Дифференцировка это в биологии кратко
Обновлено: 02.07.2024
ДИФФЕРЕНЦИРО́ВКА (дифференциация онтогенетическая), процесс приобретения клетками развивающегося зародыша устойчивых химич., морфологич. и функциональных различий; лежит в основе формирования специализированных тканей и органов. Д. наступает вслед за выбором клеткой направления пути развития – детерминацией . Число типов дифференцир. (специализированных) клеток возрастает по ходу эволюции многоклеточных организмов. Напр., у губок (примитивно организованных многоклеточных) имеется неск. десятков типов дифференцир. клеток, а у позвоночных животных и человека – неск. сотен (по миним. оценкам, а с учётом клеток, продуцирующих разные типы антител, – неск. миллионов). Примерами дифференцир. клеток у позвоночных животных и человека являются разл. типы мышечных, нервных, соединительнотканных, эпителиальных клеток. Д. постоянно обновляющихся клеток (клеток крови, эпителиальных) протекает у этих организмов и во взрослом состоянии.
возникновение различий между однородными клетками и тканями, изменения их в ходе развития особи, приводяшие к формированию специализир. клеток, органов и тканей. Д. лежит в основе морфогенеза и происходит в осн. в процессе зародышевого развития, а также в постэмбриональном развитии и в нек-рых органах взрослого организма, напр. в кроветворных органах то-типотентные стволовые кроветворные клетки дифференцируются в разл. клетки крови, а в гонадах первичные половые клетки — в гаметы. Д. выражается в изменении строения и функц. свойств (нервные клетки приобретают способность передавать нервные импульсы, железистые — секретировать соответств. вещества и т. д.). Гл. факторы Д.— различия цитоплазмы ранних эмбриональных клеток, обусловленные неоднородностью цитоплазмы яйца, и специфич. влияния соседних клеток — индукция. На ход Д. оказывают влияние гормоны. Мн. факторы, определяющие Д., ещё не известны. Под действием к.-л. фактора Д. сначала происходит детерминация, когда внеш. признаки Д. ещё не проявляются, но дальнейшее развитие ткани уже может происходить независимо от фактора, вызывающего Д. Обычно Д. необратима. Однако в условиях повреждения ткани, способной к регенерации, а также при злокачеств. перерождении клетки происходит частичная дедифференцировка. при этом возможны случаи приобретения дедифференцир. клетками способности к Д. в ином направлении (метаплазия). Молекулярно-генетич. основа Д.— активность специфических для каждой ткани генов. Хотя все соматич. клетки организма обладают одинаковым набором генов, в каждой ткани активна лишь часть генов, ответственных за данную Д. Роль факторов Д. сводится, т. о., к избират. активапии (включению) этих генов. Активность определ. генов приводит к синтезу соотв. белков, определяющих Д. Полагают, что решающую роль в определении формы клеток, пх способности к соединению друг с другом (см. АДГЕЗИЯ), их движениях в ходе Д. играют цитоске-лет и гликопротеидный комплекс клеточной мембраны — гликокаликс.
процесс возникновения различий между первоначально однородными клетками, в ходе которого образуются специализированные клетки, ткани и органы, способные выполнять в организме определённые функции. Таким образом, дифференцировка лежит в основе индивидуального развития многоклеточных организмов от оплодотворения яйцеклетки до формирования взрослой особи. У животных дифференцировка интенсивно происходит при зародышевом развитии, а также в постэмбриональный период, пока организм растёт и развивается. Клеточные дифференцировки идут и у взрослого организма, когда, напр., в кроветворных органах стволовые клетки дифференцируются в постоянно обновляющиеся клетки крови, а в половых органах первичные половые клетки – в гаметы. В отличие от животных, растения растут всю жизнь, и, следовательно, образование новых органов и тканей у них идёт до тех пор, пока они существуют. Эти процессы обеспечиваются образовательными тканями, или меристемами. Меристемы состоят из неспециализированных, внешне одинаковых клеток, которые в ходе многократных делений дифференцируются и дают начало различным тканям и органам растения.
Клеточные процессы дифференцировки определяются заключёнными в генах программами. Так как все соматические клетки развивающегося зародыша содержат одну и ту же генетическую информацию, возникновение из генетически однотипных клеток таких различно специализированных клеток, как, напр., клетки мозга, мышц, кожи у животных или клетки листьев и корней у растений, можно объяснить только работой в них различных генов или т.н. дифференциальной экспрессией (активностью) генов. Сложные молекулярные и клеточные механизмы, регулирующие включение и выключение разных генов и направляющие клетки по различным путям дифференцировки, изучены недостаточно.
Ранее считалось, что дифференцировка соматических клеток, особенно клеток высших животных, необратима. Однако успехи таких методов, как культура клеток и тканей и клонирование, показали, что в ряде случаев дифференцировка обратима: при определённых условиях из специализированной клетки можно вырастить полноценный организм.
Полезное
Смотреть что такое "ДИФФЕРЕНЦИРОВКА" в других словарях:
дифференцировка — и, ж. différencier, нем. differenzieren. устар. Действие по знач. гл. дифференицировать. Усовершенствования при нашей цивилизации клонятся все более и более к развитию только некоторых наших способностей, к развитию одностороннему, к… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
дифференцировка — 1. Процесс, в результате коего индивидуум перестает реагировать на те варианты стимула, после коих не предъявляются раздражители безусловные или подкрепляющие агенты, и воспроизводит поведенческие реакции лишь на те раздражители, кои продолжают… … Большая психологическая энциклопедия
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА — превращение в процессе индивидуального развития организма (онтогенеза) первоначально одинаковых, неспециализированных клеток зародыша в специализированные клетки тканей и органов … Большой Энциклопедический словарь
Дифференцировка — процесс превращения стволовых клеток в клетки, дающие начало какой либо одной линии клеток крови. Этот процесс приводит к образованию красных кровяных клеток (эритроцитов), тромбоцитов, нейтрофилов, моноцитов, эозинофилов, базофилов и лимфоцитов … Медицинские термины
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… … Википедия
дифференцировка — сущ., кол во синонимов: 2 • дифференциация (11) • дифференцирование (6) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
дифференцировка — ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА – процесс формирования специфических свойств у клеток в ходе индивидуального развития и появления различий между однородными клетками и тканями, приводящий к образованию специализированных клеток, тканей и… … Общая эмбриология: Терминологический словарь
дифференцировка — превращение в процессе индивидуального развития организма (онтогенеза) первоначально одинаковых, неспециализированных клеток зародыша в специализированные клетки тканей и органов. * * * ДИФФЕРЕНЦИРОВКА ДИФФЕРЕНЦИРОВКА, превращение в процессе… … Энциклопедический словарь
дифференцировка — differentiation дифференцировка. Лежащее в oснове морфогенеза , как правило, необратимое возникновение различий между изначально (у раннего эмбриона) однородными клетками с образованием специализированных клеток, тканей и… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ (от лат. differentia — разность) — 1) клеточная дифференциация (дифференцировка) — процесс образования из одной клетки (обычно зиготы) различных типов клеток. В основе ее лежит явление дифференциальной активности генов. В каждом типе клеток функционирует специфический набор генов, хотя их общее количество одинаково во всех клетках. В качестве регуляторов генной активности выступают различные регуляторные белки и гормоны; 2) филогенетическая дифференциация — разделение единого таксона на два или более (например, разделение вида на несколько популяций). Она способствует расширению ареала таксона и максимальному использованию им природных ресурсов; 3) морфологическая дифференциация — развитие в процессе эволюции у организмов разнокачественных структур, выполняющих различные функции. Последовательные ее этапы соответствуют основным уровням биологической организации.
Д. происходит в основном в процессе зародышевого развития, когда из одинаковых неспециализированных эмбриональных клеток образуются органы и ткани с различными по форме и функции клетками. Развивающийся зародыш дифференцируется сначала на зародышевые листки, затем на зачатки осн. систем и органов, далее - на большое число специализированных тканей и органов, характерных для взрослого организма. Д. происходит также в нек-рых органах взрослого организма (напр., из клеток костного мозга дифференцируются различные клетки крови). Часто Д. наз. и ряд последовательных изменений, претерпеваемых клетками одного типа в процессе их специализации (напр., в ходе Д. красных клеток крови эритробласты преобразуются в ретикулоциты, а те - в эритроциты). Д. выражается в изменении как формы клеток, их внутреннего и внешнего строения и взаимосвязей (напр., миобласты вытягиваются, сливаются друг с другом, в них образуются миофибриллы и т. д.; у нейробластов увеличивается ядро, появляются отростки, соединяющие нервные клетки с различными органами и между собой), так и их функциональных свойств (мышечные волокна приобретают способность сокращаться, нервные клетки - передавать нервные импульсы, железистые - сек-ретировать соответствующие вещества и т. д.).
Гл. факторы Д. - различия цитоплазмы ранних эмбриональных клеток, обусловленные неоднородностью цитоплазмы яйца, и специфич. влияния соседних тканей - индукция. На ход Д. оказывает влияние ряд гормонов. Мн. факторы, определяющие Д., ещё неизвестны. Д. может происходить только в клетках, к ней подготовленных. Действие фактора Д. вызывает сначала состояние латентной (скрытой) Д., или детерминации, когда внешние признаки Д. ещё не проявляются, но дальнейшее развитие ткани уже Может происходить независимо от побудительного фактора. Напр., Д. нервной ткани вызывается зачатком хор-домезодермы. Индукция же Д. возможна и совершается только в эктодерме зародыша на определённой стадии его развития. Обычно состояние Д. необратимо, т. е. дифференцированные клетки уже не могут утратить своей специализации. Однако в условиях повреждения ткани, способной к регенерации, а также при злокачественном её перерождении происходит частичная дедифференци-р о в к а, когда клетки утрачивают мн. признаки, приобретённые в процессе Д., и внешне напоминают малодифференцированные клетки зародыша. Возможны случаи приобретения дедифференциро-ванными клетками Д. в ином направлении (метаплазия).
Молекулярно-генетич. основа Д. -активность специфических для каждой ткани генов. В каждой клетке, в т. ч. и дифференцированной, сохраняется весь генетич. аппарат (все гены). Однако активна в каждой ткани лишь часть генов, ответственных за данную Д. Роль факторов Д. сводится, т. о., к строго избират. активации (включению) этих генов. Механизм такого включения интенсивно изучается. Активность определённых генов приводит к синтезу соответствующих белков, определяющих Д. Так, в эритробластах синтезируется специфич. белок красных кровяных клеток - гемоглобин, в мышечных клетках -миозин, в дифференцирующихся клетках поджелудочной железы - инсулин, трипсин, амилаза и др.; при Д. хрящевой или костной ткани синтезируются ферменты, обеспечивающие образование и накопление вокруг клеток мукополисахаридов хряща и солей кости. Предполагается, что решающую роль в определении формы клеток, их способности к соединению друг с другом, их движениях в ходе Д. играют белки клеточной поверхности.
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.
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.
- 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
- 3.1 Меристемы
- 3.2 Роль ауксинов
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.
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
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.).
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.
Читайте также: