Особливості розмноження клітин в лабораторних умовах
Розмноження в культурі вдається викликати не у всіх клітин. Однак якщо клітини почали розмножуватися – це ще не означає, що культура буде існувати нескінченно. Після декількох клітинних циклів, клітини починають ділитися все рідше і рідше, навіть якщо ми будемо пересаджувати їх на новий живильний розчин.
Виявлено, що клітини, взяті з тканин дорослих організмів здатні ділитися in vitro менше число разів, ніж клітини, отримані із зародків.
Причину цього явища, названого на ім’я відкрив його вченого феноменом Хейфліка, в даний час бачать в тому, що в соматичних клітинах з кожним клітинним циклом відбувається вкорочення молекули ДНК. Пов’язано це з особливостями роботи ферментів реплікації. Згадайте, як вона відбувається: ферменти – ДНК-полімерази будують нову ланцюг в напрямку від 5 до 3-кінця, по одного ланцюга синтез йде безперервно, за іншою синтезуються короткі фрагменти, які потім зшиваються.
Для початку роботи ДНК-полімерази необхідно, щоб існував двуцепочечной ділянку. Тому спочатку спеціальна РНК-полімераза синтезує фрагмент РНК приблизно з 20 рибонуклеотидов. Потім місце РНК-полімерази займає ДНК-полімераза і продовжує нарощувати ланцюг вже з дезоксирибонуклеотидов. В подальшому спеціальний фермент вирізає фрагмент РНК, і ДНК-полімераза заповнює отриману пролом в напрямку від 5 до 3-кінця. В результаті той ланцюг, яка синтезувалася переривчастим способом, буде повністю комплементарна материнської ланцюга ДНК. А той ланцюг, яка синтезувалася безперервним способом, виявиться коротше материнської на довжину фрагмента РНК. Таким чином, з кожної репликацией довжина молекули ДНК буде скорочуватися. Кожна молекула ДНК еукаріот містить на кінцях численні копії коротких послідовностей нуклеотидів, які не беруть участі в транскрипції. Поки вкорочення молекули ДНК відбувається за рахунок цих повторів, клітини функціонують нормально. Але врешті-решт вкорочення молекули ДНК почне позначатися на функціонуванні клітин. І такі клітини гинуть. Однак в тих клітинах, з яких утворюються статеві клітини існує фермент-теломераза, який нарощує укорочені кінці в напрямку від 3 до 5-кінця. У соматичних клітинах теломераза відсутня.
Клітини, взяті з ракових пухлин, і тут відрізняються: вони не підкоряються правилу Хейфліка, в них в результаті мутації активізується ген теломерази, і вони можуть зазнавати необмежену кількість поділів. Клітинна спеціалізація посилюється в міру зростання і розвитку зародка. Зигота є недиференційовані, або тотипотентних (лат. Totus – весь і potentia – сила) клітку – з неї виникають всі типи клітин організму.
Уже під час дроблення в міру збільшення числа бластомерів з’являється і поступово наростає асинхронність ділення. У міру розвитку зародка багато клітини перестають ділитися і спеціалізуються на виконанні тих чи інших функцій диференціюються. Диференційоване стан клітини в значній мірі визначається міжклітинними взаємодіями і станом цитоплазми. Чим сильніше спеціалізовані клітини, тим більшою мірою вони залежать один від одного. У такому організмі неможливо видалити будь-яку частину без шкоди для всього організму.
Іноді можна змінити спеціалізацію диференційованих клітин, змусити їх синтезувати інший набір РНК і білків. Це явище лежить в основі процесу регенерації (позднелат. Regeneratio – відновлення). При загоєнні рани, наприклад, клітини, що оточують її, переходять в недиференційований стан, розмножуються, а потім диференціюються в новому напрямку.
Регенерувати можуть багато рослин, а серед тварин – кішечнополостние, плоскі і круглі черви. Серед хребетних відомі тільки поодинокі випадки регенерації окремих ділянок тіла, наприклад, хвоста у ящірок. Чим складніше організовано тварина, тим важче змінити спеціалізацію клітин. Але якщо взяти окрему диференційовану клітину, виділити з неї ядро і це ядро пересадити в яйцеклітину, попередньо позбавлену власного ядра, то з такою гібридною клітини іноді вдається виростити тварину. Це свідчить про те, що ядро диференційованої клітини зберігає інформацію про всі типи клітин організму, а диференціація клітин визначається цитоплазмою і міжклітинних взаємодіями.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)