U ljudskom tijelu izolirano je više od 200 vrsta stanica, od kojih svaka ima isti nasljedni kod. Svi su se razvili prvo iz jednostaničnog, a potom i višestaničnog embrija, koji se nešto kasnije podijelio u tri zametna sloja. Iz svakog njegovog dijela razvila su se tjelesna tkiva u kojima se nalaze približno iste vrste stanica. Pritom su se gotovo svi razvili iz iste skupine prethodnika. Taj se proces naziva diferencijacija stanica. Ovo je lokalna prilagodba stanice stvarnim potrebama tijela, provedba funkcija programiranih u njenom nasljednom kodu.
Karakterizacija stanica i tkiva
Somatske stanice tijela imaju isti kromosomski skup, bez obzira na funkcionalnu namjenu. Međutim, razlikuju se po fenotipu, što se objašnjava njihovom pripremom za obavljanje raznih lokalnih zadataka ubiološka tkiva. Fenotip je rezultat ekspresije specifičnog genetskog skupa u određenom okruženju. I pod različitim uvjetima, stanice s istim genetskim materijalom različito se razvijaju, imaju različite morfološke karakteristike i obavljaju specifične funkcije.
Visoko razvijenom organizmu to je potrebno za stvaranje mnogih tkiva koja čine njegove organe. U ovom slučaju, tkiva se stvaraju iz homogene skupine prekursora stabljike. Taj se proces naziva diferencijacija stanica. Ovo je lanac događaja koji za cilj imaju rast stanične populacije prema unaprijed određenim kriterijima za rast i razvoj bioloških tkiva tijela. Ona je u osnovi rasta organizma i njegove višestanične organizacije.
Suština diferencijacije
U smislu molekularne biologije, diferencijacija stanica je proces aktiviranja nekih dijelova kromosoma i deaktiviranja drugih. To jest, kompaktno pakiranje ili odmotavanje dijelova kromosoma, što ih čini dostupnima za čitanje nasljednih informacija. U konjugiranom stanju, kada su geni pakirani u heterokromatin, čitanje je nemoguće, a u proširenom obliku, željeni dijelovi genetskog koda postaju dostupni za glasničku RNA i naknadnu ekspresiju. To znači da je stanična diferencijacija nestrogo regulirana tipizacija iste vrste pakiranja kromatina.
Cytokini i glasnici
Kao rezultat toga, grupa stanica se diferencira u identičneuvjetima i sličnim morfološkim značajkama, dolazi do despriralizacije identičnih dijelova kromosoma. A tijekom izlaganja međustaničnim glasnicima, lokalnim regulatorima stanične diferencijacije, aktiviraju se željeni dijelovi gena i dolazi do njihove ekspresije. Stoga stanice bioloških tkiva proizvode iste tvari i obavljaju slične funkcije, za koje je ovaj proces predviđen. S ove točke gledišta, diferencijacija stanica je usmjereni učinak molekularnih čimbenika (citokina) na ekspresiju genetske informacije.
Membranski receptori
Stanice istog tkiva imaju sličan skup membranskih receptora, čiju prisutnost kontroliraju T-ubojice imunološkog sustava. Gubitak staničnog receptora željene vrste ili ekspresija drugog, koji nije namijenjen za danu lokalizaciju zbog rizika od onkogeneze, uzrokuje usmjerenu staničnu agresiju protiv “nasilnika”. Rezultat će biti uništenje stanice, čije razlikovanje nije slijedilo pravila predviđena utjecajem međustaničnih glasnika specijaliziranih regulatora.
Imunološka diferencijacija
Imunološke stanice imaju posebne receptorske molekule koje se nazivaju klasteri diferencijacije. To su takozvani markeri, pomoću kojih se može razumjeti uvjeti pod kojima su se imunociti razvili i za koje su svrhe namijenjeni. Oni prolaze kroz dug i složen proces diferencijacije, u čijoj se svakoj fazi eliminiraju i uništavaju skupine limfocita koje su razvile nedovoljan broj receptora ili u njihovoj interakciji santitijela otkrivena "neusklađenost".
Skupine stanica i tkiva
Većina tjelesnih stanica dijeli se na dva dijela tijekom mitotičke reprodukcije. U pripremnoj fazi genetska informacija se udvostručuje, nakon čega se formiraju dvije stanice kćeri sa sličnim skupom gena. Kopiranju su podložni ne samo aktivni dijelovi kromosoma, već i konjugirani. Stoga u tkivima diferencirane stanice nakon diobe daju dvije nove stanice kćeri koje imaju genetski materijal sličan kompletnom somatskom skupu kromosoma. Međutim, ne mogu se diferencirati u druge stanice, budući da ne mogu prirodno migrirati u druge uvjete staništa, odnosno na druge prenosioce diferencijacije.
Rast stanične populacije
Odmah nakon diobe dviju stanica kćeri dobivaju poseban skup organela koje su naslijedili od majke. Ti najmanji funkcionalni elementi već su pripremljeni za obavljanje potrebnih zadataka u danom biološkom tkivu. Stoga stanica kćer treba samo povećati volumen šupljina endoplazmatskog retikuluma i povećati veličinu.
Također, cilj razvoja stanica je dobiti odgovarajuću opskrbu hranjivim tvarima i vezanim kisikom. Da bi to učinio, u slučaju kisika ili energetskog gladovanja, oslobađa čimbenike angiogeneze u međustanični prostor. Duž ovih sidara niču nove kapilarne žile koje će hraniti grupu.ćelije.
Proces povećanja veličine, dobivanja odgovarajuće opskrbe kisikom i energetskim supstratima i širenja unutarstaničnih organela s povećanom stopom proizvodnje proteina naziva se rast stanica. Ona je u osnovi rasta višestaničnog organizma i regulirana je brojnim čimbenicima proliferacije. U nekom trenutku, nakon postizanja maksimalne veličine, signalom izvana ili slučajnošću, odrasla stanica će se ponovno podijeliti na pola, dodatno povećavajući veličinu biološkog tkiva i organizma u cjelini.
Mezodermalna diferencijacija
Kao jasnu demonstraciju diferencijacije matičnih stanica i njihovih razvijenijih "potomaka", trebamo razmotriti transformaciju mezodermalnog zametnog sloja ljudskog tijela. Iz mezoderma - skupine matičnih stanica iste strukture i razvijanja u prisutnosti faktora diferencijacije, potječu takve stanične populacije kao što su nefrotom, somit, splanhnotom, splanhnotomalni mezenhim i paramezonefrični kanal.
Iz svake takve populacije proizaći će srednji oblici diferencijacije, koji će kasnije dovesti do stanica odraslog organizma. Konkretno, iz somita se razvijaju tri skupine stanica: miotom, dermatom i sklerotom. Stanice miotoma će dovesti do mišićnih stanica, sklerotoma - hrskavice i kosti, i dermatoma - vezivnog tkiva kože.
Nefrotom stvara epitel bubrega i sjemenovoda, a epitel maternice će se razlikovati od paramezonefričnog kanalacijevi i maternice. Fenotip stanica splanhnotoma pripremit će se faktorima diferencijacije za njihovu transformaciju u mezotel (pleura, perikard i peritoneum), miokard, koru nadbubrežne žlijezde. Mezenhim splanhnotoma je početni materijal za razvoj staničnih populacija krvi, vezivnog i glatkog mišićnog tkiva, krvnih žila i mikroglijalnih stanica.
Rast stanica u tim populacijama, njihova višestruka podjela i diferencijacija temelj je za potporu održivosti višestaničnog organizma. Ovaj proces se također naziva histogeneza - razvoj tkiva iz staničnih prekursora kao rezultat njihove diferencijacije i transformacije fenotipa u skladu s utjecajem izvanstaničnih čimbenika koji reguliraju njihov razvoj.
Diferencijacija biljnih stanica
Funkcije biljne stanice ovise o njihovoj lokaciji, kao io prisutnosti modulatora i supresora rasta. Zametak biljke u sastavu sjemena nema vegetativna i klijna područja, te ih stoga, nakon klijanja, mora razviti, što je neophodno za reprodukciju i rast. I dok ne dođe povoljno vrijeme za klijanje, ostat će u stanju mirovanja.
Od trenutka kada se primi signal za rast, funkcije biljnih stanica počet će se ostvarivati zajedno s povećanjem veličine. Stanične populacije položene u embriju proći će kroz fazu diferencijacije i transformirati se u transportne puteve, vegetativne dijelove, zametne strukture.
