Дифференцированное состояние

Многоклеточные растения и животные состоят из самых разных клеток, имеющих характерную морфологию и выполняющих специализированные функции. Эта специализация возникает на разных стадиях эмбрионального развития. Она поддерживается автономно либо проявляется в ответ на специфические межклеточные контакты или внеклеточные стимулы. Так или иначе, фенотипическое разнообразие клеток обусловливается дифференциальным характером экспрессии генов, приводящим к накоплению и распространению различных генных продуктов. Одна из ключевых проблем биологии развития заключается в следующем каков механизм дифференциальной экспрессии генов в клетках, содержащих по существу одинаковый геном Мы знаем, что установление и поддержание дифференцированного состояния осуществляются, в частности, путем регуляции транскрипции. Так, в клетках одного типа транскрипция определенных генов регулируется совершенно одинаковым специфическим образом на протяжении всей жизни организма, начиная с эмбрионального уровня (разд. В.З.ж). Гены, [c.61]

Наиболее известный факт, говорящий о существовании клеточной памяти,-это стойкое сохранение дифференцированного состояния клеток во взрослом организме (см. гл. 16). Благодаря клеточной памяти неделящиеся клетки (например, нейроны) сохраняют свои характерные особенности, а делящиеся передают их потомкам. Однако дифференцировка, проявляющаяся внешне,-это обычно лишь последний этап длительного процесса. Благодаря клеточной памяти стимулы, направляющие клетку на тот или иной путь дифференцировки, могут оказывать свое действие значительно раньше. Например, в сомитах некоторые клетки на очень раннем этапе специализируются как предшественники мышечных клеток, а затем мигрируют из сомитов в те участки, где будут формироваться конечности (подробнее см. в разд. 15.9.3). Эти предшественники еще не содержат больших количеств специализированных сократительных белков, характерных для зрелых мышечных волокон они даже внешне не отличаются от других клеток зачатка конечности, которые происходят не из сомитов. Только через несколько дней они приобретают внешние признаки дифференцировки и начинают интенсивно синтезировать специфические мышечные белки. Остальные клетки будущей конечности, расположенные здесь же, дифференцируются в элементы соединительной ткани. Следовательно, выбор программы развития в мышечную клетку или же в соединительнотканную клетку произошел задолго до того, как это проявилось во внешней диффереицировке. Вероятно, эта программа была записана в клетках в виде менее явных химических изменений. [c.75]

Достоверного ответа на этот вопрос пока нет. Существует целый ряд дискретных самоподдерживающихся альтернативных состояний, в одно из которых клетка может в конце концов перейти. Если множество одинаковых клеток находится в одинаковом окружении, то все они, вероятно, придут в одно и то же конечное дифференцированное состояние. Если же на них будет воздействовать пространственный градиент какого-то внешнего фактора, часть клеток может начать дифференцироваться в одном направлении, а другая часть-в другом. В отношении любого существенного (для дифференцировки) средового фактора клетки обладают некоторой пороговой чувствительностью и после надпорогового воздействия направляются по одному пути развития, а в случае подпорогового воздействия-по другому. Могло бы даже существовать несколько пороговых уровней для одного внешнего фактора, так что один такой фактор мог бы определять несколько выборов [c.92]

Следует подчеркнуть, что такие модуляции дифференцированного состояния имеют ограниченное значение сохранение свойств эпидермиса не полностью зависит от сигналов окружения. Например, эпидермис языка, совмещенный при пересадке с дермой уха, сохраняет свойства эпидермиса языка. Кроме того, хотя с переменой места эпидермальные клетки могут изменять свою специализацию, они остаются эпидермальными даже в совершенно чужеродном окружении. Когда суспензию эпидермальных клеток, приготовленную из хвоста крысы, инъецируют под капсулу почки той же крысы, клетки растут там и образуют эпидермальные пузырьки с волосяными фолликулами и сальными железами, так же как на поверхности тела. [c.135]

Вкусовые почки служат одним из наиболее выразительных примеров состояния дифференцировки, зависящего от постоянного взаимодействия между клетками. Эти крохотные структуры, с помощью которых мы ощущаем сладкое, кислое, соленое и горькое, образуются главным образом в эпителии верхней стороны языка. Каждая почка состоит приблизительно из 50 клеток, которые по форме легко отличить от окружающих эпителиальных клеток (рис. 164). Удлиненные клетки вкусовой почки, расположенные наподобие дощечек в бочонке, проходят через всю толщу эпителия, образуя маленькое отверстие (вкусовую пору), выходящее наружу. Как полагают, именно через эту пору должны проникать внутрь молекулы вещества, вызывающего вкусовое ощущение. Во вкусовой почке можно различить клетки двух типов-бледные и темные. Эти клетки неизвестным пока образом действуют как вкусовые рецепторы. Сенсорные импульсы передаются в мозг по нервным волокнам, пронизывающим вкусовую почку и оканчивающимся на ее клетках. Если нерв перерезать, вкусовые почки полностью исчезают. Регенерация нервных волокон приводит к тому, что дифференцированное состояние эпителиальных клеток изменяется и из них формируются новые вкусовые почки. Можно индуцировать образование вкусовых почек даже на таком участке эпителия, где их [c.135]

Мы рассмотрели, как клетки в тканях разного типа поддерживают свое дифференцированное состояние, как образуются новые клетки взамен утраченных, как перестраивается и обновляется внеклеточный матрикс. Но почему клетки различных типов постепенно не перемешиваются, почему не нарастает хаос Почему структура в целом не искажается, не изменяет своих пропорций, по мере того как старые элементы заменяются новыми [c.180]

Поддержание дифференцированного состояния [1] [c.150]

Конечность удобно описывать, пользуясь тремя осями проксимодисталь-нон (направление от основания к кончику), передне-задней (от большого пальца к мизинцу ) и дорсовентральной (под прямым углом к двум первым). По-видимому, для каждой оси существует отдельный механизм, который определяет соотаетствующую позиционную информацию. Таким образом, клеткам мезенхимы можно приписать позиционные значения в трехмерной системе координат, и от этих значений, как полагают, зависит выбор дифференцированного состояния клеток в каждом участке тем самым определяется строение скелета и других тканей. Мы будем рассматривать в основном передне-заднюю н проксимодистальную оси, так как касающийся их материал лучше всего изучен. [c.97]

Дифференцированное состояние может видоизменяться под влиянием клеточного окружения [1, 3] [c.152]

Четыре главных тина мышечных клеток можно далее подразделить на разные подтипы, каждый из которых имеет свои особенности. Но мы сосредоточим свое внимание на клетках скелетных мышц с их интересным механизмом развития, необычным способом репарации повреждений и поразительной снособностью видоизменяться в дифференцированном состоянии. [c.190]

Поддержание дифференцированного состояния 150 [c.497]

В области параметров, где x>x J= - -Ayl , полная точечная модель (11.58) является триггерной, т. е. содержит три стационарных состояния (два из которых устойчивы). Это означает, что каждая отдельная клетка может суш,ествовать в дифференцированном состоянии. Можно сказать, что в этой области параметров дифференциация должна осуществляться вне зависимости от морфогенеза. [c.246]

Согласно этой модели, существуют четыре класса генов гены-продуценты гены-рецепторы, сцепленные с генами-продуцентами и способные индуцировать транскрипцию при воздействии активаторов, которые кодируются генами-интеграторами гены-сенсоры, которые служат участками посадки агентов (возможно, гормонов), модулирующих характер экспрессии генома. Эта модель согласуется с данными эмбриологии например, она учитывает возможность индукции одним геном изменений в ходе дифференцировки, а также интегрированное действие ряда генов в установлении определенного дифференцированного состояния. Модель предусматривает возможность взаимодействия генов на различных уровнях интеграции. Однако за 10 лет существования данной модели было получено слишком мало экспериментальных фактов в ее пользу. [c.131]

Мы мало знаем о том, с какими изменениями иа молекулярном уровне связана детерминация. Представляется вероятным, что мы здесь имеем дело со стабильными состояниями генной экспрессии, которые не изменяются даже после клеточного деления. Трудно представить себе, каким образом различия в активности генов могут сохраняться в ходе репликации ДНК и Последующего цитокинеза, ио передача дифференцированного состояния через повторные клеточные деления хорошо установлена для животных клеток. [c.477]

Проводились также патоморфологическое исследование органов и определение их относительной массы. Для выявления возможных скрытых изменений, возникающих в процессе воздействия яда, а также способности организма к адаптации применяли нагрузку тем же ядом в дозе 1600 мг/кг (Lima ). Для дифференцирования состояния адаптации и временной компенсации патологического процесса, помимо нагрузки, учитывали естественные физиологические колебания средних величин у контрольных животных, сопоставляли состояния различных органов и систем, а также функциональные изменения с содержанием яда в организме. [c.122]

Рис. 17.12. Изменение продукции специапизпропанных белков в ходе эмбриогенеза 1 — предифференциропанное состояние 2 — протодифферен-цированное состояние (стадия I) 3 — дифференцированное состояние (стадия II) 4 — дефинитивное состояние (стадия III) а, б, в—переходы

Дифференцированный статус клетки наследуется. Это можно четко показать, например, в экспериментах с культурами эпителиальных клеток, образующих пигментный слой сетчатки (рис. 16 2). Поскольку специализация этих клеток проявляется в выработке ими темно-коричневых гранул меланина, следить за состоянием их дифференцировки нетрудно. Клетки шгментного эпитепм можно вьщелить из сетчатки куриного эмбриона и выращивать в культуре, где они размножаются и образуют клоны. Одиночные клетки, взятые из эти клонов, неизменно дают субклоны, состоящие из подобных же клеток пигментного эпителия. Таким способом дифференцированное состояние можно поддерживать более чем в 50 клеточных поколениях. [c.132]

Внеклеточный матрикс, секретнруемын клеткой, помогает поддерживать ее дифференцированное состояние [3] [c.133]

Поскольку внеклеточный материал влияет на дифференцировку, на нее должны влиять и окружающие клетки, секретирующие этот материал. МеМУ хондроцитами, видимо, существует кооперативное взаимодействие, т.е. оИ побуждают друг друга к синтезу хрящевого матрикса фибробласты же действуют как антагонисты, подавляя дифференцировку хондроцитов. Поэтому нельзя считать, что дифференцированное состояние клетки поддерживаегся полностью автономно. [c.134]

Известны и другие примеры глубоких изменений дифференцированного состояния. Например, если у взрослого тритона удалить хрусталик глаза, то некоторая часть клеток пигментного эпителия радужки изменяет свои свойства и превращается в хрусталик. Такого рода изменение называют передифферен-цировкой или метаплазией. Однако подобные случаи являются исключением Обычно нормальные клетки не переходят из одного полностью дифференцированного состояния в другое, резко отличающееся от него, хотя у опухолевых клеток такие переходы иногда наблюдаются. [c.136]

Поразительная устойчивость дифференцированного состояния больишн-ства клеток не казалась бы столь загадочной, если бы такие клетки действительно утрачивали гены, не подлежащие экспрессии. Но, как уже говорилось выше, это не так большая часть дифференцированных клеток сохраняет полный геном. Мы смогли бы лучше понять механизм, в норме препятствующий метаплазии, еста бы удалось найти какое-то необычное воздействие, которое приводило бы к изменению дифференцированного состояния. Уже известно несколько таких воздействий, эффективных в отношении клеток определенного типа. [c.136]

Мышечные волокна приводятся в действие нервами, и описанная выше специализация бьша бы бесполезной, если бы каждому типу мышцы не соответствовал определенный характер импульсации в их двигательных нервах. Как же осуществляется это согласование, при котором аксоны, побуждающие мышцу к длительному сокращению, иннервируют красные волокна, а аксоны, передающие команды для быстрого ритмического сокращения, иннервируют белые волокна Ответ можно получить в опытах с двумя соседними мышцами-медленной и быстрой-в конечности крысы (рнс. 16-44). Нервы этих двух мышц перерезают и затем перекрещивают так, что каждый нерв врастает в мышцу не соответствующего ему типа и иннервирует ее. После этого свойства мышц изменяются быстрая становится медленной, а медленная-бы-строй. Очевидно, нервы диктуют мышцам выбор дифференцированного состояния. Какие бы другие различия ии существовали между этими двумя нервами, во всяком случае ясно, что онн подают сигналы разного типа. Медленный нерв передает главным образом растянутые залпы импульсов, повторяющихся в каждом залпе с низкой частотой, а быстрый -короткие залпы с высокой частотой импульсов. Эти типы импульсации можно воспроизводить, перерезав нерв и стимулируя мышцу непосредственно через вживленные металлические электроды. Мышца, ис1 сственно стимулируемая таким способом в течение нескольких недель, при подаче медленных сигналов становится медленной, а при подаче быстрых сигналов-быстрой. Таким образом, очевидно, что характер электрической стимуляции определяет картину зкспрессии генов в мышечной клетке. Это еще один пример модуляции дифференцированного состояния изменения в генной экспрессии незначительны и обратимы, и мышечное волокно остается мышечным волокном, хотя могут измениться его миозин, содержание миоглобииа и набор ферментов метаболизма. [c.174]

Переход клетки in vitro из дифференцированного состояния к дедифференцировке и активным клеточным делениям обусловлен изменением активности генов (эпигеномной изменчивостью). Активирование одних генов и репрессирование других приводит к изменению в белковом составе клеток. В каллусных клетках Появляются специфические белки и одновременно исчезают или уменьшаются в количестве белки, характерные для фотосинтезирующих клеток листа. У двудольных растений процесс репрессии и дерепрессии генов, лежащий в основе дедифференцировки, происходит легче, чем у однодольных. [c.86]

Вместе с тем известно, что ядро соматической клетки обладает полной генетической информацией о данном организме, и если создать условия для реализации этой информации, то можно получить практически неограниченное число генетических копий (клонов) определенной особи. Поскольку ядра большинства соматических клеток находятся в дифференцированном состоянии, то эту задачу на первом этапе решали, используя эмбриональные клетки на определенной стадии развития зародыша, когда еще не произошла их дифференциация. Пересадка ядер (бластомеров) в зрелые ооциты дает такую возможность, потому что цитоплазма ооцитов содержит специфические факторы, способные репро-граммировать пересаженное ядро и запускать программу развития нового эмбриона. [c.216]

Действительно, несколько контрольных элементов /ас-оперона, изображенных на фиг. 240, дают возможность бактериальной клетке существовать в альтернативных дифференцированных состояниях. Например, если в среду добавить индуктор Ya -оперона, такой, как ИПТГ, в очень низкой кон- центрации, то в клетках Е. [c.517]

Наиболее известное доказательство существования клеточной намятистойкое сохранение дифференцированного состояния клеток во взрослом организме (см. разд. 13.4.1). Благодаря клеточной памяти стимул, направивший клетку на тот или иной путь дифференцировки, может оказывать свое действие на ее потомков. Некоторые клетки сомитов позвоночных специализируются как предшественники мышечных клеток на очень ранних стадиях развития и мигрируют из сомитов в различные части тела, в том числе в области формирования конечностей все это сложное поведение определяется серией решений, принятых клетками значительно раньше, а именно до и во время гаструляции (см разд. 16.6.5). Эти клетки-предшественники еще не содержат большого количества сократительных белков, характерных для зрелых мышечных волокон они даже внешне не отличаются от других клеток зачатка конечности, имеющих иное происхождение. Только через несколько дней они приобретают внешние признаки, характерные для дифференцированных мышечных клеток и начинают интенсивно синтезировать специфические для этих клеток белки. Остальные клетки будущей конечности, расположенные здесь же, дифференцируются в элементы соединительной ткани. Следовательно, выбор программы развития (т.е. станет ли клетка мышечной или клеткой соединительной ткани) происходит задолго до того, как проявляются внешние нризнаки дифференцировки. Вероятно, эта программа записана в клетках в виде трудно уловимых химических модификаций (в данном случае, по-видимому, происходит активация первичного специфического для мышиных клеток регуляторного гена - см. разд. 10.1.8). [c.81]

Таким образом, почти каждая ткань - это сложная смесь клеток многих типов, которые, находясь в одних и тех же условиях, тем ие мепее сохраняют свои различия. Более того, оргаиизация этой смеси клеток должна сохраняться несмотря на то, что в большинстве тканей взрослого организма клетки ненрерывно отмирают и заменяются новыми. Это сохранение формы и функций ткани возможно в основном благодаря двум фундаментальным свойствам клеток. Клеточная память (разд. 10.3) позволяет диффереицироваииым клеткам автономно поддерживать присущий им характер специализации и передавать его дочерним клеткам. В то же время дифференцированные клетки любого тина постоянно чувствуют свое окружение и приводят скорость своего размножения в соответствие с обстоятельствами. Внутриклеточные механизмы, предположительно отвечающие за клеточную память, обсуждались в гл. 10 способы ответа клеток на внешние сигналы были рассмотрены в гл. 12. А здесь, в этом предварительном разделе, касающемся поведения клеток в тканях, мы сделаем краткий обзор некоторых данных о стабильности и наследуемости дифференцированного состояния и посмотрим, в какой степепи это состояние может быть изменено под влиянием окружающей среды. [c.151]

Эпидермис - это многослойный эпителий, состояший в основном из кератииоцитов (называемых так потому, что характерной чертой их дифференцированного состояния является синтез кератина) (рис. 17-20). От слоя к слою эти клетки изменяют свой внешний вид. Самый глубокий из внутренних слоев образован базальными клетками. В основном именно эти клетки делятся путем митоза. Пад базальными клетками находится несколько слоев более крупных шиповатых клеток (рис. 17-21). Такое название они получили благодаря своему виду на препаратах для световой микроскопии их многочисленные десмосомы с отходящими от них толстыми пучками кератиновых волокон едва различимы и выглядят как крошечные шипы на поверхности клеток. Выше шиповатых клеток лежит гонкий слой зернистых клеток (рис 17-20) он образует границу между внутренней метаболически активной зоной и самым наружным слоем, состоящим из мертвых клеток, в которых все внутриклеточные органеллы исчезли. Эти наружные клетки редугд1рованы до плоских чешуек, заполненных плотно упакованным кератином Па поверхности, обращенной к цитоплазме, плазматические мембраны чешуек и наружных зернистых клеток укреплены тонким (12 нм), жестким слоем [c.170]

Если дефектная клетка дает начало опухоли, она должна передать свою аномальность потомству, т. е. повреждение должно быть наследуемым. Поэтому первая проблема, с которой мы сталкиваемся при попытке понять сущность рака такова является ли этот наследуемый дефект результатом генетического изменения, т. е. изменения в последовательности нуклеотидов ДНК, или изменения эпигенетического, когда меняется картина экспрессии генов, но не первичная структура ДНК. Наследуемые эпигенетические сдвиги, отражающие память клеток (см. разд. 10.3 и 16.2.8), - это черта нормального развития, проявляющаяся в стабильности дифференцированного состояния (разд. 17.1.1) и в таких явлениях как инактивация Х-хромосомы (разд. 10.3.9), и нет никаких оснований сразу отвергать участие подобных процессов в возникновении рака. Для одного редкого и необычного вида рака - тератокарциномы (разд. 16.2.6)-действительно, существуют свидетельства в пользу эпигенетического нроисхождения. Тем не менее имеются серьезные основания думать, что большинство раковых опухолей вызваны именно генетическими изменениями (хотя энигенетические также могут вносить свой вклад в дальнейшее развитие болезни). Говоря конкретно, это означает, что в последовательности нуклеотидов ДНК клеток данной опухоли имеется скрытая аномалия, которую нередко удается выявить. Мы уже говорили о хроническом миелогенном лейкозе, подобные примеры нам будут встречаться и в дальнейшем. Однако из сказанного вовсе не следует, что генетическое изменение - это первый шаг. ведуший к раку. Более правильное утверждение состоит в том. что большинство канцерогенных агентов вызывает генетические изменения, и, наоборот, аген- [c.449]

Для непрерывного деления, растяжения и дифференциации клеток под влиянием ауксина необходим постоянный синтез новых белков. В период роста клетки белки используются для построения дополнительных компонентов цитоплазмы клетки, а при дифференциации требуются новые ферменты, участвующие в процессах, характерных только для дифференцированного состояния клетки. Было показано, что ауксин вызывает увеличение скорости синтеза белка путем повышения синтеза мРНК в ядре. Совместно с другими гормонами и регуляторами ауксин, вероятно, изменяет также тип образующейся мРНК, изменяя тем самым тип ферментов В 1клетке. В результате синтезируется больше ферментов, специфических в отношении роста и дифференциации клеток. Кроме того, синтезируется больше рибосом-ной РНК, чтобы удовлетворить повышенную потребность в ней, возникающую при синтезе белка. Мы еще не знаем, какие ферменты, синтезируемые под влиянием ауксина, индуцируют продолжительный рост клеток и их дифференциацию. Такие проблемы с трудом поддаются решению, однако постепенно мы будем все больше узнавать о деталях, связанных с ростом и дифференциацией клеток, и в конце концов сможем лучше представить себе, где следует искать ответы на нерешенные вопросы. [c.283]

При длительном усилении пролиферативной активности ткани и снижении степени дифференцировки составляющих ее клеток однозначно увеличивается активность систем, определяющих основные биологические характеристики делящихся клеток и являющихся более древними в эволюционном плане. Одновременно или несколько поз/ко в таких случаях снижается активность эволюциои-110 более молодых систем, связанных с ведущими признаками дифференцированного состояния клетки. [c.80]

Возвращаясь к фагу X, вспомним, что в его жизненном цикле есть две стадии, когда внеклеточные сигналы влияют на экспрессию генов. В обоих случаях главный объект воздействия-ген с1, но воспринимают и передают сигнал разные белки. В первом случае, при индукции лизогена УФ-облучением, белок Re А инактивирует репрессор. Во втором случае условия роста клеток в момент заражения влияют на активность белка СП, который должен включить транскрипцию гена с1 для установления лизогении. Другими словами, мы могли бы сказать, что в одном случае нарушается поддержание дифференцированного состояния, а в другом затронуто его уетановление. [c.81]

С другой стороны, Сато и его последователи [25] добились бессывороточного роста различных клеток, используя стандартные среды и заменяя сыворотку специфичным для данного клеточного типа набором гормонов, гормоноподобных ростовых факторов, транспортных белков и факторов, способствующих прикреплению и распластыванию клеток (табл. 3). При этом многие клетки сохраняли способность к синтезу характерных для дифференцированного состояния веществ. В качестве базовой используют разные среды, но чаше всего смесь F-I2 и DME (1 1). Это объясняется тем, что ассортимент питательных веществ F-I2 достаточен для удовлетворения клеточных потребностей, а количественную нехватку незаме- [c.57]

Для детектирования уровня экспрессии гена lif, устойчивые к 0418 клоны клеток линии R1 были проанализированы методом РТ-ПЦР, с использованием соответствующих праймеров (5GGG T T AG AATGTG 3 и 5G AG AGAGTG AGTG3). Было показано, что экспрессия гена lif обнаруживается в клонах с видимыми признаками морфологической дифференцировки. Возможно, что высокий уровень эндогенного LIF в трансфицированных клетках тормозит их пролиферативную активность и способствует переходу в дифференцированное состояние (Федченко и др., 2001). [c.298]

Процессы, происходящие во время днфференцировки клеток, в конце концов завершаются, и клетка достигает стационарного состояния зрелости, в котором непрерывно поддерлеивается ее метаболизм (конечно, за исключением таких клеток, как мертвые клетки ксилемы). Видимыми признаками дифференцированного состояния являются различия в строении клеточных стенок и некоторых цитоплазматических органелл, таких, как пластиды. Если вспомнить, что ряд тканей специфически приспособлен к выполнению определенных функций (фотосинтез, -секреция или запасание веществ), то становится очевидным, что дифференцировка должна также затрагивать некоторые стороны метаболизма. Такая дифференцировка почти наверняка должна быть связана с различиями в синтезе ферментов, что в свою очередь свидетельствует о сохранении между клетками различий в активности генов даже в зрелом состоянии. [c.472]

Как мы уже видели (с. 474), несложно на основе системы регуляции активности генов у бактерий построить модель, объясняющую устойчивость дифференцированного состояния, при котором постоянно экспрессируются определенные гены. Так, выше мы говорили о том, что экзогенный гормон, такой, как ци-токинин или гиббереллин, может, ио-видимому, активировать оперон для биосинтеза эндогенного гормона. Некоторые данные в пользу такой гипотезы были получены для привыкшего каллуса табака. Привыкшие ткани выращивали при 16 °С, когда синтез эндогенного цитокинина подавлен. В одной части куль- [c.478]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология