Cilvēka organismā ir izolēti vairāk nekā 200 šūnu veidi, kuriem katram ir vienāds iedzimtais kods. Tie visi vispirms attīstījās no vienšūnu un pēc tam daudzšūnu embrija, kas nedaudz vēlāk sadalījās trīs dīgļu slāņos. No katras tās daļas izveidojušies ķermeņa audi, kuros atrodas aptuveni vienāda tipa šūnas. Tajā pašā laikā gandrīz visi no tiem attīstījās no vienas un tās pašas priekšgājēju grupas. Šo procesu sauc par šūnu diferenciāciju. Tā ir lokāla šūnas pielāgošana reālajām organisma vajadzībām, tās iedzimtajā kodā ieprogrammēto funkciju īstenošana.
Šūnu un audu raksturojums
Ķermeņa somatiskajām šūnām ir viena un tā pati hromosomu kopa neatkarīgi no funkcionālā mērķa. Tomēr tie atšķiras pēc fenotipa, kas izskaidrojams ar to sagatavošanos dažādu vietējo uzdevumu veikšanaibioloģiskie audi. Fenotips ir noteiktas ģenētiskās kopas izpausmes rezultāts noteiktā vidē. Un dažādos apstākļos šūnas ar vienu un to pašu ģenētisko materiālu attīstās atšķirīgi, tām ir dažādas morfoloģiskās īpašības un tās veic noteiktas funkcijas.
Augsti attīstītam organismam tas ir nepieciešams, lai veidotos daudzi audi, kas veido tā orgānus. Šajā gadījumā audi tiek izveidoti no viendabīgas stumbra prekursoru grupas. Šo procesu sauc par šūnu diferenciāciju. Šī ir notikumu ķēde, kuras mērķis ir palielināt šūnu populāciju saskaņā ar iepriekš noteiktiem ķermeņa bioloģisko audu augšanas un attīstības kritērijiem. Tas ir organisma augšanas un daudzšūnu organizācijas pamatā.
Diferencēšanas būtība
Raugoties no molekulārās bioloģijas, šūnu diferenciācija ir process, kurā tiek aktivizētas dažas hromosomu daļas un deaktivizētas citas. Tas ir, hromosomu sekciju kompakta iesaiņošana vai attīšana, kas padara tās pieejamas iedzimtas informācijas lasīšanai. Konjugētā stāvoklī, kad gēni ir iepakoti heterohromatīnā, nolasīšana nav iespējama, un paplašinātā formā vajadzīgās ģenētiskā koda sadaļas kļūst pieejamas ziņotāja RNS un tai sekojošai ekspresijai. Tas nozīmē, ka šūnu diferenciācija ir tāda paša veida hromatīna iepakojuma nestingri regulēta tipizēšana.
Citokīni un vēstneši
Tā rezultātā šūnu grupa tika diferencēta par identiskāmapstākļos un kam ir līdzīgas morfoloģiskās pazīmes, notiek identisku hromosomu sekciju depriralizācija. Un starpšūnu kurjeru, vietējo šūnu diferenciācijas regulatoru iedarbības laikā tiek aktivizētas vēlamās gēnu sadaļas un notiek to ekspresija. Un tāpēc bioloģisko audu šūnas ražo tās pašas vielas un veic līdzīgas funkcijas, kurām šis process tiek nodrošināts. No šī viedokļa šūnu diferenciācija ir molekulāro faktoru (citokīnu) virzīta ietekme uz ģenētiskās informācijas izpausmi.
Membrānas receptori
Tā paša audu šūnām ir līdzīgs membrānas receptoru kopums, kuru klātbūtni kontrolē imūnsistēmas T-killers. Vēlamā tipa šūnu receptora zudums vai cita, kas nav paredzēta konkrētai lokalizācijai, ekspresija onkoģenēzes riska dēļ izraisa mērķētu šūnu agresiju pret “pārkāpēju”. Rezultāts būs šūnas iznīcināšana, kuras diferenciācija neatbilda noteikumiem, ko paredz starpšūnu vēstnešu ietekme no specializētiem regulatoriem.
Imūnā diferenciācija
Imūnajām šūnām ir īpašas receptoru molekulas, ko sauc par diferenciācijas kopām. Tie ir tā sauktie marķieri, ar kuriem var saprast, kādos apstākļos attīstījās imunocīti un kādiem nolūkiem tie ir paredzēti. Tajos notiek ilgstošs un sarežģīts diferenciācijas process, kura katrā posmā tiek likvidētas un iznīcinātas limfocītu grupas, kurām ir izveidojies nepietiekams receptoru skaits, vai arī to mijiedarbībā arantivielas konstatētas "neatbilstība".
Šūnu grupas un audi
Lielākā daļa ķermeņa šūnu mitotiskās vairošanās laikā sadalās divās daļās. Sagatavošanas posmā ģenētiskā informācija tiek dubultota, pēc tam veidojas divas meitas šūnas ar līdzīgu gēnu komplektu. Kopēšanai tiek pakļautas ne tikai aktīvās hromosomu daļas, bet arī konjugētās. Tāpēc audos diferencētas šūnas pēc dalīšanās rada divas jaunas meitas šūnas, kurām ir ģenētiskais materiāls, kas līdzīgs visam somatiskajam hromosomu komplektam. Tomēr tie nespēj diferencēties citās šūnās, jo tie nevar dabiski migrēt uz citiem biotopa apstākļiem, tas ir, uz citiem diferenciācijas vēstnešiem.
Šūnu populācijas pieaugums
Tūlīt pēc divu meitas šūnu dalīšanās viņi saņem īpašu organellu komplektu, ko viņi mantojuši no mātes. Šie mazākie funkcionālie elementi jau ir sagatavoti nepieciešamo uzdevumu veikšanai konkrētajā bioloģiskajā audā. Tāpēc meitas šūnai tikai jāpalielina endoplazmatiskā tīkla dobumu apjoms un jāpalielina izmērs.
Arī šūnu attīstības mērķis ir iegūt atbilstošu barības vielu un saistītā skābekļa piegādi. Lai to izdarītu, skābekļa vai enerģijas bada gadījumā tas atbrīvo angioģenēzes faktorus starpšūnu telpā. Gar šiem enkuriem izaug jauni kapilārie trauki, kas pabaros grupu.šūnas.
Izmēru palielināšanas procesu, pietiekamu skābekļa un enerģijas substrātu piegādi un intracelulāro organellu paplašināšanos ar palielinātu olb altumvielu ražošanas ātrumu sauc par šūnu augšanu. Tas ir daudzšūnu organisma augšanas pamatā, un to regulē daudzi proliferācijas faktori. Kādā brīdī, sasniedzot maksimālo izmēru, pēc signāla no ārpuses vai nejaušības dēļ izaugušā šūna atkal sadalīsies uz pusēm, vēl vairāk palielinot bioloģisko audu un visa organisma izmērus.
Mezodermālā diferenciācija
Kā uzskatāmu cilmes šūnu un to attīstītāko "pēcnācēju" diferenciācijas demonstrējumu jāapsver cilvēka ķermeņa mezodermālā dīgļu slāņa transformācija. No mezodermas - cilmes šūnu grupas ar vienādu struktūru un attīstās diferenciācijas faktoru klātbūtnē, rodas tādas šūnu populācijas kā nefrotoms, somīts, splanhnotoms, splanhnotomālais mezenhīms un paramezonefriskais kanāls.
No katras šādas populācijas radīsies starpposma diferenciācijas formas, kas vēlāk radīs pieauguša organisma šūnas. Jo īpaši no somīta attīstās trīs šūnu grupas: miotoma, dermatoma un sklerotoma. No miotomas šūnām veidosies muskuļu šūnas, no sklerotomas – skrimšļiem un kauliem un no dermatomas – ādas saistaudi.
Nefrotoms veido nieru un asinsvadu epitēliju, un dzemdes epitēlijs atšķirsies no paramezonefriskā kanālacaurules un dzemde. Splanhnotomu šūnu fenotips tiks sagatavots pēc diferenciācijas faktoriem to pārvēršanai mezotēlijā (pleirā, perikardā un vēderplēvē), miokardā, virsnieru garozā. Splanhnotoma mezenhīms ir izejmateriāls asins, saistaudu un gludo muskuļu audu, asinsvadu un mikroglia šūnu populāciju attīstībai.
Šūnu augšana šajās populācijās, to daudzkārtēja dalīšanās un diferenciācija ir pamats daudzšūnu organisma dzīvotspējas atbalstam. Šo procesu sauc arī par histoģenēzi - audu attīstību no šūnu prekursoriem to diferenciācijas un fenotipa transformācijas rezultātā saskaņā ar ārpusšūnu faktoru ietekmi, kas regulē to attīstību.
Augu šūnu diferenciācija
Augu šūnas funkcijas ir atkarīgas no to atrašanās vietas, kā arī no augšanas modulatoru un slāpētāju klātbūtnes. Auga embrijam sēklu sastāvā nav veģetatīvās un dīgšanas zonas, un tāpēc pēc dīgtspējas tam tās ir jāattīsta, kas ir nepieciešamas vairošanās un augšanas procesā. Un līdz brīdim, kad pienāks dīgtspējai labvēlīgs laiks, tas paliks snaudošs.
No brīža, kad tiek saņemts signāls par augšanu, augu šūnu funkcijas sāks realizēt, palielinoties izmēram. Šūnu populācijas, kas atrodas embrijā, izies diferenciācijas fāzi un pārveidosies par transporta ceļiem, veģetatīvām daļām, dīgļu struktūrām.
