной нервной
системы).

В диффероне последовательно
различают: стволовые клетки,
клетки-предшественницы, зрелые клетки,
достигшие состояния окончательной
(терминальной) дифференцировки.

  • Стволовые клетки —
    самоподдерживающаяся популяция клеток,
    способных дифференцироваться в нескольких
  • направлениях и
    формировать различные клеточные типы.
  • Стволовые клетки
    обладают высокими пролиферативными
    потенциями, но, как правило, делятся
    редко.

Клетки-предшественницы.
По мере дифференцировки их пролиферативные
потенции постепенно уменьшаются.

Выделяют наиболее
раннюю стадию клеток- предшественниц
— коммитированные, или полустволовые,

клетки.

Зрелые клетки. Ими
заканчивается гистогенетический ряд.
Способность к пролиферации полностью
исчезает.

Дифферон

Дифферон
(гистогенетический ряд) — совокупность
клеточных форм, составляющих ту или
иную линию дифференцировки. В диффероне
различают: стволовые клетки —
клетки-предшественницы — зрелые клетки,
достигшие состояния окончательной
(терминальной) дифференцировки.

• Стволовые клетки
— самоподдерживающаяся популяция клеток,
способных дифференцироваться в нескольких
направлениях и формировать различные
клеточные типы. Так, стволовые эпендимные
клетки ЦНС дают начало разным нейронам
и глиоцитам. Стволовые клетки обладают
высокими пролиферативными потенциями,
но, как правило, делятся редко.

• Клетки-предшественницы.
По мере дифференцировки пролиферативные
потенции клеток постепенно уменьшаются.
Выделяют наиболее раннюю стадию
клеток-предшественниц — коммитированные,
или полустволовые клетки.

• Зрелые клетки.
Ими заканчивается гистогенетический
ряд.

Стволовые клетки

Стволовыми клетками
эмбриона, плода и взрослого организма
считаются клетки, которые при определённых
условиях способны длительное время
воспроизводить себе подобные клетки и
в течение жизни давать начало
специализированным клеткам, образующих
ткани и органы тела. Выделяют тотипотентные
и плюрипотентные стволовые клетки.

♦ Тотипотентная
клетка (лат. totus — целый, полный) обладает
потенциалом давать начало всем
специализированным клеткам, формирующим
ткани эмбриона. Например, зигота и
бластомеры по всем признакам относятся
к тотипотентным клеткам.

♦ Плюрипотентные
клетки (лат. plures — несколько, много)
дифференцируются в разные полипотентные
клетки всех трёх зародышевых листков
— экто-, энто- и мезодермы. Клетки внутренней
клеточной массы бластоцисты относятся
к плюрипотентным клеткам.

• Стволовые клетки
эмбриона. У эмбриона выделяют (т.е.
получают in vitro) плюрипотентные эмбриональные
стволовые клетки и эмбриональные половые
клетки.

• Стволовые клетки
взрослого организма выделены из красного
костного мозга, периферической крови,
пульпы зуба, спинного и головного мозга,
кровеносных сосудов, скелетной мышцы,
эпителия кожи и пищеварительной системы,
роговицы и сетчатки глаза, печени и
поджелудочной железы. Это полипотентные
клетки, потомки которых дают начало
ограниченному количеству типов
унипотентных клеток-предшественниц

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector