diferencijacija - Ovo je proces kojim se ćelija specijalizuje, tj. poprima hemijske, morfološke i funkcionalne karakteristike. U najužem smislu, to su promjene koje se dešavaju u ćeliji tokom jednog, često terminalnog, ćelijskog ciklusa, kada počinje sinteza glavnih funkcionalnih proteina specifičnih za određeni tip ćelije. Primjer je diferencijacija epidermalnih stanica ljudske kože, pri čemu u stanicama koje se kreću od bazalnog ka spinoznom, a zatim sukcesivno u druge, površnije slojeve, dolazi do akumulacije keratohijalina, koji se pretvara u eleidin u stanicama stratum pellucida. , a zatim u keratin u stratum corneum. Istovremeno se mijenja oblik ćelija, struktura ćelijskih membrana i skup organela. Zapravo, ne razlikuje se jedna ćelija, već grupa sličnih ćelija. Primjera je mnogo, jer u ljudskom tijelu postoji oko 220 različitih vrsta ćelija. Fibroblasti sintetiziraju kolagen, mioblasti sintetiziraju miozin, a epitelne stanice probavnog trakta pepsin i tripsin. 338
U širem smislu, pod diferencijaciju razumjeti postupno (u toku nekoliko ćelijskih ciklusa) pojavu sve većih razlika i područja specijalizacije između ćelija koje su nastale iz manje ili više homogenih ćelija jednog originalnog rudimenta. Ovaj proces je svakako praćen morfogenetskim transformacijama, tj. nastanak i dalji razvoj rudimenata pojedinih organa u definitivne organe. Prve hemijske i morfogenetske razlike između ćelija, određene samim tokom embriogeneze, otkrivaju se u periodu gastrulacije.
Zametni slojevi i njihovi derivati primjer su rane diferencijacije, što dovodi do ograničenja moći ćelija embrija. Shema 8.1 prikazuje primjer diferencijacije mezoderma (prema V.V. Yaglovu, u pojednostavljenom obliku).
Šema 8.1. Diferencijacija mezoderma
Može se identifikovati niz karakteristika koje karakterišu stepen diferencijacije ćelija. Dakle, nediferencirano stanje karakterizira relativno veliko jezgro i visok nuklearno-citoplazmatski omjer V nukleus/V citoplazma ( V- zapremina), dispergovani hromatin i dobro definisana jezgra, brojni ribozomi i intenzivna sinteza RNK, visoka mitotička aktivnost i nespecifičan metabolizam. Sve ove karakteristike se menjaju tokom procesa diferencijacije, karakterišući sticanje specijalizacije od strane ćelije.
Proces kojim pojedina tkiva dobijaju svoj karakterističan izgled tokom diferencijacije naziva se histogeneza. Diferencijacija ćelija, histogeneza i organogeneza se dešavaju zajedno, u određenim delovima embriona iu određeno vreme. Ovo je veoma važno jer ukazuje na koordinaciju i integraciju embrionalnog razvoja.
Pritom je iznenađujuće da je, u suštini, od trenutka jednoćelijske faze (zigote) razvoj organizma određene vrste iz nje već strogo unaprijed određen. Svi znaju da se ptica razvija iz ptičjeg jajeta, a žaba se razvija iz žabljeg jajeta. Istina, fenotipovi organizama se uvijek razlikuju i mogu biti poremećeni do smrti ili razvojnih defekata, a često se čak mogu i umjetno konstruirati, na primjer, kod himernih životinja.
Potrebno je razumjeti kako se ćelije, koje najčešće imaju isti kariotip i genotip, diferenciraju i učestvuju u histo- i organogenezi na potrebnim mjestima iu određeno vrijeme u skladu sa holističkom „slikom“ date vrste organizma. Oprez u iznošenju stava da je nasljedni materijal svih somatskih ćelija apsolutno identičan odražava objektivnu stvarnost i istorijsku dvosmislenost u tumačenju uzroka ćelijske diferencijacije.
V. Weisman je iznio hipotezu da samo linija zametnih stanica nosi i prenosi na svoje potomke sve informacije svog genoma, a somatske stanice se mogu razlikovati od zigota i jedna od druge po količini nasljednog materijala i stoga se razlikovati u različitim uputstva. U nastavku su navedene činjenice koje potvrđuju mogućnost promjene nasljednog materijala u somatskim ćelijama, ali ih treba tumačiti kao izuzetke od pravila.
Weisman se oslonio na podatke da se prilikom prvih podjela drobljenja jajašca okruglih crva kopitara, dio hromozoma u somatskim ćelijama embriona odbacuje (eliminacija). Kasnije se pokazalo da odbačena DNK sadrži uglavnom visoko repetitivne sekvence, tj. zapravo ne nose nikakve informacije.
Razvoj ideja o mehanizmima citodiferencijacije prikazan je na šemi 8.2.
Kasnije su otkriveni i drugi primjeri promjena u količini nasljednog materijala u somatskim ćelijama kako na genomskom, tako i na hromozomskom i genskom nivou. Opisani su slučajevi eliminacije čitavih hromozoma kod kiklopa, komarca i jednog od predstavnika torbara. U potonjem, X hromozom je eliminisan iz somatskih ćelija žene, a Y hromozom je eliminisan iz ćelija muškarca. Kao rezultat toga, njihove somatske stanice sadrže samo jedan X kromosom, a linija zametnih stanica zadržava normalne kariotipove: XX ili XY.
U politenskim hromozomima pljuvačnih žlijezda dvokrilaca, DNK se može sintetizirati asinhrono; na primjer, tokom politenizacije, heterokromatske regije se repliciraju manje puta od eukromatskih. Sam proces politenizacije, naprotiv, dovodi do značajnog povećanja količine DNK u diferenciranim ćelijama u odnosu na roditeljske ćelije.
Mehanizam replikacije DNK, nazvan amplifikacija, također dovodi do višestrukog povećanja broja nekih gena u nekim ćelijama u odnosu na druge. Tokom oogeneze, broj ribosomskih gena se višestruko povećava, a mogu se pojačati i neki drugi geni. Postoje dokazi da u nekim ćelijama, u procesu diferencijacije, dolazi do preuređivanja gena, na primjer gena imunoglobulina u limfocitima.
Međutim, trenutno općeprihvaćeno gledište potiče od T. Morgana, koji je, na osnovu hromozomske teorije nasljeđa, sugerirao da je ćelijska diferencijacija tokom ontogeneze rezultat uzastopnih recipročnih (međusobnih) utjecaja citoplazme i mijenjanja produkata citoplazme. aktivnost nuklearnih gena. Dakle, ideja o diferencijalna ekspresija gena kao glavni mehanizam citodiferencijacije. Trenutno je prikupljeno mnogo dokaza da u većini slučajeva somatske ćelije organizama nose kompletan diploidni set hromozoma, a da se genetske potencije jezgara somatskih ćelija mogu sačuvati, tj. geni ne gube svoju potencijalnu funkcionalnu aktivnost.
Očuvanje kompletnog kromosomskog seta organizma u razvoju osigurava se prvenstveno mehanizmom mitoze (mogući slučajevi somatskih mutacija koje nastaju, kao izuzetak, ne uzimaju se u obzir). Proučavanja kariotipova različitih somatskih stanica citogenetskom metodom pokazala su njihov gotovo potpuni identitet. Citofotometrijskom metodom ustanovljeno je da se količina DNK u njima ne smanjuje, a molekularnom hibridizacijom je pokazano da su ćelije različitih tkiva identične u nukleotidnim sekvencama. Na osnovu toga, citogenetska metoda se koristi za dijagnosticiranje hromozomskih i genomskih bolesti ljudi (iako greške metode dostižu 5-10%), a metoda hibridizacije DNK se koristi za identifikaciju pojedinaca i utvrđivanje stepena srodstva.
Pored utvrđene kvantitativne korisnosti DNK većine somatskih ćelija, od velikog je interesa pitanje očuvanja funkcionalnih svojstava nasljednog materijala koji se u njima nalazi. Da li svi geni zadržavaju sposobnost implementacije svojih informacija? O očuvanju genetske potencije jezgara može se suditi iz rezultata eksperimenata na biljkama i životinjama. Somatska ćelija šargarepe koja je prošla kroz dug proces diferencijacije sposobna je da se razvije u punopravan organizam (slika 8.6). Kod životinja pojedinačne somatske ćelije nakon stadijuma blastule, po pravilu, nisu u stanju da se razviju u čitav normalan organizam, ali njihova jezgra, transplantirajući se u citoplazmu oocita ili jajeta, počinju da se ponašaju u skladu sa citoplazmom u koje sami pronalaze.
Eksperimenti presađivanja jezgra somatskih ćelija u jaje prvi put su uspešno izvedeni 50-ih godina. u SAD, i 60-70-ih godina. Eksperimenti engleskog naučnika J. Gurdona postali su nadaleko poznati. Korištenje afričke kandžaste žabe Xenopus laevis, U malom procentu slučajeva razvio je odraslu žabu iz enukleiranog jajeta u koju je presadio nukleus iz epitelne ćelije kože žabe ili crijeva punoglavca, tj. iz diferencirane ćelije (vidi sliku 5.3). Enukleacija jajeta je izvršena uz velike doze ultraljubičastog zračenja, što je dovelo do funkcionalnog uklanjanja njegovog jezgra. Da bi se dokazalo da je presađeno jezgro somatske ćelije uključeno u razvoj embriona, korišteno je genetsko obilježavanje. Jajna ćelija je uzeta iz linije žaba sa dve jezgre u jezgru (što odgovara dva nukleolarna organizatora u dva homologna hromozoma), a jezgro ćelije donora je uzeto iz linije koja je imala samo jednu jezgru u jezgrima zbog heterozigotnost za podelu nukleolarnog organizatora. Sve jezgre u stanicama pojedinca dobivene kao rezultat nuklearne transplantacije imale su samo jednu jezgru.
U isto vrijeme, Gurdonovi eksperimenti otkrili su mnoge druge važne obrasce. Prvo, još jednom su potvrdili pretpostavku T. Morgana o odlučujućoj važnosti interakcije između citoplazme i jezgra u životu ćelija i razvoju organizma. Drugo, u brojnim eksperimentima se pokazalo da što je stariji stadijum donora embrija iz čije ćelije je uzeto jedro za transplantaciju, to je manji procenat slučajeva da je razvoj potpuno završen, tj. dostigao faze punoglavca, a zatim i žabe.
Rice. 8.6. Iskustvo koje pokazuje očuvanje funkcionalnih svojstava nasljednog materijala u somatsko diferenciranoj stanici šargarepe:
1 - isječen korijen u hranljivoj podlozi, 2- profilisanje ćelija u kulturi, 3- ćelija izolirana iz kulture, 4- rani embrion 5- kasnijeg embriona 6- mlada biljka, 7-odrasla biljka
U većini slučajeva razvoj je zaustavljen u ranijim fazama. Ovisnost rezultata transplantacije o stadiju embrija nuklearnog donora prikazana je na Sl. 8.7. Analiza embrija uhapšenih nakon nuklearnog transfera pokazala je mnoge hromozomske abnormalnosti u njihovim jezgrama. Drugi razlog za zaustavljanje razvoja smatra se nesposobnošću jezgara diferenciranih ćelija da obnove sinhronu replikaciju DNK.
Glavni zaključak koji proizlazi iz ovog iskustva je da je nasljedni materijal somatskih ćelija sposoban da ostane netaknut ne samo kvantitativno, već i funkcionalno; citodiferencijacija nije posljedica insuficijencije nasljednog materijala.
Najnovije dostignuće u ovoj oblasti je stvaranje ovce Doli. Naučnici ne isključuju mogućnost reprodukcije na sličan način, tj. presađivanjem jezgara, ljudski genetski udvostručuje. Međutim, treba biti svjestan da kloniranje čovjeka, osim naučnog i tehnološkog aspekta, ima i etičke i psihološke aspekte.
Hipoteza diferencijalna ekspresija gena Ova osobina je trenutno prihvaćena kao glavni mehanizam citodiferencijacije.
Opšti principi regulacije ekspresije gena su navedeni u Pogl. 3.6.6. Ovo poglavlje pokušava da razjasni mehanizme regulacije selektivne ekspresije gena u osobini u odnosu na višećelijski organizam u razvoju, u kojem je sudbina pojedinih grupa ćelija neodvojiva od prostorno-vremenskih aspekata individualnog razvoja. Nivoi regulacije diferencijalne ekspresije gena odgovaraju fazama implementacije informacija u pravcu gen → polipeptid → osobina i uključuju ne samo unutarćelijske procese, već i tkivne i organske.
Ekspresija gena u osobinu - Ovo je složen proces korak po korak koji se može proučavati različitim metodama: elektronskom i svjetlosnom mikroskopijom, biokemijskim i drugim. Slika 8.3 prikazuje glavne faze ekspresije gena i metode pomoću kojih se one mogu proučavati.
Šema 8.3
Vizuelno posmatranje elektronskim mikroskopom je najdirektniji pristup proučavanju nivoa transkripcije, tj. aktivnost gena je sprovedena u odnosu samo na pojedinačne gene - ribosomske gene, gene hromozoma kao što su četkice lampe i neke druge (vidi sliku 3.66). Obrasci elektronske difrakcije jasno pokazuju da se neki geni transkribiraju aktivnije od drugih. Neaktivni geni se također jasno razlikuju.
Posebno mjesto zauzima proučavanje politenskih hromozoma. Politenski hromozomi - to su ogromni hromozomi koji se nalaze u interfaznim ćelijama nekih tkiva kod muva i drugih dvokrilaca. Imaju takve hromozome u ćelijama pljuvačnih žlezda, Malpigijevih sudova i srednjeg creva. Oni sadrže stotine lanaca DNK koji su umnoženi, ali ne i razdvojeni. Kada su obojene, otkrivaju jasno definisane poprečne pruge ili diskove (vidi sliku 3.56). Mnoge pojedinačne trake odgovaraju lokaciji pojedinačnih gena. Ograničen broj specifičnih traka u nekim diferenciranim stanicama formira otekline ili napuhnuće koje strše izvan hromozoma. Ova natečena područja su mjesta gdje su geni najaktivniji za transkripciju. Pokazalo se da različite vrste ćelija sadrže različite pufove (vidi sliku 3.65). Promjene u stanicama koje se javljaju tokom razvoja koreliraju s promjenama u obrascima puhanja i sintezom specifičnih proteina. Još nema drugih primera vizuelnog posmatranja aktivnosti gena.
Sve ostale faze genske ekspresije rezultat su složenih modifikacija produkata primarne genske aktivnosti. Kompleksne promjene uključuju post-transkripcijsku RNA transformaciju, translaciju i post-translacijske procese.
Postoje podaci o proučavanju količine i kvaliteta RNK u jezgru i citoplazmi ćelija organizama u različitim fazama embrionalnog razvoja, kao iu ćelijama različitih tipova kod odraslih osoba. Utvrđeno je da su složenost i broj različitih tipova nuklearne RNK 5-10 puta veći od mRNA. Nuklearne RNK, koje su primarni produkti transkripcije, uvijek su duže od mRNA. Osim toga, nuklearna RNK proučavana kod morskih ježeva identična je po količini i kvalitativnoj raznolikosti u različitim fazama razvoja pojedinca, dok se citoplazmatska mRNA razlikuje u stanicama različitih tkiva. Ovo zapažanje dovodi do ideje da posttranskripcijski mehanizmi utiču na diferencijalnu ekspresiju gena.
Poznati su primjeri post-transkripcione regulacije ekspresije gena na nivou procesiranja. Za membranu vezan oblik IgM imunoglobulina kod miševa razlikuje se od rastvorljivog oblika po dodatnoj sekvenci aminokiselina koja omogućava membranski vezanom obliku da se „usidri“ za ćelijsku membranu. Oba proteina su kodirana istim lokusom, ali se primarni transkript različito obrađuje. Peptidni hormon kalcitonin kod pacova predstavljen je sa dva različita proteina određena jednim genom. Imaju istih prvih 78 aminokiselina (sa ukupnom dužinom od 128 aminokiselina), a razlike su zbog obrade, tj. opet se opaža diferencijalna ekspresija istog gena u različitim tkivima. Ima i drugih primjera. Vjerovatno je da alternativna obrada primarnih transkripata igra vrlo važnu ulogu u diferencijaciji, ali njen mehanizam ostaje nejasan.
Većina citoplazmatske mRNA je ista po kvalitativnom sastavu u ćelijama koje pripadaju različitim fazama ontogeneze. mRNK su neophodne da bi se osigurao život ćelija i određuju ih geni „kućanstva“, predstavljeni u genomu u obliku nekoliko nukleotidnih sekvenci sa prosečnom učestalošću ponavljanja. Produkti njihovog djelovanja su proteini neophodni za sastavljanje ćelijskih membrana, različitih subćelijskih struktura itd. Količina ovih mRNA je približno 9/10 svih citoplazmatskih mRNA. Preostale mRNA su neophodne za određene razvojne faze, kao i za različite tipove ćelija.
Proučavanjem raznolikosti mRNA u bubrezima, jetri i mozgu miševa, te u jajovodima i jetri pilića, pronađeno je oko 12.000 različitih mRNA. Samo 10-15% je bilo specifično za bilo koje tkivo. Čitaju se iz jedinstvenih nukleotidnih sekvenci onih strukturnih gena čije je djelovanje specifično na datom mjestu i u datom trenutku i koji se nazivaju “luksuznim” geni. Njihov broj odgovara otprilike 1000-2000 gena odgovornih za diferencijaciju ćelija.
Nisu svi geni prisutni u ćeliji generalno realizovani prije faze formiranja citoplazmatske mRNK, ali ni ove formirane mRNK nisu sve i nisu pod svim uvjetima realizovane u polipeptide, a još manje u kompleksne karaktere. Poznato je da su neke mRNA blokirane na nivou translacije, jer su dio ribonukleoproteinskih čestica - informosoma, zbog čega je translacija odložena. To se dešava u oogenezi, u ćelijama očnog sočiva.
U nekim slučajevima, konačna diferencijacija je povezana sa "završetkom" enzima ili molekula hormona ili kvartarne strukture proteina. Ovo su već post-emitovani događaji. Na primjer, enzim tirozinaza pojavljuje se u embrionima vodozemaca u ranoj embriogenezi, ali postaje aktivan tek nakon izleganja.
Drugi primjer je diferencijacija ćelija, u kojoj one stiču sposobnost da odgovore na određene supstance ne odmah nakon sinteze odgovarajućeg receptora, već samo u određenom trenutku. Pokazalo se da mišićna vlakna u svojoj membrani imaju receptore za medijatorsku supstancu acetilkolin. Zanimljivo je, međutim, da su ovi holinergički receptori pronađeni unutar citoplazme ćelija mioblasta prije nego što su formirali mišićna vlakna, a osjetljivost na acetilholin se pojavila tek nakon što su receptori ubačeni u plazma membranu tokom formiranja miotuba i mišićnih vlakana. Ovaj primjer pokazuje da se ekspresija gena i diferencijacija tkiva mogu regulirati nakon translacije interakcijama stanica-ćelija.
Dakle, diferencijacija ćelija nije ograničena na sintezu specifičnih proteina, pa je u odnosu na višećelijski organizam ovaj problem neodvojiv od prostorno-vremenskih aspekata, a samim tim i od još viših nivoa njegove regulacije od nivoa regulacije biosinteze proteina na ćelijskom nivou. Diferencijacija uvijek utječe na grupu stanica i odgovara zadacima osiguranja integriteta višećelijskog organizma.
Morfogeneza Morfogeneza - To je proces nastanka novih struktura i promjena njihovog oblika tokom individualnog razvoja organizama. Morfogeneza se, kao i rast i diferencijacija ćelija, odnosi na aciklične procese, tj. ne vraća se u svoje prethodno stanje i uglavnom je nepovratan. Glavno svojstvo acikličkih procesa je njihova prostorno-vremenska organizacija. Morfogeneza na supracelularnom nivou počinje gastrulacijom. Kod hordata nakon gastrulacije dolazi do formiranja aksijalnih organa. U tom periodu, kao i tokom gastrulacije, morfološke promjene pokrivaju cijeli embrion. Naknadna organogeneza je lokalni proces. Unutar svake od njih dolazi do rasparčavanja na nove diskretne (odvojene) rudimente. Dakle, individualni razvoj se odvija sekvencijalno u vremenu i prostoru, što dovodi do formiranja jedinke sa složenom strukturom i mnogo bogatijom informacijom od genetske informacije zigota. Morfogeneza je povezana s mnogim procesima, počevši od progeneze. Polarizacija jajeta, ovoplazmatska segregacija nakon oplodnje, pravilno orijentisane podjele cijepanja, kretanja ćelijskih masa tokom gastrulacije i zarastanja različitih organa, promjene proporcija tijela - sve su to procesi koji su od velikog značaja za morfogenezu. Pored supracelularnog nivoa, morfoprocesi uključuju procese koji se odvijaju na subćelijskom i molekularnom nivou. To su promjene oblika i strukture pojedinih ćelija, raspadanje i rekonstrukcija molekula i velikih molekularnih kompleksa, te promjene u konformaciji molekula. Dakle, morfogeneza je dinamički proces na više nivoa. Trenutno se već dosta zna o onim strukturnim transformacijama koje se dešavaju na unutarćelijskom i međućelijskom nivou i koje pretvaraju hemijsku energiju ćelija u mehaničku energiju, tj. o elementarnim pokretačkim snagama morfogeneze. U dešifrovanju svih ovih procesa unutar nivoa i među nivoima, odigrao je veliku ulogu kauzalno-analitičke(od latinskog causa - razlog) pristup. Dati segment razvoja smatra se objašnjenim ako se može predstaviti u obliku nedvosmislenog niza uzroka i posljedica. U ovom aspektu, jedno od primarnih pitanja je da li genom date vrste ili genotip zigota sadrži informacije o specifičnim morfološkim procesima. Očigledno, genom ove vrste sadrži informacije o konačnom rezultatu, tj. razvoj jedinke određene vrste. Takođe je očigledno da genotip zigota sadrži određene alele roditelja, koji imaju sposobnost da se realizuju u određenim karakteristikama. Ali iz kojih ćelija, na kojem mjestu iu kojem specifičnom obliku će se razviti ovaj ili onaj organ nije navedeno u genotipu. Ova konstatacija proizilazi iz svih podataka o fenomenima embrionalne regulacije, koji pokazuju da specifični putevi morfogeneze, kako u eksperimentu tako iu normalnom razvoju, mogu varirati. Geni koji nemaju jednoznačno morfogenetsko značenje stiču ga, međutim, u sistemu integralnog organizma u razvoju iu kontekstu određenih, strukturno stabilnih šema morfogeneze. Ćelije i ćelijski kompleksi izvode prirodne spontane makroskopske morfogenetske pokrete, koje nisu generirane vanjskim silama. Pri promjeni položaja broj blastomera se smanjuje ili povećava, a kada se embrionalni induktori presađuju na atipično mjesto, često se postiže normalan rezultat. Ovo nam omogućava da posmatramo morfogenezu kao samoorganizujući proces formiranja struktura iz prvobitno homogenog stanja, što je integralno svojstvo samoorganizovanih sistema koji imaju svojstvo integriteta. Istovremeno sa povezivanjem svih delova embriona u razvoju nastaju relativno autonomni biološki sistemi koji su sposobni da nastave razvoj u uslovima izolacije od celog organizma. Ako se butni primordijum pilećeg embrija uzgaja u veštačkoj sredini, nastavlja da se razvija u istom pravcu. Pacovsko oko, izolovano u fazi od 14-17 dana, nastavlja da se razvija automatski, iako defektno i sporije. Nakon 21 dana, oko u kulturi tkiva poprima stepen strukturne složenosti koji inače ima već 8. dan nakon rođenja pacova. Za objašnjenje svih ovih pojava, kauzalno-analitički pristup nije primjenjiv. Fizika i matematika su usvojene teorija samoorganizacije neravnotežnih prirodnih sistema, i biološki i nebiološki. Trenutno se razvija nekoliko pristupa problemu regulacije i kontrole morfogeneze. Koncept fiziološki gradijenti, predložena početkom 20. veka. Američki naučnik C. Childe, je da mnoge životinje pokazuju gradijente metaboličkih stopa i podudarne gradijente oštećenja tkiva. Ovi gradijenti se općenito smanjuju od prednjeg prema stražnjem polu životinje. Oni određuju prostorni raspored morfogeneze i citodiferencijacije. Sama pojava gradijenata određena je heterogenošću vanjskog okruženja, na primjer, hranjivim tvarima, koncentracijom kisika ili gravitacijom. Bilo koji od uvjeta ili njihova kombinacija može uzrokovati primarni fiziološki gradijent u jajetu. Tada može nastati sekundarni gradijent pod nekim uglom u odnosu na prvi. Sistem od dva gradijenta (ili više) stvara određeni koordinatni sistem. Funkcija koordinate je sudbina ćelije. Charles Childe je također otkrio da je gornji kraj gradijenta dominantan. Izolacijom određenih faktora potisnuo je razvoj istih struktura iz drugih ćelija embrija. Uz one koje potvrđuju, postoje fenomeni koji se ne uklapaju u pojednostavljenu shemu, pa se Childeov koncept ne može smatrati univerzalnim objašnjenjem prostorne organizacije razvoja. Moderniji koncept je informacije o položaju, kojim ćelija, takoreći, procjenjuje svoju lokaciju u koordinatnom sistemu rudimenta organa, a zatim diferencira u skladu s tim položajem. Prema modernom engleskom biologu L. Wolpertu, položaj ćelije je određen koncentracijom određenih supstanci koje se nalaze duž ose embrija duž određenog gradijenta. Reakcija ćelije na svoju lokaciju zavisi od genoma i celokupne prethodne istorije njenog razvoja. Prema drugim istraživačima, informacije o položaju su funkcija polarnih koordinata ćelije. Također postoji mišljenje da su gradijenti uporni tragovi periodičnih procesa koji se šire duž rudimenta u razvoju. Koncept pozicionih informacija nam omogućava da formalno tumačimo neke obrasce ontogenetskog razvoja, ali je veoma daleko od opšte teorije integriteta. Koncept morfogenetska polja, na osnovu pretpostavke o udaljenim ili kontaktnim interakcijama između ćelija embrija, smatra embrionalnu morfogenezu kao samoorganizovani i samokontrolisani proces. Prethodni oblik rudimenta određuje karakteristične karakteristike njegovog kasnijeg oblika. Osim toga, oblik i struktura rudimenta mogu imati obrnuti učinak na biokemijske procese u njegovim stanicama. Ovaj koncept se najkonzistentnije razvijao 20-30-ih godina. domaći biolog A. G. Gurvič, koji je prvi put u svjetskoj literaturi predložio matematičke modele morfogeneze. Na primjer, modelirao je tranziciju embrionalnog mozga iz stadijuma jednog mjehura u stadijum tri mjehura. Model je zasnovan na hipotezi o odbojnim interakcijama između suprotnih zidova primordija. Na sl. 8.17 ove interakcije su prikazane sa tri vektora ( AA 1 , A 2). Gurvič je također prvi ukazao na važnu ulogu neravnotežnih supramolekularnih struktura, čija priroda i funkcioniranje su određeni vektori polja koji se na njih primjenjuju. Poslednjih godina, K. Waddington je stvorio generalizovaniji koncept morfogenetsko vektorsko polje, uključujući ne samo oblikovanje, već i sve promjene u razvoju sistema. Slične ideje su u osnovi koncepta disipativne strukture. Disipativni (od latinskog dissipatio - disipacija) su energetski otvoreni, termodinamički neravnotežni biološki i nebiološki sistemi, u kojima se dio energije koja im ulazi izvana raspršuje. Sada je pokazano da pod vrlo neravnotežnim uslovima, tj. Uz dovoljno jake tokove materije i energije, sistemi se mogu spontano i postojano razvijati i diferencirati. U takvim uslovima moguća su i obavezna kršenja nedvosmislenih uzročno-posledičnih veza i manifestacija embrionalne regulacije i drugih pojava. Primeri disipativnih nebioloških sistema su hemijska reakcija Belousov-Žabotinski, kao i matematički model apstraktnog fizičkog i hemijskog procesa koji je predložio engleski matematičar A. Turing. Učinjeni su prvi koraci ka modeliranju morfogeneze kao samoorganizirajućeg procesa, a svi navedeni koncepti razvojnog integriteta su još uvijek fragmentarne prirode, osvjetljavajući prvo jednu ili drugu stranu.
Apoptoza- programirana ćelijska smrt, regulisani proces samouništenja na ćelijskom nivou, usled čega se ćelija fragmentira u pojedinačna apoptotska tela ograničena na plazma membranu. Fragmenti mrtve ćelije obično se vrlo brzo (u prosjeku 90 minuta) fagocitiraju (hvataju i probavljaju) od strane makrofaga ili susjednih stanica, zaobilazeći razvoj upalne reakcije. U osnovi, apoptoza kod višećelijskih eukariota slična je programiranoj ćelijskoj smrti kod jednoćelijskih eukariota. U cijelom evolucijskom procesu postoji zajedništvo u osnovnim funkcijama apoptoze, koje se svode na uklanjanje defektnih stanica i sudjelovanje u procesima diferencijacije i morfogeneze. Različiti književni i elektronski izvori postuliraju evolucijsko očuvanje genetskog mehanizma apoptoze. Konkretno, slični su zaključci izvučeni na osnovu identificirane genetske i funkcionalne homologije procesa apoptoze kod nematoda. Caenorhabditis elegans i sisavaca, ili kod biljaka i životinja.
Detaljna rasprava o apoptozi karakterističnoj za višećelijske eukariote je data u nastavku. Međutim, mora se uključiti upozorenje. Zbog činjenice da se velika većina studija o morfologiji i molekularnim mehanizmima apoptoze provodi na životinjama, a također i na osnovu zajedništva funkcija i očuvanja mehanizama apoptoze, sljedeći detaljan opis se uglavnom provodi na primjeru apoptoze sisara.
Diferencijacija ćelija i patologija
1. Diferencijacija ćelija. Faktori i regulacija diferencijacije. Matična ćelija i diferon
Ovo pitanje je jedno od najsloženijih i istovremeno zanimljivo i za citologiju i za biologiju. Diferencijacija je proces nastanka i razvoja strukturnih i funkcionalnih razlika između prvobitno homogenih embrionalnih ćelija, usled čega nastaju specijalizovane ćelije, tkiva i organi višećelijskog organizma. Diferencijacija ćelija je kritična komponenta procesa formiranja višećelijskog organizma. U opštem slučaju, diferencijacija je nepovratna, tj. visoko diferencirane ćelije ne mogu se transformisati u drugu vrstu ćelija. Ovaj fenomen se naziva terminalna diferencijacija i karakterističan je prvenstveno za životinjske ćelije. Za razliku od životinjskih stanica, većina biljnih stanica, čak i nakon diferencijacije, sposobna je krenuti u diobu, pa čak i krenuti na novi put razvoja. Ovaj proces se naziva dediferencijacija. Na primjer, kada se stabljika odsiječe, neke ćelije u području reza počinju da se dijele i zatvaraju ranu, dok druge mogu čak proći dediferencijaciju. Na taj način se kortikalne stanice mogu transformirati u ćelije ksilema i obnoviti vaskularni kontinuitet u području oštećenja. U eksperimentalnim uslovima, kada se biljno tkivo uzgaja u odgovarajućem hranljivom mediju, ćelije formiraju kalus. Kalus je masa relativno nediferenciranih ćelija izvedena iz diferenciranih biljnih ćelija. Pod odgovarajućim uslovima, nove biljke se mogu uzgajati iz pojedinačnih ćelija kalusa. Tokom diferencijacije nema gubitka ili preuređivanja DNK. O tome uvjerljivo svjedoče rezultati eksperimenata transplantacije jezgara iz diferenciranih stanica u nediferencirane. Tako je jezgro iz diferencirane ćelije uvedeno u enukleirano žablje jaje. Kao rezultat, iz takve ćelije se razvio normalan punoglavac. Diferencijacija se uglavnom javlja tokom embrionalnog perioda, kao iu prvim fazama postembrionalnog razvoja. Osim toga, diferencijacija se odvija u nekim organima odraslog organizma. Na primjer, u hematopoetskim organima matične stanice se diferenciraju u različite krvne stanice, a u gonadama se primordijalne zametne stanice diferenciraju u gamete.
Faktori i regulacija diferencijacije. U prvim fazama ontogeneze, razvoj organizma odvija se pod kontrolom RNK i drugih komponenti koje se nalaze u citoplazmi jajeta. Tada faktori diferencijacije počinju da utiču na razvoj.
Postoje dva glavna faktora diferencijacije:
1.Razlike u citoplazmi ranih embrionalnih ćelija zbog heterogenosti citoplazme jajeta. 2.Specifični uticaji susednih ćelija (indukcija). Uloga faktora diferencijacije je da selektivno aktiviraju ili inaktiviraju određene gene u različitim stanicama. Aktivnost određenih gena dovodi do sinteze odgovarajućih proteina koji usmjeravaju diferencijaciju. Sintetizirani proteini mogu blokirati ili, naprotiv, aktivirati transkripciju. U početku, aktivacija ili inaktivacija različitih gena zavisi od interakcije totipotentnih ćelijskih jezgara sa njihovom specifičnom citoplazmom. Pojava lokalnih razlika u svojstvima citoplazme ćelija naziva se ooplazmatska segregacija. Razlog za ovu pojavu je što tokom fragmentacije jajeta, dijelovi citoplazme koji se razlikuju po svojim svojstvima završavaju u različitim blastomerima. Uz intracelularnu regulaciju diferencijacije, sa određene tačke se uključuje i supracelularni nivo regulacije. Supracelularni nivo regulacije uključuje embrionalnu indukciju. Embrionalna indukcija je interakcija između delova organizma u razvoju, tokom koje jedan deo (induktor) dolazi u kontakt sa drugim delom (sistem koji reaguje) i određuje razvoj potonjeg. Štaviše, utvrđen je ne samo uticaj induktora na reagujući sistem, već i uticaj potonjeg na dalju diferencijaciju induktora. Pod uticajem nekog faktora prvo dolazi do determinacije. Determinacija ili latentna diferencijacija je pojava kada se vanjski znaci diferencijacije još nisu pojavili, ali se već odvija daljnji razvoj tkiva bez obzira na faktor koji ih je izazvao. Ćelijski materijal se smatra određenim od faze u kojoj se prvi put, kada se presađuje na novo mjesto, razvija u organ koji se normalno formira iz njega. Matična ćelija i diferon. Među obećavajućim oblastima biologije 21. veka je proučavanje matičnih ćelija. Danas su istraživanja matičnih ćelija po važnosti uporediva sa istraživanjima o kloniranju organizama. Prema riječima naučnika, korištenje matičnih stanica u medicini omogućit će liječenje mnogih "problematičnih" bolesti čovječanstva (neplodnost, brojni oblici raka, dijabetes, multipla skleroza, Parkinsonova bolest, itd.). Matična ćelija je nezrela ćelija sposobna za samoobnavljanje i razvoj u specijalizovane ćelije tela. Matične ćelije se dele na embrionalne matične ćelije (izolovane su iz embriona u fazi blastociste) i regionalne matične ćelije (izolovane su iz organa odraslih ili iz organa kasnijih embriona). U tijelu odrasle osobe, matične ćelije se nalaze uglavnom u koštanoj srži i, u vrlo malim količinama, u svim organima i tkivima. Svojstva matičnih ćelija. Matične ćelije su samoodržive, tj. Nakon što se matična stanica podijeli, jedna stanica ostaje u matičnoj liniji, a druga se diferencira u specijaliziranu ćeliju. Ova podjela se naziva asimetrična. Funkcije matičnih ćelija. Funkcija embrionalnih matičnih stanica je prijenos nasljednih informacija i formiranje novih stanica. Glavni zadatak regionalnih matičnih ćelija je obnavljanje gubitka specijalizovanih ćelija nakon prirodne starosti ili fiziološke smrti, kao iu hitnim situacijama. Differenton je sekvencijalni niz ćelija formiranih od zajedničkog prekursora. Uključuje matične, polumatične i zrele ćelije. Na primjer, matična stanica, neuroblast, neuron ili matična stanica, hondroblast, hondrocit, itd. Neuroblast je slabo diferencirana ćelija neuralne cijevi, koja se kasnije pretvara u zreli neuron. Hondroblast je slabo diferencirana ćelija hrskavičnog tkiva koja se pretvara u hondrocit (zrelu ćeliju hrskavičnog tkiva). Apoptoza i nekroza Apoptoza (od grčkog – opadanje listova) je genetski programirani oblik stanične smrti, neophodan u razvoju višećelijskog organizma i uključen u održavanje homeostaze tkiva. Apoptoza se manifestuje smanjenjem veličine ćelije, kondenzacijom i fragmentacijom hromatina, zbijanjem plazma membrane bez oslobađanja ćelijskog sadržaja u okolinu. Apoptoza se obično suprotstavlja drugom obliku ćelijske smrti - nekrozi, koja se razvija pod uticajem spoljnih štetnih agenasa ćelije i neadekvatnih uslova okoline (hipoozmija, ekstremne pH vrednosti, hipertermija, mehanički stres, delovanje agenasa koji oštećuju membranu) . Nekroza se manifestuje oticanjem ćelije i rupturom membrane usled povećanja njene permeabilnosti sa oslobađanjem ćelijskog sadržaja u okolinu. Prvi morfološki znaci apoptoze (kondenzacije hromatina) bilježe se u jezgru. Kasnije se pojavljuju udubljenja nuklearne membrane i dolazi do fragmentacije jezgra. Odvojeni fragmenti jezgra, ograničeni membranom, nalaze se izvan ćelije i nazivaju se apoptotičnim tijelima. U citoplazmi dolazi do širenja endoplazmatskog retikuluma, kondenzacije i naboranja granula. Najvažniji znak apoptoze je smanjenje transmembranskog potencijala mitohondrija. Ćelijska membrana gubi resicu i formira otekline poput mjehurića. Ćelije su zaobljene i odvojene od supstrata. Propustljivost membrane se povećava samo u odnosu na male molekule, a to se događa kasnije od promjena u jezgri. Jedna od najkarakterističnijih karakteristika apoptoze je smanjenje volumena ćelije, za razliku od njenog oticanja tokom nekroze. Apoptoza utječe na pojedinačne stanice i praktično nema utjecaja na njihovu okolinu. Kao rezultat fagocitoze, kojoj ćelije prolaze već tokom razvoja apoptoze, njihov sadržaj se ne oslobađa u međućelijski prostor. Naprotiv, tokom nekroze, njihove aktivne intracelularne komponente se akumuliraju oko umirućih ćelija, a okolina postaje zakiseljena. Zauzvrat, to doprinosi smrti drugih stanica i razvoju upale. Komparativne karakteristike apoptoze i ćelijske nekroze date su u tabeli 1. Tabela 1. Komparativne karakteristike apoptoze i ćelijske nekroze Znak Apoptoza Nekroza Prevalencija Jedna ćelija Grupa ćelija Pokretački faktor Aktiviran fiziološkim ili patološkim stimulusom Brzina razvoja, sati 1-12 Unutar 1 Promjena veličine ćelije Smanjenje Povećanje Promjene na ćelijskoj membrani Gubitak mikroresica, formiranje otoka, integritet nije narušen Narušavanje integriteta Promene u jezgru Kondenzacija hromatina, piknoza, fragmentacija Oticanje Promene u citoplazmi Kondenzacija cito plazme, zbijanje granula Liza granula Lokalizacija primarnog oštećenja U jezgruU membrani Uzroci ćelijske smrti, degradacija energije ćelije DNK degradacija energije degradacije membrane DNK puca sa formiranjem prvo velikih, a zatim malih fragmenata Poremećena degradacija Energetska zavisnost Zavisi Ne zavisi Upalni odgovor Nema Obično prisutno Uklanjanje mrtvih ćelija Fagocitoza od strane susednih ćelija Fagocitoza od strane neutrofila i makrofaga Primeri manifestacija Metamorfoza Ćelija do smrti od hipoksije Apoptoza je univerzalno rasprostranjena u svijetu višećelijskih organizama: slične manifestacije opisane su kod kvasca, tripanosoma i nekih drugih jednoćelijskih organizama. Apoptoza se smatra uslovom za normalno postojanje organizma. U tijelu apoptoza obavlja sljedeće funkcije: § održavanje konstantnog broja ćelija. Najjednostavnija ilustracija važnosti apoptoze za višećelijski organizam su podaci o ulozi ovog procesa u održavanju konstantnog broja ćelija u nematodi Caenorhabditis elegans. § zaštita organizma od uzročnika zaraznih bolesti, posebno od virusa. Mnogi virusi uzrokuju tako duboke poremećaje u metabolizmu zaražene ćelije da ona na te poremećaje reagira pokretanjem programa smrti. Biološko značenje ove reakcije je da će smrt zaražene ćelije u ranoj fazi spriječiti širenje infekcije po cijelom tijelu. Istina, neki virusi su razvili posebne adaptacije za suzbijanje apoptoze u inficiranim stanicama. Stoga, u nekim slučajevima, genetski materijal virusa kodira tvari koje djeluju kao ćelijski anti-apoptotički regulatorni proteini. U drugim slučajevima, virus stimulira ćeliju da sintetizira vlastite anti-apoptotske proteine. Time se stvaraju preduslovi za nesmetanu reprodukciju virusa. § uklanjanje genetski defektnih ćelija. Apoptoza je najvažnije sredstvo prirodne prevencije raka. Postoje posebni geni koji kontrolišu poremećaje u genetskom materijalu ćelije. Ako je potrebno, ovi geni pomjeraju ravnotežu u korist apoptoze, a potencijalno opasna stanica umire. Ako takvi geni mutiraju, tada se u stanicama razvijaju maligne neoplazme. § određivanje oblika organizma i njegovih dijelova; § osiguravanje ispravnog omjera broja ćelija različitih tipova; Intenzitet apoptoze je veći u početnim periodima ontogeneze, posebno tokom embriogeneze. U tijelu odrasle osobe apoptoza nastavlja igrati glavnu ulogu samo u tkivima koja se brzo obnavljaju. diferencijacija tumora ćelija 3. Tumorska transformacija ćelija Naučili smo mnogo o tome kako ćelije žive i evoluiraju, ali ne dovoljno o tome kako spriječiti rak. Upravo suprotno: vidjeli smo razne faktore i mehanizme koji ga izazivaju, a to slabi nadu u univerzalne metode terapije. Stoga mi na pamet padaju riječi Propovjednikove: u mnogo mudrosti mnogo je tuge; a ko povećava znanje, povećava tugu. Ali naučnici rade." Khesin R.B., sovjetski naučnik Problem raka je jedan od glavnih za savremeno društvo. Prema prognozama Svjetske zdravstvene organizacije, incidencija i smrtnost od raka širom svijeta će se udvostručiti od 1999. do 2020. godine (sa 10 na 20 miliona novih slučajeva i sa 6 na 12 miliona registrovanih smrtnih slučajeva). Tumor je prekomjerni patološki rast tkiva koji se sastoji od kvalitativno promijenjenih ćelija tijela koje su izgubile svoju diferencijaciju. Izraz "rak" došao je do nas od davnina. U to vrijeme bolest se nazivala glavnim, najuočljivijim znakom bolesti. Po analogiji između rasta malignog tumora u okolna tkiva i udova raka, ova bolest se naziva rak (na latinskom rak). Ovaj drevni izraz danas je svima dobro poznat i svakoga plaši. Bolje ga je ne koristiti u komunikaciji s pacijentima. U nastanku tumora odlučujuća su dva faktora: pojava izmenjene ćelije (transformacija) i postojanje uslova za njen nesmetan rast i reprodukciju u organizmu. Tokom života u višećelijskom organizmu dolazi do ogromnog broja deoba ćelija. Na primjer, u ljudskom tijelu ovaj broj je otprilike 10 16. Povremeno se javljaju mutacije u somatskim stanicama, uključujući i one koje mogu dovesti do stvaranja tumorskih stanica. Štaviše, što je ćelija prošla kroz više ciklusa deobe, veća je verovatnoća da će se defektne ćelije pojaviti u njenom potomstvu. Ovo objašnjava nagli porast vjerovatnoće raka s godinama. Više od 50% svih slučajeva raka otkriveno je kod ljudi starijih od 65 godina. Statistike pokazuju da ako stopu smrtnosti od raka u dobi od 20 godina uzmemo kao jedan, onda će se nakon 50 godina rizik od umiranja od ove bolesti udeseterostručiti. Tijelo se bori protiv nastalih defektnih ćelija uz pomoć imunološkog sistema. Budući da je pojava defektnih ćelija neizbježna, po svoj prilici, upravo su poremećaji imunološkog sistema presudni u nastanku tumora. Koncept uloge imunoloških mehanizama u nastanku malignih neoplazmi iznio je Ehrlich još 1909. godine. Nedavne studije potvrdile su značajnu ulogu stanja imunodeficijencije u nastanku tumora. Očigledno, što se više defektnih ćelija pojavljuje u telu, veća je verovatnoća da će takve ćelije propustiti imuni sistem. Ćelijska transformacija je uzrokovana kancerogenim faktorima. Karcinogeni faktori su faktori spoljašnje i unutrašnje sredine koji mogu izazvati nastanak i razvoj tumora. Faktori unutrašnjeg okruženja uključuju uslove lokacije ćelije, genetsku predispoziciju organizma. Dakle, što je ćelija u nepovoljnijim uslovima, veća je verovatnoća da će se desiti greške tokom njene deobe. Traumatizacija kože, sluzokože ili drugih tkiva tijela bilo kojim mehaničkim ili hemijskim iritansima dovodi do povećanog rizika od razvoja tumora na ovom mjestu. To je ono što određuje povećan rizik od raka kod onih organa čije su sluzokože izložene najintenzivnijem prirodnom stresu: karcinom pluća, želuca, debelog crijeva, itd. do intenzivne diobe ćelija u nepovoljnim uslovima i povećao ovaj rizik. Genetski faktori igraju važnu ulogu u nastanku nekih tumora. Kod životinja je eksperimentalno potvrđena uloga genetske predispozicije na primjeru sojeva miševa sa visokim i niskim nivoom raka. Vanjski karcinogeni faktori mogu se podijeliti u tri glavne grupe: fizičke, hemijske i biološke. Fizički faktori uključuju jonizujuće zračenje - zračenje. Posljednjih decenija kontaminacija Zemlje radionuklidima kao rezultat ljudske ekonomske aktivnosti pojavila se i dostigla velike razmjere. Do oslobađanja radionuklida dolazi kao posljedica nesreća u nuklearnim elektranama i nuklearnim podmornicama, ispuštanja niskoaktivnog otpada iz nuklearnih reaktora u atmosferu itd. Hemijski faktori uključuju različite kemikalije (komponente duhanskog dima, benzopirena, naftilamina, neke herbicidi i insekticidi, azbest itd.). Izvor većine hemijskih kancerogena u životnoj sredini su industrijske emisije. Biološki faktori uključuju viruse (virus hepatitisa B, adenovirus i neki drugi). Na osnovu prirode i brzine rasta, uobičajeno je razlikovati benigne i maligne tumore. Benigni tumori rastu relativno sporo i mogu postojati godinama. Okruženi su sopstvenom školjkom. Kako tumor raste, on odbacuje okolna tkiva bez njihovog uništavanja. Ćelije benignog tumora se neznatno razlikuju od normalnih ćelija iz kojih se tumor razvio. Stoga su benigni tumori nazvani prema tkivima iz kojih su se razvili, uz dodatak sufiksa „oma“ od grčkog izraza „oncoma“ (tumor). Na primjer, tumor iz masnog tkiva naziva se lipom, iz vezivnog tkiva - fibrom, iz mišićnog tkiva - fibroidi itd. Uklanjanje benignog tumora sa njegovom membranom dovodi do potpunog izlječenja pacijenta. Maligni tumori rastu mnogo brže i nemaju svoju membranu. Tumorske ćelije i njihove vrpce prodiru u okolna tkiva i oštećuju ih. Urastajući u limfni ili krvni sud, mogu se transportovati krvlju ili limfnim tokom do limfnih čvorova ili udaljenih organa sa formiranjem sekundarnog žarišta tumorskog rasta - metastaze. Zloćudne tumorske ćelije se značajno razlikuju od ćelija iz kojih su se razvile. Zloćudne tumorske ćelije su atipične, njihova ćelijska membrana i citoskelet su promijenjeni, zbog čega imaju manje ili više zaobljen oblik. Tumorske ćelije mogu sadržavati nekoliko jezgara koje nisu tipične po obliku i veličini. Karakteristična karakteristika tumorske ćelije je gubitak diferencijacije i, kao rezultat, gubitak specifične funkcije. Naprotiv, normalne ćelije imaju sva svojstva potpuno diferenciranih ćelija koje obavljaju specifične funkcije u telu. Ove ćelije su polimorfne i njihov oblik je određen strukturiranim citoskeletom. Normalne ćelije u telu obično se dele dok ne uspostave kontakt sa susednim ćelijama, nakon čega deoba prestaje. Ovaj fenomen je poznat kao kontaktna inhibicija. Izuzetak su embrionalne ćelije, crevni epitel (stalna zamena umirućih ćelija), ćelije koštane srži (hematopoetski sistem) i tumorske ćelije. Dakle, najvažnija razlikovna karakteristika tumorskih ćelija je nekontrolisana proliferacija, koja se smatra Transformacija normalne ćelije u transformisanu je proces u više faza. 1.Iniciranje. Gotovo svaki tumor počinje oštećenjem DNK u jednoj ćeliji. Ovaj genetski defekt može biti uzrokovan kancerogenim faktorima, kao što su komponente duhanskog dima, UV zračenje, rendgenske zrake i onkogeni virusi. Očigledno, tokom ljudskog života, značajan broj tjelesnih ćelija od ukupno 10 14podliježe oštećenju DNK. Međutim, samo oštećenje protoonkogena je važno za početak tumora. Ova oštećenja su najvažniji faktor koji određuje transformaciju somatske ćelije u tumorsku. Oštećenje antionkogena (tumorski supresorski gen) također može dovesti do inicijacije tumora. 2.Promocija tumora je preferencijalna proliferacija izmijenjenih stanica. Ovaj proces može trajati godinama. .Progresija tumora je proces proliferacije malignih ćelija, invazije i metastaza, što dovodi do pojave malignog tumora.
diferencijaciju
i. Pojava razlika između homogenih ćelija i tkiva tela tokom razvoja (u biologiji).
Enciklopedijski rečnik, 1998
diferencijaciju
transformacija u procesu individualnog razvoja organizma (ontogeneza) prvobitno identičnih, nespecijalizovanih ćelija embrija u specijalizovane ćelije tkiva i organa.
Diferencijacija
ontogenetska (biološka) diferencijacija, nastanak razlika između homogenih ćelija i tkiva, njihove promene tokom razvoja, što dovodi do specijalizacije.
D. se uglavnom javlja u procesu embrionalnog razvoja, kada se od identičnih nespecijalizovanih embrionalnih ćelija formiraju organi i tkiva sa ćelijama različitih oblika i funkcija. Embrion koji se razvija prvo se diferencira u zametne slojeve, zatim u rudimente glavnih sistema i organa, zatim u veliki broj specijalizovanih tkiva i organa karakterističnih za odrasli organizam. D. se javlja i u nekim organima odraslog tijela (na primjer, različite krvne ćelije se razlikuju od stanica koštane srži). D. se često naziva nizom uzastopnih promjena koje prolaze ćelije istog tipa u procesu svoje specijalizacije (npr. tokom D. crvenih krvnih zrnaca eritroblasti se pretvaraju u retikulocite, a ovi u eritrocite). D. se izražava u promjenama i oblika ćelija, njihove unutrašnje i vanjske strukture i odnosa (npr. mioblasti se rastežu, spajaju jedni s drugima, u njima nastaju miofibrili itd.; kod neuroblasta se povećava jezgro, pojavljuju se procesi koje povezuju nervne ćelije sa različitim organima i među sobom), i njihova funkcionalna svojstva (mišićna vlakna dobijaju sposobnost kontrakcije, nervne ćelije ≈ prenose nervne impulse, žlezne ćelije ≈ luče odgovarajuće supstance itd.).
Glavni faktori D. su razlike u citoplazmi ranih embrionalnih ćelija, zbog heterogenosti citoplazme jajeta, i specifičnog uticaja susednih tkiva - indukcije. Na tok D. utiče niz hormona. Mnogi faktori koji određuju D. su još uvijek nepoznati. D. se može pojaviti samo u ćelijama pripremljenim za to. Djelovanje faktora D. najprije izaziva stanje latentne (skrivene) D., odnosno determinacije, kada se vanjski znaci D. još ne pojavljuju, ali već može doći do daljnjeg razvoja tkiva bez obzira na stimulativni faktor. Na primjer, D. nervnog tkiva je uzrokovan rudimentom hordomezoderme. Indukcija D. je moguća i javlja se samo u ektodermu embrija u određenoj fazi njegovog razvoja. Obično je stanje D. nepovratno, odnosno diferencirane ćelije više ne mogu izgubiti svoju specijalizaciju. Međutim, u uslovima oštećenja tkiva sposobnog za regeneraciju, kao i tokom njegove maligne degeneracije, dolazi do delimične dediferencijacije, kada ćelije gube mnoge karakteristike stečene tokom procesa regeneracije i spolja podsećaju na slabo diferencirane ćelije embriona. Mogu postojati slučajevi kada dediferencirane ćelije dobiju D. u drugom smjeru (metaplazija).
Molekularna genetska osnova D. je aktivnost gena specifičnih za svako tkivo. U svakoj ćeliji, uključujući i one diferencirane, sačuvan je cjelokupni genetski aparat (svi geni). Međutim, u svakom tkivu je aktivan samo dio gena odgovornih za datu D., pa se uloga faktora D. svodi na striktno selektivnu aktivaciju (uključivanje) ovih gena. Mehanizam takvog uključivanja se intenzivno proučava. Aktivnost određenih gena dovodi do sinteze odgovarajućih proteina koji određuju D. Tako se u eritroblastima sintetiše specifičan protein crvenih krvnih zrnaca - hemoglobin, u mišićnim ćelijama - miozin, u diferencirajućim ćelijama pankreasa - insulin, tripsin, amilaza, itd.; uz D. hrskavicu ili koštano tkivo sintetiziraju se enzimi koji osiguravaju stvaranje i akumulaciju mukopolisaharida hrskavice i koštanih soli oko stanica. Pretpostavlja se da proteini ćelijske površine igraju odlučujuću ulogu u određivanju oblika ćelija, njihove sposobnosti međusobnog povezivanja i njihovog kretanja tokom ćelijske smrti.
A. A. Neyfakh.
Primjeri upotrebe riječi diferencijacija u literaturi.
A budući da se nervne ćelije osjetljive na spolne hormone nalaze ne samo u hipotalamusu, već iu drugim dijelovima mozga, može se pretpostaviti da je pol diferencijaciju proteže se na razne karakteristike nervne aktivnosti, a samim tim i ponašanja.
Psiholozi-supružnici Io Durden-Smith i Diana de Simone Da bismo razumjeli po čemu se muški i ženski hipotalamus razlikuju, morali smo se obratiti pacovima: upravo kod ovih životinja su osnovni obrasci seksualne diferencijaciju mozak
Ova teorija roda diferencijaciju mozak, predložen sredinom 70-ih, danas nije izgubio svoj značaj.
Ali naša osjećanja su previše primitivna, naši koncepti su previše grubi za to suptilno diferencijaciju pojave, koje bi nam trebale biti otkrivene u višem prostoru.
AMP i ciklički GMP - u odjeljenju i diferencijacijućelija i istovremeno o zavisnosti sinteze ovih posrednika o hormonima stresa i metabolizmu.
Zirab, odrasli muškarac, odmah je obnovio reflekse hrane i inhibitorne reflekse koje je prethodno razvio. diferencijaciju.
Broj slova koja nedostaju ukazivao je na prevagu ekscitatornih procesa nad inhibicijskim procesima u centralnom nervnom sistemu; upotreba pogrešnog znaka za korekciju karakteriše grešku na diferencijaciju.
Da, kancerogen djeluje na neke dijelove DNK, ali djeluje i na neke nama nepoznate signale diferencijaciju, nakon čega se spavajući gen budi i završava u drugom dijelu ćelije, gdje očito nije poželjan, te počinje aktivno djelovati, zaboravljajući sva pravila ponašanja.
On je još neutješniji od nade koja bi se mogla gajiti ako, zajedno s nekim autorima, priznamo da progresivni razvoj ljudskog roda ide ka potpunom spolnom odnosu. diferencijaciju, T.
Razvoj jednoćelijskog zigota u višećelijski organizam nastaje kao rezultat procesa rasta i diferencijacije stanica. Rast je povećanje mase organizma koje je rezultat asimilacije neke supstance. Može biti povezano sa povećanjem i veličine i broja ćelija; u ovom slučaju, originalne ćelije izvlače potrebne supstance iz okoline i koriste ih za povećanje svoje mase ili za izgradnju novih ćelija sličnih sebi. Dakle, ljudska zigota ima otprilike 110 g, a novorođeno dijete u prosjeku teži 3200 g, tj. Tokom intrauterinog razvoja, masa se povećava milijarde puta. Od trenutka rođenja do dostizanja prosječne veličine za odraslu osobu, masa se povećava još 20 puta. [ ...]
Diferencijacija je kreativni proces usmjerene promjene, kao rezultat kojeg, iz zajedničkih osobina svojstvenih svim stanicama, proizlaze strukture i funkcije karakteristične za određene specijalizirane ćelije. Proces diferencijacije svodi se na sticanje (ili gubitak) strukturnih ili funkcionalnih karakteristika od strane različitih ćelija, usled čega se ove ćelije specijalizuju za različite vrste aktivnosti karakterističnih za žive organizme i formiraju odgovarajuće organe u telu. Kod ljudi se, na primjer, stanice koje rastu, kao rezultat uzastopnih promjena u procesu diferencijacije, transformišu u različite ćelije koje čine ljudsko tijelo - ćelije nervnog, mišićnog, probavnog, ekskretornog, kardiovaskularnog, respiratornog i drugih sistema. [ ...]
Utvrđeno je da diferencijacija nije rezultat gubitka ili dodavanja genetskih informacija. Diferencijacija nije rezultat promjene genetske potencije ćelije, već diferencijalna ekspresija ovih potencija pod uticajem sredine u kojoj se ćelija i njeno jezgro nalaze. Stanična diferencijacija je u suštini promjena u sastavu ćelijskih proteina – skupa enzima, a posljedica je činjenice da u različitim stanicama od ukupnog broja gena funkcionišu različiti skupovi gena, koji određuju sintezu različitih skupova gena. proteini. Selektivno izražavanje informacija kodiranih u genima date ćelije postiže se aktiviranjem ili potiskivanjem procesa transkripcije (čitanja) ovih gena, tj. kroz selektivnu sintezu primarnog genskog produkta - RNK, koji sadrži informacije koje treba prenijeti u citoplazmu. [ ...]
Kod višećelijskih organizama, za razliku od jednoćelijskih, rast i diferencijacija jedne ćelije je usklađena sa rastom i razvojem drugih ćelija, tj. informacije se razmjenjuju između različitih ćelija. Dakle, kod ovih organizama razvoj zavisi od integrisanog rasta i diferencijacije svih ćelija, a upravo ta integracija obezbeđuje harmoničan razvoj organizma u celini. [ ...]
U ontogenezi svaki organizam prolazi kroz uzastopne faze razvoja: germinalni (embrionalni), postembrionalni i period razvoja odraslog organizma. Svaki period ontogeneze zahteva određeni skup uslova za nastanak i završetak. Formiranje vidnih karakteristika organizma (genotipa) završava se početkom puberteta, a razvoj individualnih karakteristika (fenotipa) odvija se do kraja. [ ...]
Reprodukcija ćelije se nastavlja tokom života organizma brzinom koja odgovara njegovim unutrašnjim potrebama, kao i u zavisnosti od uslova unutrašnjeg i spoljašnjeg okruženja. [ ...]
Biljke se odlikuju gotovo nedeterminističkim rastom, karakteriziranim kontinuiranim stvaranjem novih stanica u određenim područjima, zbog čega korijenje i izdanci rastu u dužinu, a debljina se povećava zbog kambija. Kod većine životinja rast je određen i nakon dostizanja proporcija svojstvenih odraslom organizmu, područja aktivne reprodukcije stanica osiguravaju samo zamjenu izgubljenih ili mrtvih stanica, bez povećanja ukupnog broja ćelija prisutnih u datom organizmu. U tijelu neke ćelije stare i umiru kao rezultat vitalne aktivnosti, dok se druge ponovno formiraju. Trajanje postojanja različitih ćelija nije isto: od nekoliko dana za ćelije epiderme (kože) do stotina godina za ćelije drveta. [ ...]
Tokom diferencijacije, uprkos očuvanju svih nasljednih informacija, ćelije gube sposobnost dijeljenja. Štoviše, što je stanica specijaliziranija, to je teže promijeniti (a ponekad i nemoguće) smjer svoje diferencijacije, što je određeno ograničenjima koja joj nameće organizam u cjelini.