U ljudskom tijelu izolovano je više od 200 vrsta ćelija, od kojih svaka ima isti nasljedni kod. Svi su se razvili prvo iz jednoćelijskog, a zatim i višećelijskog embrija, koji se nešto kasnije podijelio u tri zametna sloja. Iz svakog njegovog dijela razvila su se tkiva tijela u kojima se nalaze približno iste vrste ćelija. Istovremeno, gotovo svi su se razvili iz iste grupe prethodnika. Ovaj proces se naziva diferencijacija ćelija. Ovo je lokalno prilagođavanje ćelije stvarnim potrebama organizma, implementacija funkcija programiranih u njenom naslednom kodu.
Karakterizacija ćelija i tkiva
Somatske ćelije tela imaju isti skup hromozoma, bez obzira na funkcionalnu namjenu. Međutim, razlikuju se po fenotipu, što se objašnjava njihovom pripremom za obavljanje različitih lokalnih zadataka ubiološka tkiva. Fenotip je rezultat ekspresije specifičnog genetskog skupa u specifičnom okruženju. I pod različitim uslovima, ćelije sa istim genetskim materijalom se različito razvijaju, imaju različite morfološke karakteristike i obavljaju specifične funkcije.
Visoko razvijenom organizmu ovo je potrebno za formiranje mnogih tkiva koja čine njegove organe. U ovom slučaju, tkiva se stvaraju iz homogene grupe prekursora stabljike. Ovaj proces se naziva diferencijacija ćelija. Ovo je lanac događaja koji za cilj imaju uzgoj ćelijske populacije prema unaprijed određenim kriterijima za rast i razvoj bioloških tkiva tijela. On je u osnovi rasta organizma i njegove višećelijske organizacije.
Suština diferencijacije
U smislu molekularne biologije, diferencijacija ćelija je proces aktiviranja nekih delova hromozoma i deaktivacije drugih. Odnosno, kompaktno pakovanje ili odmotavanje dijelova kromosoma, što ih čini dostupnima za čitanje nasljednih informacija. U konjugiranom stanju, kada su geni upakovani u heterohromatin, čitanje je nemoguće, au proširenom obliku, željeni delovi genetskog koda postaju dostupni za glasničku RNK i kasniju ekspresiju. To znači da je ćelijska diferencijacija nestrogo regulirano kucanje istog tipa pakovanja hromatina.
Cytokini i glasnici
Kao rezultat, grupa ćelija se diferencira u identičneuslovima i sličnim morfološkim karakteristikama, dolazi do despriralizacije identičnih delova hromozoma. A tokom izlaganja međućelijskim glasnicima, lokalnim regulatorima ćelijske diferencijacije, aktiviraju se željeni dijelovi gena i dolazi do njihove ekspresije. I stoga, stanice bioloških tkiva proizvode iste tvari i obavljaju slične funkcije, za koje je ovaj proces predviđen. Sa ove tačke gledišta, diferencijacija ćelija je usmereni efekat molekularnih faktora (citokina) na ekspresiju genetske informacije.
Membranski receptori
Ćelije istog tkiva imaju sličan skup membranskih receptora, čije prisustvo kontrolišu T-ubice imunog sistema. Gubitak ćelijskog receptora željenog tipa ili ekspresija drugog, koji nije namijenjen za datu lokalizaciju zbog rizika od onkogeneze, uzrokuje usmjerenu ćelijsku agresiju na „nasilnika“. Rezultat će biti uništenje ćelije, čije razlikovanje nije slijedilo pravila predviđena utjecajem međućelijskih glasnika specijalizovanih regulatora.
Imunološka diferencijacija
Imunske ćelije imaju posebne receptorske molekule koje se nazivaju klasteri diferencijacije. To su takozvani markeri, pomoću kojih se razumiju uvjeti pod kojima su se imunociti razvijali i za koje svrhe su namijenjeni. Oni prolaze kroz dug i složen proces diferencijacije, u čijoj se fazi eliminišu i uništavaju grupe limfocita koje su razvile nedovoljan broj receptora, ili u njihovoj interakciji saantitijela otkrivena "neusklađenost".
Grupe ćelija i tkiva
Većina telesnih ćelija se deli na dva dela tokom mitotičke reprodukcije. U pripremnoj fazi genetska informacija se udvostručuje, nakon čega se formiraju dvije kćerke ćelije sa sličnim skupom gena. Kopiranju su podložni ne samo aktivni dijelovi hromozoma, već i konjugirani. Stoga, u tkivima, diferencirane ćelije nakon diobe daju dvije nove ćelije kćeri koje imaju genetski materijal sličan kompletnom somatskom setu hromozoma. Međutim, nisu u stanju da se diferenciraju u druge ćelije, jer ne mogu prirodno migrirati u druge uslove staništa, odnosno na druge prenosioce diferencijacije.
Rast stanične populacije
Odmah nakon podjele dvije kćerke ćelije, dobijaju poseban set organela koje su naslijedili od majke. Ovi najmanji funkcionalni elementi su već pripremljeni za obavljanje potrebnih zadataka u datom biološkom tkivu. Prema tome, ćelija kćer treba samo da poveća volumen šupljina endoplazmatskog retikuluma i poveća veličinu.
Takođe, cilj razvoja ćelija je da se dobije adekvatna zaliha hranljivih materija i vezanog kiseonika. Da bi se to postiglo, u slučaju kisika ili energetskog gladovanja, oslobađa faktore angiogeneze u međućelijski prostor. Duž ovih sidara niču nove kapilarne žile, koje će hraniti grupu.ćelije.
Proces povećanja veličine, dobijanja adekvatne količine kiseonika i energetskih supstrata i širenja unutarćelijskih organela sa povećanom stopom proizvodnje proteina naziva se rast ćelije. On je u osnovi rasta višećelijskog organizma i reguliran je brojnim faktorima proliferacije. U nekom trenutku, nakon dostizanja maksimalne veličine, signalom spolja ili slučajno, odrasla ćelija će se ponovo podijeliti na pola, dodatno povećavajući veličinu biološkog tkiva i organizma u cjelini.
Mezodermalna diferencijacija
Kao jasnu demonstraciju diferencijacije matičnih ćelija i njihovih razvijenijih "potomaka", treba razmotriti transformaciju mezodermalnog zametnog sloja ljudskog tijela. Iz mezoderma - grupe matičnih ćelija sa istom strukturom i razvojem u prisustvu faktora diferencijacije, potiču populacije ćelija kao što su nefrotom, somit, splanhnotom, splanhnotomalni mezenhim i paramezonefrični kanal.
Iz svake takve populacije proizaći će srednji oblici diferencijacije, koji će kasnije dovesti do stanica odraslog organizma. Konkretno, iz somita se razvijaju tri ćelijske grupe: miotom, dermatom i sklerotom. Ćelije miotoma će dovesti do mišićnih ćelija, sklerotoma - hrskavice i kosti, i dermatoma - vezivnog tkiva kože.
Nefrotom stvara epitel bubrega i sjemenovoda, a epitel materice će se razlikovati od paramezonefričnog kanalacijevi i materice. Fenotip ćelija splanhnotoma će biti pripremljen faktorima diferencijacije za njihovu transformaciju u mezotel (pleura, perikard i peritoneum), miokard, koru nadbubrežne žlijezde. Mezenhim splanhnotoma je polazni materijal za razvoj populacija ćelija krvi, vezivnog i glatkog mišićnog tkiva, krvnih sudova i mikroglijalnih ćelija.
Rast ćelija u ovim populacijama, njihova višestruka podjela i diferencijacija je osnova za podršku održivosti višećelijskog organizma. Ovaj proces se još naziva i histogeneza - razvoj tkiva iz ćelijskih prekursora kao rezultat njihove diferencijacije i transformacije fenotipa u skladu sa uticajem vanćelijskih faktora koji regulišu njihov razvoj.
Diferencijacija biljnih ćelija
Funkcije biljne ćelije zavise od njihove lokacije, kao i od prisutnosti modulatora i supresora rasta. Embrion biljke u sastavu sjemena nema vegetativna i klijna područja, pa ih nakon klijanja mora razviti, što je neophodno za reprodukciju i rast. I dok ne dođe povoljno vrijeme za klijanje, ostat će u stanju mirovanja.
Od trenutka kada se primi signal za rast, funkcije biljnih ćelija će početi da se realizuju zajedno sa povećanjem veličine. Stanične populacije položene u embrionu će proći kroz fazu diferencijacije i transformisati se u transportne puteve, vegetativne dijelove, zametne strukture.
