Inimese kehas on eraldatud enam kui 200 tüüpi rakke, millest igaühel on sama pärilik kood. Kõik nad arenesid esm alt ühe- ja seejärel mitmerakulisest embrüost, mis veidi hiljem jagunes kolmeks idukihiks. Igast selle osast on arenenud kehakuded, kus paiknevad ligikaudu sama tüüpi rakud. Samas arenesid peaaegu kõik välja samast eelkäijate rühmast. Seda protsessi nimetatakse rakkude diferentseerumiseks. See on raku lokaalne kohandamine keha tegelike vajadustega, selle pärilikku koodi programmeeritud funktsioonide rakendamine.
Rakkude ja kudede iseloomustus
Keha somaatilistel rakkudel on olenemata funktsionaalsest eesmärgist sama kromosoomikomplekt. Kuid nad erinevad fenotüübi poolest, mis on seletatav nende ettevalmistusega mitmesuguste kohalike ülesannete täitmiseksbioloogilised koed. Fenotüüp on konkreetse geneetilise komplekti ekspressiooni tulemus konkreetses keskkonnas. Ja erinevates tingimustes arenevad sama geneetilise materjaliga rakud erinev alt, neil on erinevad morfoloogilised omadused ja nad täidavad spetsiifilisi funktsioone.
Kõrgelt arenenud organism vajab seda paljude tema organite moodustavate kudede moodustamiseks. Sel juhul luuakse kuded tüve prekursorite homogeensest rühmast. Seda protsessi nimetatakse rakkude diferentseerumiseks. See on sündmuste ahel, mille eesmärk on kasvatada rakupopulatsiooni vastav alt keha bioloogiliste kudede kasvu ja arengu etteantud kriteeriumidele. See on organismi kasvu ja selle mitmerakulise organisatsiooni aluseks.
Eristamise olemus
Molekulaarbioloogia mõttes on rakkude diferentseerumine protsess, mille käigus aktiveeritakse mõned kromosoomiosad ja deaktiveeritakse teised. See tähendab kromosoomiosade kompaktset pakkimist või lahtikerimist, mis muudab need kättesaadavaks päriliku teabe lugemiseks. Konjugeeritud olekus, kui geenid on pakendatud heterokromatiini, on lugemine võimatu ja laiendatud kujul muutuvad soovitud geneetilise koodi lõigud kättesaadavaks messenger-RNA ja sellele järgneva ekspressiooni jaoks. See tähendab, et rakkude diferentseerumine on sama tüüpi kromatiinipakendite mitterangelt reguleeritud tüpiseerimine.
Tsütokiinid ja sõnumitoojad
Selle tulemusena eristus rühm rakke identsetekstingimustes ja millel on sarnased morfoloogilised tunnused, toimub kromosoomide identsete lõikude depriraliseerimine. Ja kokkupuutel rakkudevaheliste sõnumitoojate, rakkude diferentseerumise lokaalsete regulaatoritega aktiveeritakse soovitud geenilõigud ja toimub nende ekspressioon. Seetõttu toodavad bioloogiliste kudede rakud samu aineid ja täidavad sarnaseid funktsioone, mille jaoks see protsess on ette nähtud. Sellest vaatenurgast on rakkude diferentseerumine molekulaarsete tegurite (tsütokiinide) suunatud mõju geneetilise informatsiooni ekspressioonile.
Membraanretseptorid
Sama koe rakkudel on sarnane membraaniretseptorite komplekt, mille olemasolu kontrollivad immuunsüsteemi T-killerid. Soovitud tüüpi raku retseptori kadumine või teise, antud lokaliseerimata retseptori ekspressioon onkogeneesi ohu tõttu põhjustab suunatud raku agressiooni “rikkuja” vastu. Tulemuseks on raku hävimine, mille diferentseerumine ei järginud reegleid, mis on ette nähtud spetsiaalsete regulaatorite rakkudevaheliste sõnumitoojate mõjul.
Immuunsuse diferentseerumine
Immuunrakkudel on spetsiaalsed retseptormolekulid, mida nimetatakse diferentseerumisklastriteks. Need on nn markerid, mille abil saab aru saada, millistel tingimustel immunotsüüdid arenesid ja millistel eesmärkidel need on mõeldud. Nad läbivad pika ja keeruka diferentseerumisprotsessi, mille igas etapis elimineeritakse ja hävitatakse lümfotsüütide rühmad, millel on ebapiisav arv retseptoreid, või nende interaktsioonistuvastati "mittevastavuse" antikehad.
Rakurühmad ja koed
Enamik keharakke jaguneb mitootilise paljunemise käigus kaheks. Selle ettevalmistavas etapis kahekordistatakse geneetiline teave, mille järel moodustub kaks sarnase geenikomplektiga tütarrakku. Kopeerimisele ei allu mitte ainult kromosoomide aktiivsed osad, vaid ka konjugeeritud osad. Seetõttu tekivad kudedes pärast jagunemist diferentseerunud rakud kaks uut tütarrakku, mille geneetiline materjal sarnaneb täieliku somaatilise kromosoomikomplektiga. Kuid nad ei suuda diferentseeruda teisteks rakkudeks, kuna nad ei saa looduslikult migreeruda teistesse elupaigatingimustesse, st teistesse diferentseerumissaatjatesse.
Rakupopulatsiooni kasv
Kohe pärast kahe tütarraku jagunemist saavad nad spetsiaalse organellide komplekti, mille nad pärisid em alt. Need väikseimad funktsionaalsed elemendid on juba ette valmistatud vajalike ülesannete täitmiseks antud bioloogilises koes. Seetõttu peab tütarrakk suurendama ainult endoplasmaatilise retikulumi õõnsuste mahtu ja suurendama nende suurust.
Samuti on rakkude arengu eesmärk hankida piisav varu toitainete ja seotud hapnikuga. Selleks vabastab hapniku- või energianälja korral angiogeneesifaktorid rakkudevahelisse ruumi. Mööda neid ankruid tärkavad uued kapillaarsooned, mis toidavad rühma.lahtrid.
Suuruse suurendamise, hapniku- ja energiasubstraatide piisava varu saamise ning rakusiseste organellide laienemise protsessi koos suurenenud valgutootmise kiirusega nimetatakse rakukasvuks. See on mitmerakulise organismi kasvu aluseks ja seda reguleerivad arvukad proliferatsioonifaktorid. Mingil hetkel jaguneb kasvanud rakk maksimaalse suuruse saavutamisel väljast tuleva signaali või juhuse tahtel uuesti pooleks, suurendades veelgi bioloogilise koe ja organismi kui terviku suurust.
Mesodermaalne diferentseerumine
Tüvirakkude ja nende arenenumate "järglaste" diferentseerumise selgeks demonstreerimiseks peaksime kaaluma inimkeha mesodermaalse idukihi transformatsiooni. Mesodermist – ühesuguse struktuuriga tüvirakkude rühmast, mis arenevad diferentseerumisfaktorite juuresolekul, tekivad sellised rakupopulatsioonid nagu nefrotoom, somiit, splanhnotoom, splanhnotomaalne mesenhüüm ja paramesonefriline kanal.
Igast sellisest populatsioonist tekivad diferentseerumise vahepealsed vormid, millest hiljem tekivad täiskasvanud organismi rakud. Eelkõige arenevad somiidist kolm rakurühma: müotoom, dermatoom ja sklerotoom. Müotoomrakud tekitavad lihasrakke, sklerotoom - kõhre ja luud ning dermatoom - naha sidekude.
Nefrotoom tekitab neerude ja veresoonte epiteeli ning emaka epiteel eristub paramesonefrilisest kanalisttorud ja emakas. Splanchnotoomi rakkude fenotüüp valmistatakse diferentseerumistegurite abil nende transformeerimiseks mesoteeliks (pleura, perikardiks ja kõhukelmeks), müokardiks, neerupealiste kooreks. Splanchnotoomi mesenhüüm on lähtematerjal vere, side- ja silelihaskoe, veresoonte ja mikrogliiarakkude rakupopulatsioonide arendamiseks.
Rakkude kasv nendes populatsioonides, nende mitmekordne jagunemine ja diferentseerumine on aluseks mitmerakulise organismi elujõulisuse toetamisele. Seda protsessi nimetatakse ka histogeneesiks – kudede arenemine rakkude eelkäijatest nende diferentseerumise ja fenotüübi transformatsiooni tulemusena vastav alt nende arengut reguleerivate rakuväliste tegurite mõjule.
Taimerakkude diferentseerumine
Taimeraku funktsioonid sõltuvad nende asukohast, samuti kasvumodulaatorite ja -supressorite olemasolust. Seemnete koostises oleva taime embrüol puuduvad vegetatiivsed ja idupiirkonnad ning seetõttu peab ta pärast idanemist need välja arendama, mis on vajalik paljunemiseks ja kasvuks. Ja kuni saabub soodne aeg idanemiseks, jääb see uinuma.
Alates hetkest, kui on vastu võetud signaal kasvu kohta, hakkavad taimerakkude funktsioonid realiseeruma koos nende suuruse suurenemisega. Embrüos paiknevad rakupopulatsioonid läbivad diferentseerumisfaasi ja muunduvad transporditeedeks, vegetatiivseteks osadeks, idustruktuurideks.
