V človeškem telesu je bilo izoliranih več kot 200 vrst celic, od katerih ima vsaka enako dedno kodo. Vsi so se razvili najprej iz enoceličnega in nato večceličnega zarodka, ki se je nekoliko kasneje razdelil na tri zarodne plasti. Iz vsakega njegovega dela so se razvila tkiva telesa, kjer se nahajajo približno enake vrste celic. Hkrati so se skoraj vsi razvili iz iste skupine predhodnikov. Ta proces se imenuje diferenciacija celic. To je lokalna prilagoditev celice resničnim potrebam telesa, izvajanje funkcij, programiranih v njeni dedni kodi.
Karakterizacija celic in tkiv
Somatske celice telesa imajo enak nabor kromosomov, ne glede na funkcionalni namen. Razlikujejo pa se po fenotipu, kar je posledica njihove pripravljenosti za opravljanje različnih lokalnih nalog vbiološka tkiva. Fenotip je rezultat izražanja določenega genetskega niza v določenem okolju. In pod različnimi pogoji se celice z enakim genskim materialom razvijajo različno, imajo različne morfološke značilnosti in opravljajo specifične funkcije.
To potrebuje zelo razvit organizem za tvorbo številnih tkiv, ki sestavljajo njegove organe. V tem primeru nastanejo tkiva iz homogene skupine predhodnikov stebla. Ta proces se imenuje diferenciacija celic. To je veriga dogodkov, katerih cilj je rast celične populacije po vnaprej določenih merilih za rast in razvoj bioloških tkiv telesa. Je osnova za rast organizma in njegove večcelične organizacije.
Bistvo diferenciacije
Z vidika molekularne biologije je diferenciacija celic proces aktiviranja nekaterih delov kromosomov in deaktivacije drugih. To je kompaktno pakiranje ali odvijanje delov kromosomov, zaradi česar so na voljo za branje dednih informacij. V konjugiranem stanju, ko so geni pakirani v heterokromatin, je branje nemogoče, v razširjeni obliki pa postanejo želeni deli genetske kode na voljo za prenosno RNA in kasnejšo ekspresijo. To pomeni, da je diferenciacija celic nestrogo regulirano tipkanje iste vrste embalaže kromatina.
Cytokini in messengers
Kot rezultat, se je skupina celic diferencirala v identičnepogojev in s podobnimi morfološkimi značilnostmi pride do despriralizacije enakih delov kromosomov. In med izpostavljenostjo medceličnim prenašalcem, lokalnim regulatorjem celične diferenciacije, se aktivirajo želeni deli genov in pride do njihove ekspresije. In zato celice bioloških tkiv proizvajajo enake snovi in opravljajo podobne funkcije, za katere je ta proces predviden. S tega vidika je diferenciacija celic usmerjen učinek molekularnih faktorjev (citokinov) na izražanje genetskih informacij.
Membranski receptorji
Celice istega tkiva imajo podoben nabor membranskih receptorjev, katerih prisotnost nadzorujejo T-morilci imunskega sistema. Izguba celičnega receptorja želene vrste ali izražanje drugega, ki zaradi nevarnosti onkogeneze ni namenjen določeni lokalizaciji, povzroči usmerjeno celično agresijo proti »kršilcu«. Rezultat bo uničenje celice, katere diferenciacija ni sledila pravilom, ki jih predvideva vpliv medceličnih sporočil specializiranih regulatorjev.
Imunska diferenciacija
Imunske celice imajo posebne receptorske molekule, imenovane diferenciacijski grozdi. To so tako imenovani markerji, s katerimi lahko razumemo pogoje, pod katerimi so se imunociti razvili in za kakšne namene so namenjeni. So podvrženi dolgemu in zapletenemu procesu diferenciacije, v katerem se na vsaki stopnji izločijo in uničijo skupine limfocitov, ki so razvile nezadostno število receptorjev, ali v njihovi interakciji zprotitelesa, zaznana "neskladnost".
celične skupine in tkiva
Večina telesnih celic se med mitotično reprodukcijo razdeli na dva dela. V pripravljalni fazi se genetska informacija podvoji, nato pa nastaneta dve hčerinski celici s podobnim naborom genov. Kopiranju niso podvrženi le aktivni deli kromosomov, ampak tudi konjugirani. Zato v tkivih diferencirane celice po delitvi povzročijo dve novi hčerinski celici, ki imata genetski material, podoben celotnemu somatskemu nizu kromosomov. Vendar se ne morejo diferencirati v druge celice, saj se ne morejo naravno preseliti v druge habitatne razmere, torej v druge prenašalce diferenciacije.
Rast celične populacije
Takoj po delitvi dveh hčerinskih celic prejmejo poseben nabor organelov, ki so jih podedovali od matere. Ti najmanjši funkcionalni elementi so že pripravljeni za opravljanje potrebnih nalog v določenem biološkem tkivu. Zato mora hčerinska celica le povečati volumen votlin endoplazmatskega retikuluma in povečati velikost.
Prav tako je cilj razvoja celic pridobiti ustrezno oskrbo s hranili in vezanim kisikom. Za to v primeru kisikovega ali energijskega stradanja sprošča faktorje angiogeneze v medcelični prostor. Ob teh sidrih poženejo nove kapilarne žile, ki bodo hranile skupino.celice.
Proces povečevanja velikosti, pridobivanja ustrezne oskrbe s kisikom in energijskimi substrati ter širjenja znotrajceličnih organelov s povečano stopnjo proizvodnje beljakovin se imenuje rast celic. Je osnova za rast večceličnega organizma in ga uravnavajo številni proliferacijski dejavniki. V nekem trenutku, ko bo po signalu od zunaj ali po naključju dosegla največjo velikost, se bo zrasla celica ponovno razdelila na polovico, kar bo še povečalo velikost biološkega tkiva in organizma kot celote.
Mezodermalna diferenciacija
Kot jasen prikaz diferenciacije matičnih celic in njihovih bolj razvitih "potomcev" bi morali razmisliti o transformaciji mezodermalne zarodne plasti človeškega telesa. Iz mezoderme - skupine matičnih celic z enako strukturo in se razvijajo ob prisotnosti faktorjev diferenciacije, izvirajo celične populacije, kot so nefrotom, somit, splanhnotom, splanhnotomalni mezenhim in paramezonefrični kanal.
Iz vsake takšne populacije bodo izvirale vmesne oblike diferenciacije, ki bodo kasneje povzročile nastanek celic odraslega organizma. Zlasti se iz somita razvijejo tri celične skupine: miotom, dermatom in sklerotom. Miotomske celice bodo povzročile mišične celice, sklerotom - hrustanec in kosti ter dermatom - vezivno tkivo kože.
Nefrotom nastane epitelij ledvic in semenovoda, epitelij maternice pa se bo razlikoval od paramezonefričnega kanalacevi in maternice. Fenotip celic splanhnotoma bomo pripravili z diferenciacijskimi faktorji za njihovo transformacijo v mezotelij (plevra, perikard in peritonej), miokard, skorjo nadledvične žleze. Mezenhim splanhnotoma je izhodišče za razvoj celičnih populacij krvi, vezivnega in gladkega mišičnega tkiva, krvnih žil in mikroglijalnih celic.
Rast celic v teh populacijah, njihova večkratna delitev in diferenciacija je osnova za podporo sposobnosti preživetja večceličnega organizma. Ta proces imenujemo tudi histogeneza - razvoj tkiv iz celičnih predhodnikov kot posledica njihove diferenciacije in transformacije fenotipa v skladu z vplivom zunajceličnih dejavnikov, ki uravnavajo njihov razvoj.
Diferenciacija rastlinskih celic
Funkcije rastlinske celice so odvisne od njihove lokacije, pa tudi od prisotnosti modulatorjev in zaviralcev rasti. Zarodek rastline v sestavi semen nima vegetativnih in zarodnih območij, zato jih mora po kalitvi razviti, kar je potrebno za razmnoževanje in rast. In dokler ne pride ugoden čas za njegovo kalitev, bo ostal v mirovanju.
Od trenutka, ko je prejet signal za rast, se bodo funkcije rastlinskih celic začele uresničevati skupaj s povečanjem velikosti. Celične populacije, ki se nahajajo v zarodku, bodo šle skozi fazo diferenciacije in se preoblikovale v transportne poti, vegetativne dele, zarodne strukture.
