Развитие многоклеточного организма

Зигота содержит полный набор генов будущего организма, т.е. обладает всеми его потенциями (тотипотентна). Многоклеточный организм развивается из одноклеточной зиготы в результате множества митозов и последующей дифференцировки клеток.

В эмбриональных тканях растений и животных все клетки одинаковы, все они синтезируют разнообразные вещества (прежде всего белки) для интенсивного роста и последующих делений. Позднее клетки развиваются по-разному, т.е. происходит их дифференцировка: эмбриональная клетка превращается в клетку с иной специализацией.

Диффференцировка клеток – возникновение клеточного разнообразия из более или менее однородных клеток исходного зачатка.

При дифференцировке наследственная информация передается дочерним клеткам полностью, т.е. потенции клетки не утрачиваются, а лишь подавляются. Клетки разных тканей организма имеют одинаковый кариотип, количество ДНК и нуклеотидные последовательности в ней (обеспечивается благодаря механизму митоза).

Различия (морфологические и физиологические) между генетически одинаковыми клетками организма связаны с реализацией в них разных потенций.

В растительной клетке, приобретающей зеленую окраску, «включаются» гены, ответственные за синтез ферментов, участвующих в построении хлорофилла, в одревесневающей клетке – гены, ответственные за синтез лигнина.

В геноме большинства позвоночных имеется по меньшей мере 10000 тканеспецифичных генов, и в клетках любого конкретного типа активность почти всех этих генов репрессирована.

90% м-РНК разных клеток одного организма одинаковы (считываются с умеренно повторяющихся нуклеотидных последовательностей) - несут информацию о структурных белках клетки (мембранных, белках органелл и др.).

10-15% м-РНК специфичны для той или иной ткани (считываются с уникальных нуклеотидных последовательностей).

Т.о., основной механизм клеточной дифференцировки - дифференциальная экспрессия генов - включение одной информации при одновременном выключении другой.

Способы дифференциальной экспрессии:

· альтернативный сплайсинг (главный),

· перевод участков хромосом в состояние гетерохроматина,

· переход ДНК из правозакрученной формы (В) в левозакрученную (Z) (подавляет формирование нуклеосом и облегчает транскрипцию).

Все ли гены сохраняют способность к реализации своей информации?

Опыты, проведенные над растениями и животными, показали, что прошедшая длительный путь дифференцировки соматическая клетка моркови способна развиваться в полноценный организм.

У животных отдельные соматические клетки после стадии бластулы, как правило, не способны развиваться в целый нормальный организм, но их ядра, будучи пересажены в цитоплазму овоцита или яйцеклетки, начинают вести себя соответственно той цитоплазме, в которой они оказались. Предполагается, что цитоплазма активирует ядро, которое в результате образует новые материалы для цитоплазмы. Эта новая цитоплазма будет по-иному взаимодействовать с ядром, и таким образом цикл будет повторяться.

Кроме того, было показано, что чем старше стадия зародыша-донора, из клеток которого брали ядро для пересадки, тем в меньшем проценте случаев развитие оказывалось полностью завершенным. Таким образом, соматические клетки, становясь дифференцированными, по-видимому, утрачивают способность обеспечивать полное развитие организма.

Морфогенез – необратимый процесс организации дифференцированных клеток в ткани и органы в ходе онтогенеза.

Рост - увеличение массы и объема организма в результате преобладания анаболических реакций над катаболическими.

Способы роста:

1. Ауксентичный – рост путем увеличения размеров клеток.

Это редкий тип роста, характерный для животных с постоянным числом клеток (круглые черви).

2. Пролиферационный – рост путем размножения клеток.

2 формы:

Ø Мультипликативный – обе клетки, возникшие при делении материнской клетки, снова вступают в деление. Число клеток растет в геометрической прогрессии.

Такой рост очень эффективен, поэтому в чистом виде почти не встречается или очень быстро заканчивается (например, в эмбриональном периоде).

Ø Аккреционный – после каждого последующего деления снова делится лишь одна из клеток, другая прекращает деление. Число клеток растет линейно.

Типы роста:

· Неограниченный - продолжается на протяжении всего онтогенеза, вплоть до смерти (растения, рыбы из позвоночных);

· Ограниченный – рост до взрослого состояния.

· Прерывистый – рост только после линьки (членистоногие с нерастяжимым наружным скелетом).

Дата добавления: 2015-05-10