Клітинний робочий цикл

Поява клітинної системи тваринного організму бере свій початок після запліднення яйцеклітини і формування зиготи. Зигота вступає в процес дроблення, внаслідок чого з’являється велика кількість бластомерів без виражених ознак дифференцировки. Бластомери до періоду їх кількісного накопичення не подають ознак високої спеціалізації. І тільки після стадії кількісного накопичення настає період якісних змін. У цей час починає активно працювати генетичний апарат бластомеров, надаючи окремим групам клітин імпульс якісно різного шляхи їх розвитку, що призводить до формування всіляких щодо подальшої спеціалізації зачатків: нервова трубка, хорда, парієтальних і вісцеральний листки зародка, між якими формується мезодерма.

Важливим завданням сучасної морфології є поглиблення наших знань про механізми, за допомогою яких здійснюється взаємний вплив окремих клітин або їх груп один на одного. До їх числа відноситься механізм, за допомогою якого здійснюється координоване рух великих пластів клітин, необхідний для виникнення морфологічних структур, характерних для послідовних стадій розвитку. Дуже слабо досліджені фактори, що визначають агрегацію клітин, їх розташування в шарах і характер координації рухів цих верств як єдиного цілого.

Враховуючи, що в процесі розвитку відбувається обмеження потенцій зародкових клітин і виникнення нових специфічних властивостей, пов’язаних зі зміною регуляторних властивостей, що йдуть від їх генетичного апарату, потрібно розглядати взаємодію подібних клітин один з одним як першорядний чинник розвитку. Для розуміння процесів диференціювання слід чітко уявляти собі процеси, що відбуваються між генетичним апаратом і цитоплазмою як в одній взятій клітині, так і при формуванні тканинних систем, які часом зазнають різної якості спеціалізацію спочатку однотипних клітин. Ймовірно, генетичний апарат зародкового осьового органу має еволюційно закріплені ділянки регулювання клітинним складом окремо взятого тканинного освіти і здатністю обмежувати їх кількість.

Стає абсолютно очевидним, що кожна з новопосталих, високодиференційованих структур в тканинному освіті закодована за часом при формуванні плоду.

Вивчення генетичних аспектів розвитку відкриває багатообіцяючі перспективи для розуміння і управління нормальними і патологічними процесами як у зародку, так і в дорослому організмі. Вже не здаються неймовірними уявлення про успішне лікування вроджених дефектів у всіх їх різноманітних і психологічних проявах – за умови, що будуть відкриті механізми реалізації генетичної інформації, механізми клітинної диференціювання та специфіки роботи клітин в тканинах дорослого організму (мається на увазі ритм, інтенсивність і тривалість існування ).

Зростання зародка можна розглядати як синтез нової цитоплазми, що відбувається одночасно з розвитком і приводить до збільшення загальної маси. Зростання відбувається, природно, в силу постійної проліферації тканинних структур, поєднаної з дифферен-цировка цих клітин.

Диференціація здійснюється при взаємодії ядра і цитоплазми. Відповідно до цього поданням до будь-який конкретний момент активно функціонує лише один ген або група генів, тоді як інші перебувають в неактивному стані. Таким чином, упорядковану послідовність процесів диференціювання і поступальний хід розвитку можна пояснити диференціальним проявом дії генів. Існує механізм, за допомогою якого ядро впливає на процеси розвитку і диференціювання. Синтез білка, в якому беруть участь в рівній мірі ядро і цитоплазма, з усією чіткістю переконує нас у цьому. ДНК і синтезується під її контролем специфічний білок представляють два крайніх ланки в системі ген-білок, а процес трансляції здійснюється за допомогою комплексу «інформаційна РНК – рибосома». Гени детермінують синтез специфічних білків, які, в свою чергу, створюють відповідне середовище, що в кінцевому підсумку і забезпечує процес диференціювання.

Диференціальне дію генів може забезпечити синтез різних білків в різний час. Якщо це саме так, то активація і інактивація генів регулюють їх прояв, причому найважливішим елементом є сам механізм активації / інактивації.

Деякі гени або безпосередньо впливають на інші, або цей вплив здійснюється через нехромосомной речовини. Ген-регулятор контролює групу тісно пов’язаних з ним структурних генів, звану опероном. Структурні гени оперона визначають порядок амінокислот у білку. Якщо вони блоковані, вони не можуть служити матрицею для синтезу інформаційної РНК. Ген-регулятор здійснює свою дію за допомогою синтезу специфічних ре-сорів. Однак величина наборів генів, які повинні експрес-сіроваться в клітинах одного типу, щоб віддиференціювати їх від клітин іншого типу в тому ж організмі, ще не встановлена. Невідомо також, яка кількість генів необхідно для забезпечення основних життєвих функцій, загальних для всіх клітин. Велике число структурних генів експресується на певних стадіях розвитку. Деякі з них – загальні для всіх стадій і в певних тканинах. Ці відмінності між ймовірними стадіями розвитку або всілякими тканинами відносно експресії генів лежать в основі їх функціональної диференціювання. У спеціалізації, яка відбувається під час розвитку, бере участь диференціальна експресія тисяч генів у вигляді м-РНК.

Ця експресія супроводжується зміною складу м-РНК, що синтезується ядрами клітин, претерпевающих диференціювання. Якщо диференціальне дію генів викликається факторами, локалізованими в ядрі, яке регулює діяльність гена-оператора – це оперон. Середа клітини і генетичний матеріал взаємодіє через репрессори. Репрессор може активізуватися специфічним продуктом обміну речовин в клітині, що викликає «запуск» гена-оператора, і знаходяться під його контролем структурним геном.

Синтез будь-якого ферменту може контролюватися шляхом репресії кінцевими продуктами. На нього здатні впливати і продукти субстрату, тобто фермент утворюється тільки в присутності специфічного субстрату. Останній процес називається індукцією. У цитоплазмі є цитоплазматические компоненти, здатні направляти функцію ядра.

Вплив цитоплазми на ядро досягає такого ступеня, що воно визначає специфічні типи синтезу м-РНК. Цитоплазма надає регулюючу дію на ядерну активність, – швидше за все, на рівні транскрипції. Відомі випадки специфічної транскрипції генів при диференціювання.

Сформовані під певним генетичним управлінням, тканинні системи вже на перших етапах свого існування повинні підтримувати свій клітинний склад, зберігаючи при цьому еволюційно вироблену специфічну генетичну основу в ході тривалої диференціювання і взаємини ядерного генетичного матеріалу і цитоплазми.

Таким інструментом стає клітинний розподіл, в ході якого материнська клітина витрачає всі свої матеріальні засоби для формування двох дочірніх клітин, забезпечуючи при цьому наступність у генетичному плані своєї видової приналежності.

Посилання на основну публікацію