дифференциация в биологии знаменует переход от слабо дифференцированного к высокодифференцированному состоянию. Этот процесс имеет особое значение во время развития оплодотворенной яйцеклетки в полноценный организм. Нарушения в процессе дифференциации могут привести к серьезным заболеваниям, таким как рак или пороки развития.
В чем отличие?
Биологическая дифференциация - это специализация недифференцированных стволовых клеток в дифференцированные клетки тела. Эти процессы играют особенно важную роль во время эмбриогенеза и последующего роста. Процессы дифференциации также важны для поддержания функций организма взрослых организмов.
Первоначально недифференцированные стволовые клетки все еще обладают способностью трансформироваться во все другие клетки организма. При этом в результате нескольких процессов дифференцировки возникают специализированные клетки тела, которые образуют различные органы и в конечном итоге теряют способность делиться.
Есть несколько типов стволовых клеток. Так называемые тотипотентные стволовые клетки все еще способны трансформироваться в полноценный организм. Плюрипотентные стволовые клетки, в свою очередь, могут дифференцироваться во все клетки организма. Однако они больше не могут развиться в отдельные организмы. Мультипотентные стволовые клетки уже развили определенную дифференцировку в определенную клеточную линию. Однако они все еще могут дифференцироваться во все другие клетки этой клеточной линии.
Функция и задача
Биологическая дифференциация - один из важнейших процессов в развитии организмов растений, животных или человека. Во время этого процесса, среди прочего, развиваются Клетки тела, которые все больше дифференцируются от оплодотворенной яйцеклетки, в несколько этапов.
Оплодотворенная яйцеклетка - это первая тотипотентная стволовая клетка, которая изначально подвергается делению на четыре равные клетки. Каждая из этих четырех клеток может развиться в полностью генетически идентичный организм. Когда достигается четырехклеточная стадия, формируется бластоциста, состоящая из плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток. Эти плюрипотентные стволовые клетки могут развиться в эктодерму, энтодерму и мезодерму трех зародышевых слоев на следующей стадии дифференцировки и, таким образом, представляют собой отправную точку для всех других клеток организма.
Однако, в отличие от тотипотентных стволовых клеток, они уже утратили способность развиваться в генетически идентичные независимые организмы.
Дальнейшие клеточные линии возникают из трех семядолей, которые изначально состоят из мультипотентных стволовых клеток. Мультипотентные стволовые клетки способны развиваться во все типы клеток соответствующей клеточной линии. Эти клетки больше не обладают способностью трансформироваться во все другие клетки организма, поскольку они уже достигли более высокой степени дифференцировки, чем плюрипотентные стволовые клетки.
У животных и людей процесс дифференциации связан с определенностью. Определение описывает установление однажды принятой специализации, посредством которой дальнейшее развитие клеточных линий передается эпигенетически. Конечно, клетки, которые уже были предварительно дифференцированы, будут дальше дифференцироваться в клетки соответствующей клеточной линии как часть их определения.
Вся генетическая информация каждой отдельной клетки идентична, но через экспрессию генов она вызывается по-разному в зависимости от типа клетки. Это означает, среди прочего, что в клетке печени, например, декодируется только генетическая информация о функции печени, а вся остальная информация остается непрочитанной.
На дифференциацию влияют различные внешние или внутренние факторы. Гормоны и факторы роста играют важную роль. Контакты клетки с соседними клетками также определяют направление дифференцировки.
При определенных условиях может произойти трансдетерминация. Изменено определение ячейки. Это особенно важно для заживления ран. Если клетки уже дифференцированы, они теряют свою дифференцировку в этих случаях и снова дифференцируются. Однако если этот процесс нарушен, может возникнуть рак.
Дифференциация необходима для того, чтобы организм вообще мог функционировать как единая биологическая система.
Болезни и недуги
Однако в контексте клеточной дифференцировки могут возникать нарушения, которые могут привести к порокам развития органов во время эмбриогенеза. Есть некоторые генетические заболевания с различными дисплазиями органов. Помимо пороков развития внутренних органов, внешний вид часто бывает дисгармоничным.
Однако есть и негенетические причины пороков развития органов. Одним из примеров является агенезия почек при отсутствии околоплодных вод. Поскольку человеческий эмбрион может развиваться только в околоплодных водах, нехватка места здесь приводит к неправильной дифференцировке органов, в результате чего страдают и другие органы и ткани.
Лекарства также могут нарушить процесс дифференцировки во время эмбриогенеза. Хорошо известным примером является седативное средство Контерган, которое привело к нарушению роста и развития плода на ранних сроках беременности. Это стало достоянием общественности в 1961 году с так называемым контергансандалом.
Однако также может случиться так, что клетки, которые уже дифференцировались, дедифференцируются, а затем бесконтрольно размножаются. Это ситуация с раком. Чем более развита дедифференцировка клеток, тем более злокачественна опухоль. Как уже упоминалось, дедифференцировка необходима в некоторых случаях, когда существует большая потребность в росте клеток. Это, в частности, касается заживления ран. Однако в этих процессах за дедифференцировкой следует дифференцировка клеток. Однако, если дифференцировать не удается, развивается рак.
Соматические мутации в клетках также могут влиять на гены, влияющие на дифференцировку. Следовательно, вероятность развития рака увеличивается с течением жизни.
