Регуляція поділу клітин. Диференціація клітин в тканинах

Відомо, що одні клітини безперервно діляться, наприклад стовбурові клітини кісткового мозку, клітини зернистого шару епідермісу, епітеліальні клітини слизової кишечника-інші, включаючи гладенькі, можуть не ділитися протягом декількох років, а деякі клітини, наприклад нейрони і поперечносмугасті м`язові волокна, взагалі не здатні ділитися (якщо не брати до уваги внутрішньоутробний період).

Відео: 2000243 Glava 04 Аудіокнига. "6 клас. Біологія" поділ клітини

В деяких тканинах дефіцит клітинної маси усувається за рахунок швидкого ділення залишилися клітин. Так, у деяких тварин після хірургічного видалення 7/8 печінки її маса відновлюється майже до вихідного рівня за рахунок поділу клітин залишилася 1/8 частини. Такою властивістю володіють багато залізисті клітини і більшість клітин кісткового мозку, підшкірної клітковини, кишкового епітелію і інших тканин, за винятком високодиференційованих м`язових і нервових клітин.

Поки мало відомо, яким чином в організмі підтримується необхідна число клітин різних типів. Проте, експериментальні дані говорять про існування трьох механізмів регуляції клітинного росту.

По перше, розподіл багатьох видів клітин знаходиться під контролем чинників зростання, що виробляються іншими клітинами. Деякі з цих факторів надходять до клітин з крові, інші - з прилеглих тканин. Так, епітеліальні клітини деяких залоз, наприклад підшлункової, не можуть ділитися без фактора росту, що виробляється підлягає сполучною тканиною.

По-друге, більшість нормальних клітин перестають ділитися при нестачі місця для нових клітин. Це можна спостерігати в клітинних культурах, в яких клітини діляться, поки не почнуть контактувати один з одним, потім вони припиняють поділ.

Відео: 2000243 Glava 05 Аудіокнига. "6 клас. Біологія" Тканини рослин і тварин

По-третє, багато тканинні культури перестають рости, якщо в культуральну рідина потрапляє навіть невелика кількість вироблюваних ними речовин. Всі ці механізми контролю клітинного росту можна розглядати як варіанти механізму негативного зворотного зв`язку.

Регуляція розміру клітин. Розмір клітини залежить в основному від кількості функціонуючої ДНК. Так, при відсутності реплікації ДНК клітина росте, поки не досягне певного обсягу, після цього її ріст припиняється. Якщо за допомогою колхіцину заблокувати процес утворення веретена поділу, то можна зупинити мітоз, хоча реплікація ДНК при цьому буде продовжуватися. Це призведе до того, що кількість ДНК в ядрі значно перевищить норму, і обсяг клітини збільшиться. Передбачається, що надлишковий ріст клітин в даному випадку обумовлений підвищеною продукцією РНК і білка.

Відео: 2000243 Glava 01 Аудіокнига. "6 клас. Біологія" Чим живе відрізняється від неживого

Диференціація клітин в тканинах

Одною з характеристик зростання і ділення клітин є їх диференціювання, під якою розуміють зміна їх фізичних і функціональних властивостей в ході ембріогенезу з метою утворення спеціалізованих органів і тканин організму. Розглянемо цікавий експеримент, що допомагає пояснити цей процес.

якщо з яйцеклітини жаби за допомогою спеціальної методики вийняти ядро і замість нього помістити ядро клітини слизової кишечника, то з такою яйцеклітини може вирости нормальна жаба. Цей експеримент показує, що навіть такі високодиференційовані клітини, як клітини слизової кишечника, містять всю необхідну генетичну інформацію для розвитку нормального організму жаби.

З експерименту ясно, що диференціювання йде не за рахунок втрати генів, а завдяки селективної репресії оперонов. Дійсно, на електронних мікрофотографіях можна побачити, що деякі сегменти ДНК, «упаковані» навколо гістонів, конденсованих настільки сильно, що вже не можуть бути розплітаючи і використані в якості матриці для транскрипції РНК. Цьому явищу можна дати таке пояснення: на певній стадії диференціювання клітинний геном починає синтезувати білки-регулятори, які незворотньо репресують певні групи генів, тому ці гени назавжди залишаються інактивованих. Як би там не було, зрілі клітини людського організму здатні синтезувати все 8000-10000 різних білків, хоча якби функціонували всі гени, ця цифра склала б близько 30000.

Відео: 2000243 Glava 24 Аудіокнига. "6 клас. Біологія" Середовище проживання. екологічні фактори

Експерименти на ембріонах показують, що деякі клітини здатні здійснювати контроль над дифференцировкой сусідніх клітин. Так, хордомезодерми називають первинним організатором ембріона, оскільки навколо неї починають диференціюватися всі інші тканини ембріона. Перетворюючись в ході диференціювання в сегментированную, що складається з сомітов дорсальну мезодерму, хордомезодерми стає індуктором для оточуючих тканин, що запускає формування з них практично всіх органів.

В якості Інший приклад індукції можна привести розвиток кришталика. Коли очної бульбашка стикається з головним ектодермою, вона починає потовщуватись, поступово перетворюючись в кришталикову плакода, а та, в свою чергу, утворює впячивание, з якого в результаті і формується кришталик. Таким чином, розвиток ембріона в значній мірі обумовлено індукцією, суть якої полягає в тому, що одна частина ембріона викликає диференціювання інший, а та - диференціювання інших частин.
Отже, хоча диференціювання клітин в цілому все ще залишається для нас загадкою, багато регуляторні механізми, які лежать в її основі, нам уже відомі.