Спеціалізація клітин вищих організмів

Багатоклітинні організми складаються із клітин, що тією чи іншою мірою відрізняються за будовою і функціями, наприклад у дорослої людини близько 230 різних типів клітин. Всі вони є нащадками однієї — зиготи (у випадку статевого розмноження) — і набувають відмінностей внаслідок процесу диференціації. Диференціація у переважній більшості випадків не супроводжується зміною спадкової інформації клітини, а забезпечується лише шляхом регулювання активності генів, специфічний характер експресії генів успадковується під час поділу материнської клітини зазвичай завдяки епігенетичним механізмам. Проте є винятки: наприклад, при утворенні клітин специфічної імунної системи хребетних відбувається перебудовування деяких генів, еритроцити ссавців повністю втрачають всю спадкову інформацію, а статеві клітини — її половину.

Відмінності між клітинами на перших етапах ембріонального розвитку з'являються, по-перше, внаслідок неоднорідності цитоплазми заплідненої яйцеклітини, через яку під час процесу дроблення утворюються клітини, що різняться за вмістом певних білків та РНК, по-друге, важливу роль відіграє мікрооточення клітини — її контакти з іншими клітинами та середовищем.

Диференціюючись, клітини втрачають свої потенції, тобто здатність давати початок клітинам інших типів. Із тотипотентих клітин, до яких належить зокрема зигота, може утворитись цілісний організм. Плюрипотентні клітини (наприклад клітини бластоцисти) мають можливість диференціюватись у будь-який тип клітин організму, але з них не можуть розвинутись позазародкові тканини, а отже і нова особина. Клітини, які здатні дати початок тільки обмеженій кількості інших тканин називаються мультипотентними (стовбурові клітини дорослої людини), а ті, які можуть відтворювати тільки собі подібні — уніпотентними. Багато із остаточно диференційованих клітин (наприклад нейрони, еритроцити) повністю втрачають здатність до поділу і виходять з клітинного циклу.

У деяких випадках диференціація може бути зворотною, протилежний до неї процес називається дедиференціація. Він характерний для регенерації, але інколи може відбуватись патологічно, як етап злоякісної трансформації клітини.

Розвиток метаболічних реакцій.

Залежно від джерела вуглецю, який споживають живі організми, вони поділяються на автотрофів і гетеротрофів.

Автотроф и (від грецьк. autos – сам; trophe – їжа, живлення) – живі організми, які використовують СО₂ як едине або головне джерело вуглецю для синтезу органічних сполук власних клітин. Залежно від джерела енергії поділяються на:

хемотрофи (хемолітоавтотрофи) – первинні живі істоти на нашій планеті. Джерело енергії – енергія хімічних перетворень неорганічних речовин (хемосинтезу). Це нітрифікуючі, тіонові, залізоокиснювальні, воденьокиснювальні бактерії та безбарвні сіркобактерії;

фотосинтезуючі – використовують енергію сонячного світла.

Гетеротрофи (від грецьк. heteros – інший) – живі організми, які використовують органічні сполуки як джерело вуглецю. Поділяються на дві групи:

метатрофи (сапрофіти) – використовують відмерлі залишки інших організмів – гнилісні бактерії, актиноміцети, гриби, дріжджі;

паратрофи (паразити).

До процесів, на які витрачається енергія живих організмів, належать:

1). синтез речовин для росту і репарації, наприклад синтез білків;

2). активний транспорт речовин до клітини та з неї проти градієнтів дифузії;

3). фагоцитоз, піноцитоз, екзоцитоз;

4). електрична передача нервових імпульсів;

5). механічне скорочення м’язів, рух джгутиків та війок;

6). теплова енергія, що вивільняється під час дихання (підтримання постійної температури у птахів та ссавців);

7). біолюмінесценція – утворення світла живими організмами;

8). електричні розряди (деякі живі істоти).

Не дивлячись на велике розмаїття форм енергії, лише дві з них можуть бути спожиті клітинами живих організмів: світлова та хімічна. Частина з живих організмів, називані фототрофами (від грецьк. рhotos – світло), здатні використовувати для росту енергію світла (зелені рослини, пурпурні й зелені бактерії, ціанобактерії, деякі галобактерії й водорості). Інші організми, що мають назву хемотрофів (від грецьк. chemeia – хімія), одержують енергію в результаті окиснювання різних хімічних речовин.

Живі організми можна віднести до певної групи залежно від джерела енергії та вуглецю, які вони здатні споживати.

Дата добавления: 2014-11-20