Дифференцировка эмбриональных клеток

Дифференцировка эмбриональных клеток

Министерство образования РФ

Санкт-Петербургский технологический институт

Кафедра молекулярной биотехнологии

Реферат

Тема: Дифференцировка эмбриональных клеток

Выполнил: Шилов С.Д. гр.295 курс 3

С-Петербург

2003 г.

Оглавление:

Введение ………………………………………………………………………………..3

Детерминация и дифференцировка….…………………………………………….3

Дробление яйцеклетки и образование бластулы ………………………………..4

Организационные центры развивающихся зародышей. Индукция …………..6

Феномен «мёртвых организаторов» ……………………………………………….7

Химический аспект изучения и дифференциации клеток и тканей…………...8

Теория полей .. ……………………………………………………………………….10

Заключение …………………………………………………………………………...12

Список использованной литературы ……………………………………………..13

Приложение …………………………………………………………………………..14

Введение:

Организм любого многоклеточного животного можно рассматривать как клон

клеток, образовавшихся из одной единственной клетки – оплодотворённого

яйца. Поэтому клетки тела, как правило, генетически идентичны, но

различаются по фенотипу: одни становятся мышечными клетками, другие –

нейронами, третьи – клетками крови и т.д. В организме клетки разного типа

расположены строго определённым упорядоченным образом, и благодаря этому

тело обладает характерной формой. Все признаки организма определяются

последовательностью нуклеотидов в геномной ДНК, которая воспроизводится в

каждой клетке. Все клетки получают одни и те же генетические «инструкции»,

но интерпретируют их с должным учётом времени и обстоятельств – так, чтобы

каждая клетка выполняла свою определённую специфическую функцию в

многоклеточном сообществе.

Многоклеточные организмы часто бывают очень сложными, но их построение

осуществляется при помощи весьма ограниченного набора различных форм

клеточной активности. Клетки растут и делятся. Они отмирают, соединяются

механически, создают силы, позволяющие им передвигаться и изменять свою

форму, они дифференцируются, то есть начинают или прекращают синтез

определённых веществ, кодируемых геномом, они выделяют в окружающую среду

или образуют на своей поверхности вещества, влияющие на активность соседних

клеток. В этом реферате я попытаюсь объяснить, каким образом реализация

различных форм клеточной активности в нужное время и нужном месте приводят

к образованию целостного организма.

Детерминация и дифференцировка:

Самые важные понятия в эспериментальной эмбриологии – понятия

дифференциация и детерминации, отражающие основные явления преемственности,

последовательности процессов развития организма. В онтогенезе непрерывно

происходят процессы дифференциации, то есть появляются новые и новые

изменения между разными участками зародыша, между клетками и тканями,

возникают разные органы. По сравнению с исходной в развитии яйцеклеткой

организм кажется необычайно сложным. Дифференцировка – это такое

структурное, биохимическое или иное изменение развития организма, при

котором относительно однородное превращается во всё более различное,

касается ли это клеток (цитологическая дмференциация), тканей

(гистологическая дифференциация) или органов и и организма в целом, идёт

речь о морфологических или о физиологических изменениях. При выявлениии

причинного механизма тех или иных дифференцировок употребляется термин

детерминация. Детерминацированной называют часть зародыша с того момента,

когда она несёт в себе специфические причины своего дальнейшего развития,

когда она может развиваться путём самодифференцировке в соответствии со

своим проспективным развитием. Согласно Б.И. Балинскому детерминацией надо

называть устойчивость начавшихся процессов дифференциации, их тенденцию

развиваться в намеченном направлении, не смотря на изменение условий,

необратимость прошедших изменений.

Тело животного построено из сравнительно небольшого количества

легкоразличимых типов клеток – примерно из 200. Различия между ними столь

ясны потому что, в дополнение к многочисленным белкам, необходимым любой

клетке организма, клетки разных типов синтезируют свой собственный набор

специализировнных белков. В клетках эпидермиса образуется керотин, в

эритроцитах – гемоглобин, в клетках кишечника – пищеварительные ферменты и

т.д. Может возникнуть вопрос: не объясняется ли это просто тем, что клетки

обладают разными наборами генов? Клетки хрусталика могли бы, например,

утратить гены кератина, гемоглобина и тд, но сохранить гены кристаллинов;

или же в них могло бы избирательно увеличиваться число копий кристаллиновых

генов путём аплификаций. Однако это не так, целый ряд исследований

показывает что клетки почти всех типов содержат один и тот же полный геном,

который был в оплодотворённом яйце. По-видимому, клетки различаются не

потому что содержат различные гены, а потому что они экспрессируют разные

гены. Активность генов подвержена регуляции: они могут включаться и

выключаться.

Наболее убедительные данные от том, что несмотря на видимое изменение

клеток при их дифференцировке, сам геном остаётся у них неизменным, были

полученны в опытах с пересадкой ядер в яйца амфибий. Ядро яйца

предварительно разрушают, облучая ультрафиолетом, и микропипеткой

пересаживают ядро дифференцированной клетки, например, из кишечника, в

оплодотворённое яйцо. Таким образом можно проверить, содержит ли ядро

дифференцированной клетки полный геном, равноценный геному оплодотворённого

яйца и способный обеспечить нормальное развитие зародыша. Ответ оказался

положительным; в этих опытах удавалось вырастить нормальную лягушку,

способную производить потомство.

Дробление яйцеклетки и образование бластулы:

Многими путями происходила эволюция животных. Очень разнообразны и

специфичны связи развивающихся организмов со средой. Несмотря на это и

несмотря на большие особенности в морфологии и физиологии дробления у

разных видов животных, дробление яйцеклетки у большинства организмов

совершается сходным периодом развития, именуемым бластулой (от греческого

blaste, blastos – росток, зачаток). Это один из многочисленных показателей

общности происхождения животного мира и один из примеров параллелизма в

эволюционном развитии структур. Но это не значит, что зародыши всех

животных совершенно одинаково устроены на стадии бластулы; наоборот, наряду

с основными общими чертами имеются и существенные различия бластул разных

животных. В зависимотси от многих причин дробящееся яйцо в общем сохраняет

свою первоначальную сферическую форму, а бластомеры могут оказывать очень

большое давление друг на друга, приобретать многогранную форму и не

оставлять между собой никаких щелей; при этом образуется морула –

совокупность делящихся клеток, напоминающая ежевичную ягоду с большей или

меньшей полостью внутри, заполненной продуктами жизнедеятельности клеток.

(рис. 1) Эта полость называется полостью дробления или в честь учёного Бэра

в первые её описавшей – бэровской полостью. По мере деления клеток полость

постепенно увеличивается и превращаяется в полость бластулы, называемой

бластоцелием. Клетки ограничивающие бластоцелий образуют эпителиальный

слой.

[pic]

рис.1

После того как клетки бластулы сформировали эпителиальный слой, наступает

время для координированных движений – гаструляции. Эта радикальная

перестройка ведёт к превращению полого клеточного шарика в многослойную

структуру, обладающую центральной осью и двусторонней симметрией. По мере

развития у животного должны определиться передний и задний концы тела,

брюшная и спинная стороны и серединная плоскость симметрии, разделяющая

тело на правую и левую половины. Такая полярность складывается на очень

ранней стадии развития зародыша. В результате сложного процесса инвагинации

(впячивания) (рис.1) значительный участок эпителия перемещается с наружной

поверхности внутрь зародыша, образуя первичную кишку. Последующее развитие

будет определяться взаимодействиями внутреннего, наружного и среднего

слоёв, создающихся при гаструляции. После процесса гаструляции наступает

процесс органогенеза – это локальное изменение определённых участков того

или иного зародышевых пластов, и образование зачатка. При этом подчас

невозможно выделить какой-то главенсьвующий вид клеточного материала, от

которого бы зависел механизм развития органа.

Организационные центры развивающихся зародышей. Индукция.

В своих пытах Шпеман срезал у зародыша тритона на стадии ранней гаструлы

всю верхнюю половину (анимальное полушарие) и переворачивал её на 180° и

снова сращивал. В результате образовывалась нервная пластинка на том же

месте где и должна была быть, но не из нормального клеточного материала, а

из эктодермального слоя. Шпеман решил, что в этом районе распространяется

какое-то влияние, которое заставляет клетки эктодермального слоя

развиваться по пути развития нервной пластинки, то есть индуцирует её

образование. Эту область он назвал организационным центром, а сам материал,

Страницы: 1, 2