Дистанційне навчання 10 - В

Тема уроку: Ріст і розвиток клітин.

Фактори, які на них впливають

    Розвиток організму відбувається завдяки двом процесам: клітинної проліферації — розростанню тканин унаслідок багаторазового поділу клітин та диференціації — утворенню різних клітин з початково однорідних.

Диференціація клітин зазвичай відбувається після проліферації. Клітини, які швидко розвиваються, є, як правило, малодиференційованими. Високодиференційовані клітини зазвичай утрачають здатність до проліферації. Проліферацію, як і ріст, стимулюють різні гуморальні фактори, зокрема фактори росту.

Проліферація забезпечує ріст і диференціювання тканин у процесі індивідуального розвитку, забезпечує безперервне відновлення клітин і внутрішньоклітинних структур. У разі ушкоджень органів і тканин за допомогою проліферації усувається утворений дефект і нормалізується порушена функція. Іноді проліферація може виникати внаслідок порушень гормональних впливів і призводити до збільшення органа. Внаслідок проліферації клітин, що втратили здатність диференціюватися в клітини того чи іншого органа, розвивається пухлина.

Джерелом проліферації є недиференційовані (стовбурові) клітини тканини, які, періодично зазнаючи розподілу і подальшого диференціювання, поступово перетворюються на специфічні клітини цієї тканини і виконують характерну для неї функцію. Стовбурові клітини наявні в усіх тканинах під час їх ембріонального розвитку і зберігаються в багатьох тканинах зрілих організмів. Стовбурові клітини мають ряд характерних особливостей:

• утворюють клітинну популяцію, яка сама себе підтримує;

• рідко поділяються;

• стійкі до дії шкідливих факторів;

• у деяких тканинах вони є плюрипотентними (можуть стати джерелом розвитку декількох видів диференційованих клітин). Проліферація активується за двома механізмами:

• зменшення в тканині концентрації речовин — інгібіторів проліферації;

• поява або збільшення вмісту в тканині стимуляторів клітинного поділу — факторів росту.

Проліферація клітин здійснюється шляхом їх розподілу. Деякі органи і тканини (кровотворна, волокниста сполучна, кісткова тканина; епідерміс, епітелій слизових оболонок) мають дуже високу здатність до проліферації клітин; інші — помірну (скелетний м’яз, підшлункова, слинна залози та ін.), треті — майже зовсім позбавлені цієї здатності (ЦНС, міокард). В останній групі відновлення ушкодження й нормалізація функцій після перенесених хвороб відбувається за рахунок проліферації внутрішньоклітинних структур у збережених клітинах, які при цьому збільшуються в розмірах.

Диференціація — це поява відмінностей між клітинами, утворення спеціалізованих клітин і тканин. Диференціація є незворотним процесом. Диференційовані клітини містять такий самий набір генів (генотип), як і недиференційовані. Проте, переважна більшість генів неактивні, заблоковані. У процесі диференціації, з одного боку, включаються гени, під дією яких клітина має перетворитися на певний один тип, а з іншого — пригнічувати ті гени, які могли б спрямувати її по іншому шляху диференціації. Отже, відмінності між клітинами, які мають однаковий набір генів, визначає диференціальна активність генів.

Диференціація клітин відбувається, починаючи з ранніх стадій ембріогенезу, і продовжується формуванням тканин. Під час диференціації настають зміни в цитоплазмі клітин унаслідок її взаємодії з ядром. Проте, найбільш помітною є морфологічна диференціація (зміни внутрішньої та зовнішньої будови).

2. Старіння та смерть клітин

Ознаками старіння клітин організму людини є:

1) Морфологічні ознаки:

• зменшення й ущільнення ядра;

• стирання меж між клітинами;

• утворення вакуолей у цитоплазмі;

• збільшення кількості амітозів.

2) Фізико-хімічні ознаки:

• збільшення дисперсності колоїдів цитоплазми та ядра;

• збільшення в’язкості цитоплазми та каріоплазми;

• більш легка коагуляція внутрішньоклітинних білків у разі дії на них спирту, розчинів солей.

3) Біохімічні ознаки:

• накопичення в цитоплазмі оранжево-жовтого пігменту ліпофусцину — продукту окиснення ненасичених ліпідів;

• зменшення вмісту води в клітині;

• зниження активності ферментів;

• збільшення вмісту холестерину;

• зменшення вмісту білка лецитину.

4) Функціональні ознаки:

• знижується інтенсивність внутрішньоклітинного дихання;

• пригнічується біосинтез білка;

• зміна здатності реагувати на зовнішні стимули (ефект дії факторів росту та гормонів зменшується, дія токсинів, антибіотиків, радіації, теплового шоку — збільшується).

За старіння клітин відбувається незворотне блокування клітинного циклу. Пригнічується активність деяких генів. Разом зі втратою здатності до поділу клітини втрачають здатність до суттєвого оновлення.

Є кілька теорій, що пояснюють старіння:

1) Молекулярні механізми — старіння відбувається внаслідок пошкодження макромолекул активними формами Оксигену (зокрема, вільними радикалами). це так звана «вільнорадикальна теорія старіння».

2) Теорія соматичних мутацій — пошкодження ДНК та накопичення соматичних мутацій із часом.

3) Накопичення змінених білків — унаслідок зниження репарації білків з віком. Наслідком цього є хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона та катаракта.

4) Мітохондріальна теорія — зниження забезпечення клітин енергією внаслідок уповільнення розмноження мітохондрій у високодиференційваних клітинах.

5) Теломерна теорія — старіння пов’язане зі втратою теломер на кінцях хромосом після певної кількості клітинних поділів. Це відбувається через відсутність ферменту теломерази, який зазвичай синтезується лише в зародкових та стовбурових клітин. У дорослих організмів теломераза синтезується в клітинах, що мають часто поділятися, однак більшість соматичних клітин її не виробляють.

6) Епігенетична теорія — внаслідок повільної втрати маркерів репресованого хроматину. Це може бути пов’язано з диференціюванням клітин в організмі.

Існують і інші теорії старіння. Ймовірніше за все, старіння клітин і організму одночасно викликає кілька причин. Пошук нових даних триває.

https://www.youtube.com/watch?v=6zoQ5ASqgsk

https://www.youtube.com/watch?v=e0b89B28rB0

Завдання: Які причини порушення клітинного циклу та їхні наслідки?