Nel corpo umano sono stati isolati più di 200 tipi di cellule, ognuna delle quali ha lo stesso codice ereditario. Tutti si sono sviluppati prima da un embrione unicellulare e poi multicellulare, che poco dopo si è diviso in tre strati germinali. Da ciascuna delle sue parti si sono sviluppati i tessuti del corpo, dove si trovano approssimativamente lo stesso tipo di cellule. Allo stesso tempo, quasi tutti si sono sviluppati dallo stesso gruppo di predecessori. Questo processo è chiamato differenziazione cellulare. Questo è un adattamento locale della cellula alle reali esigenze del corpo, l'implementazione delle funzioni programmate nel suo codice ereditario.
Caratterizzazione di cellule e tessuti
Le cellule somatiche del corpo hanno lo stesso set cromosomico, indipendentemente dallo scopo funzionale. Tuttavia, differiscono nel fenotipo, che è spiegato dalla loro preparazione per svolgere vari compiti locali intessuti biologici. Un fenotipo è il risultato dell'espressione di un insieme genetico specifico in un ambiente specifico. E in condizioni diverse, le cellule con lo stesso materiale genetico si sviluppano in modo diverso, hanno caratteristiche morfologiche diverse e svolgono funzioni specifiche.
Un organismo altamente sviluppato ha bisogno di questo per la formazione di molti tessuti che compongono i suoi organi. In questo caso, i tessuti sono creati da un gruppo omogeneo di precursori dello stelo. Questo processo è chiamato differenziazione cellulare. Si tratta di una catena di eventi volti a far crescere una popolazione cellulare secondo criteri predeterminati per la crescita e lo sviluppo dei tessuti biologici dell'organismo. È alla base della crescita di un organismo e della sua organizzazione multicellulare.
Essenza della differenziazione
In termini di biologia molecolare, la differenziazione cellulare è il processo di attivazione di alcune parti dei cromosomi e di disattivazione di altri. Cioè, compattazione o svolgimento di sezioni di cromosomi, che li rende disponibili per la lettura di informazioni ereditarie. Nello stato coniugato, quando i geni sono impacchettati nell'eterocromatina, la lettura è impossibile e, nella forma espansa, le sezioni desiderate del codice genetico diventano disponibili per l'RNA messaggero e la successiva espressione. Ciò significa che la differenziazione cellulare è una tipizzazione non strettamente regolamentata dello stesso tipo di imballaggio della cromatina.
Citochine e messaggeri
Di conseguenza, un gruppo di cellule si è differenziato in identichecondizioni e avendo caratteristiche morfologiche simili, c'è una despriralizzazione di sezioni identiche di cromosomi. E nel corso dell'esposizione a messaggeri intercellulari, regolatori locali della differenziazione cellulare, le sezioni di geni desiderate vengono attivate e si verifica la loro espressione. E quindi, le cellule dei tessuti biologici producono le stesse sostanze e svolgono funzioni simili, per le quali è previsto questo processo. Da questo punto di vista, la differenziazione cellulare è un effetto diretto di fattori molecolari (citochine) sull'espressione dell'informazione genetica.
Recettori di membrana
Le cellule dello stesso tessuto hanno un insieme simile di recettori di membrana, la cui presenza è controllata dai T-killer del sistema immunitario. La perdita di un recettore cellulare del tipo desiderato o l'espressione di un altro, non destinato ad una determinata localizzazione per il rischio di oncogenesi, provoca un'aggressione cellulare diretta contro il “violatore”. Il risultato sarà la distruzione della cellula, la cui differenziazione non ha seguito le regole previste dall'influenza dei messaggeri intercellulari di regolatori specializzati.
Differenziazione immunitaria
Le cellule immunitarie hanno speciali molecole recettoriali chiamate cluster di differenziazione. Questi sono i cosiddetti marcatori, che possono essere utilizzati per comprendere le condizioni in cui si sono sviluppati gli immunociti e per quali scopi sono destinati. Subiscono un lungo e complesso processo di differenziazione, in ogni fase del quale vengono eliminati e distrutti gruppi di linfociti che hanno sviluppato un numero insufficiente di recettori, o nella loro interazione conanticorpi rilevati "non conformità".
Gruppi cellulari e tessuti
La maggior parte delle cellule del corpo si divide in due durante la riproduzione mitotica. Nella sua fase preparatoria, l'informazione genetica viene raddoppiata, dopodiché si formano due cellule figlie con un insieme simile di geni. Non solo le parti attive dei cromosomi sono soggette a copia, ma anche quelle coniugate. Pertanto, nei tessuti, le cellule differenziate dopo la divisione danno origine a due nuove cellule figlie che hanno materiale genetico simile all'insieme somatico completo dei cromosomi. Tuttavia, non sono in grado di differenziarsi in altre cellule, poiché non possono migrare naturalmente verso altre condizioni dell'habitat, cioè verso altri messaggeri di differenziazione.
Crescita della popolazione cellulare
Subito dopo la divisione di due cellule figlie, ricevono uno speciale set di organelli che hanno ereditato dalla madre. Questi più piccoli elementi funzionali sono già preparati per svolgere i compiti necessari in un dato tessuto biologico. Pertanto, la cellula figlia deve solo aumentare il volume delle cavità del reticolo endoplasmatico e aumentare le dimensioni.
Inoltre, l'obiettivo dello sviluppo cellulare è ottenere un adeguato apporto di nutrienti e ossigeno legato. Per fare ciò, in caso di carenza di ossigeno o di energia, rilascia fattori di angiogenesi nello spazio intercellulare. Nuovi vasi capillari spuntano lungo queste ancore, che alimenteranno il gruppo.celle.
Il processo di aumento delle dimensioni, ottenimento di un adeguato apporto di ossigeno e substrati energetici e di espansione degli organelli intracellulari con un aumento del tasso di produzione di proteine è chiamato crescita cellulare. È alla base della crescita di un organismo multicellulare ed è regolato da numerosi fattori di proliferazione. Ad un certo punto, al raggiungimento della dimensione massima, tramite un segnale dall'esterno o per coincidenza, la cellula cresciuta si dividerà nuovamente a metà, aumentando ulteriormente le dimensioni del tessuto biologico e dell'organismo nel suo insieme.
Differenziazione mesodermica
Come chiara dimostrazione della differenziazione delle cellule staminali e dei loro "discendenti" più sviluppati, dovremmo considerare la trasformazione dello strato germinale mesodermico del corpo umano. Dal mesoderma, un gruppo di cellule staminali con la stessa struttura e che si sviluppano in presenza di fattori di differenziazione, originano popolazioni cellulari come nefrotomo, somite, splancnotomo, mesenchima splancnotomale e canale paramesonefrico.
Da ciascuna di queste popolazioni si origineranno forme intermedie di differenziazione, che daranno poi origine alle cellule di un organismo adulto. In particolare, dal somite si sviluppano tre gruppi cellulari: miotomo, dermatomo e sclerotomo. Le cellule del miotomo daranno origine a cellule muscolari, sclerotomo - cartilagine e ossa e dermatomo - tessuto connettivo della pelle.
Il nefrotomo dà origine all'epitelio dei reni e dei vasi deferenti e l'epitelio uterino si differenzierà dal canale paramesonefricotubi e utero. Il fenotipo delle cellule dello splancnotomo sarà preparato da fattori di differenziazione per la loro trasformazione in mesotelio (pleura, pericardio e peritoneo), miocardio, corteccia surrenale. Il mesenchima dello splancnotomo è il materiale di partenza per lo sviluppo delle popolazioni cellulari del sangue, del tessuto muscolare connettivo e liscio, dei vasi sanguigni e delle cellule microgliali.
La crescita delle cellule in queste popolazioni, la loro divisione e differenziazione multipla è la base per supportare la vitalità di un organismo multicellulare. Questo processo è anche chiamato istogenesi - lo sviluppo dei tessuti dai precursori cellulari come risultato della loro differenziazione e trasformazione del fenotipo in accordo con l'influenza di fattori extracellulari che regolano il loro sviluppo.
Differenziazione delle cellule vegetali
Le funzioni di una cellula vegetale dipendono dalla loro posizione, così come dalla presenza di modulatori e soppressori della crescita. L'embrione di una pianta nella composizione dei semi non ha aree vegetative e germinali, e quindi, dopo la germinazione, deve svilupparle, che è necessario per la riproduzione e la crescita. E fino a quando non arriverà il momento favorevole per la sua germinazione, rimarrà dormiente.
Dal momento in cui viene ricevuto il segnale di crescita, le funzioni delle cellule vegetali inizieranno a realizzarsi insieme ad un aumento delle dimensioni. Le popolazioni cellulari deposte nell'embrione attraverseranno una fase di differenziazione e si trasformeranno in vie di trasporto, parti vegetative, strutture germinali.
