цикл. клеточный цикл. Биологические ткани и жидкости. Реакции живой материи на искусственные материалы
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
ОСНОВЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С ИСКУССТВЕННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ Глава 4. Биологические ткани и жидкости. Реакции живой материи на искусственные материалы 4.1 5. Клеточный цикл. Понятие о детерминации и дифференцировке клеток. 584 Клеточный цикл - промежуток времени между двумя последовательными делениями клетки. 585 Интерфаза - период между делениями клетки. Состоит из 3-х периодов: G1- постмитотический (пресинтетический); S- синтетический; G2- премитотический (постсинтетический); G0- период. 586 G1- период • Следует за делением клетки; • Период активного роста клетки; • Синтез белка и РНК; • Длится до нескольких дней; • Синтезируются триггерные белки; Если клетка не достигает точки рестрикции, она выходит из цикла и вступает в период репродуктивного покоя (G0-период). • Дифференцировка. • Гибель. • Пребывание в неблагоприятных условиях. 587 S- период • Репликация ДНК. • Синтез белка (гистонов и негистоновых). • Дупликация центриолей. • Продолжительность 8-12 ч. Подготовка к делению: • синтез АТФ; • синтез РНК и белка (тубулина); • Продолжительность 2-4 ч. G2- период 588 Митоз (непрямое деление клетки) способ деления клеток, который обеспечивает равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками. Продолжительность 1-3 ч. Митоз включает 4 стадии: - профаза; - метафаза; - анафаза; - телофаза. 589 Профаза • Происходит конденсация хроматина с формированием хромосом. Каждая хромосома состоит из двух идентичных двойных спиралей ДНК – сестринских хроматид, связанных в области центромеры. • Ядерная оболочка к концу фазы исчезает. • Ядрышки исчезают. • Кариоплазма смешивается с цитозолем. • Поровый комплекс и ламина диссоциируют. • Диплосомы расходятся к полюсам клетки. • Начинает формироваться веретено деления. 590 Метафаза • Хроматин максимально конденсирован. • Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. • Сестринские хромосомы соединены в области центромеры. Метафазная пластинка Материнская звезда. 591 Анафаза • Сестринские хроматиды каждой хромосомы (D-хромосома) расходятся к разным полюсам клетки. Начало анафазы сопровождается резким повышением концентрации Са ++ в гиалоплазме. Хромосомы, состоящие из одной хроматиды (S- хромосомы) скапливаются на полюсах клетки. Формируется сократитель- ное кольцо. 592 Расхождение сестринских хроматид • Микротрубочки митотического веретена деления прикрепляются в области центромеры к кинетохорам ( кинетохорные). Присоединение происходит через динеины, кинезиноподобный белок, когезины. • Полюсные микротрубочки. • Астральные микротрубочки. 593 Телофаза • вокруг, разошедшихся хромосом на полюсах клетки восстанавливается кариолемма за счет мембран аЭПР; • формируется ламина и ядерные поры; • формируются ядрышки; • хроматин деконденсируется, хромосомы исчезают; • сократительное кольцо сокращается, формируется клеточная перетяжка; • происходит распределение органелл между дочерними клетками. 594 Цитокинез Срединное тельце. Сократительное кольцо. 595 596 — деление эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Мейоз (редукционное деление) 2n 4c 1n 2c 1n 1c 597 Первое деление мейоза (редукционное) 598 Профаза I Лептотена или лептонема — конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей. Зиготена или зигонема — конъюгация гомологичных хромосом с образованием бивалентов и тетрад. Пахитена или пахинема — кроссинговер обмен участками между гомологичными хромосомами; Диплотена или диплонема — происходит частичная деконденсация хромосом; Диакинез — хроматин максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется кариолемма. 599 Кроссинговер - обмен гомологичными участками между гомологичными хромосомами. По происхождению: • Мейотический. • Митотический. По эквивалентности обмена: • Равный. • Неравный. 600 Синаптонемальный комплекс - супрамолекулярная структура образованная белками и ДНК гомологичных хромосом, обеспечивающая кроссинговер. 601 Второе деление мейоза ( эквационное) 602 Эндомитоз, амитоз, атипичный митоз Эндомитоз – вариант митоза, при котором происходит удвоение набора хромосом внутри кариолеммы без последующего образования веретена деления. Амитоз (прямое деление ядер) – деление ядра клетки при котором не происходит конденсации хроматина, образования веретена деления, дупликации центриолей и разрушения кариолеммы. Ядро делится, оставаясь в интерфазном состоянии. Цитотомия не всегда следует за делением ядра. Атипичный митоз – вариант митоза, сопровождающийся нарушением нормального деления клетки и характеризуется неравномерным распределением хромосом между дочерними клетками. 603 Регуляция клеточного цикла После получения клеткой пролиферативного сигнала (факторы роста, интерлейкины, гормоны и др.) активируются вторичные посредники, что ведет к активации генов, кодирующих циклины. У каждого циклина имеется гомологичный участок для связывания с СDC. Основные комплексы позвоночных: • циклин D-cdk4 (G0/G1); • циклин Е -cdk2 (G1/S); • циклин А-cdk2 (S); • циклин В1-cdk1 (G2/M). Эти комплексы фосфорилируют специфические субстраты – ядерные ламины, гистоны, нуклеолин, РНК полимераза II, р53, факторы транскрипции или взаимодействуют с регуляторными молекулами, такими как p21 и p27. Циклин В1 является митотическим циклиновым комплексом, в норме слабо экспрессируется на стадиях G0/G1, экспрессия повышается в S фазе, достигая максимума во время G2/M фазы. Комплексы связываются со специальными белками и подвергаются разрушению. 604 Клеточные популяции • Стабильные популяции состоят из клеток, которые полностью утратили способность к делению ( кардиомиоциты). • Обновляющиеся популяции имеют камбиальные клетки, в результате деления которых образуются и дифференцируются специализированные клетки, восполняющие естественную убыль высокодифференци- рованных клеток (эпидермис, эпителий кишечника, клетки красного костного мозга). • Растущие популяции способны не только к обновлению, но и к увеличению количества клеток (гепатоциты, тироциты). 605 Стволовые клетки - низкодифференцированные клетки организма с высоким пролиферативным потенциалом, способные превращаться под действием определенных сигналов в зрелые клетки, выполняющие определенные функции. 606 Стволовые клетки: история изучения 1908 г. А. Максимов выдвинул концепцию стволовой клетки. 1969 г. Е.Д. Томас впервые произвел пересадку костного мозга больному лейкемией. 1970 г. Л. Стивенс ввел термин «эмбриональная стволовая клетка». 1988 г. Э. Глюкман впервые произвела пересадку клеток пуповинной крови ребенку с анемией Фанкони. 1998 г. Д. Томсон и Дж. Беккер выделили эмбриональные стволовые клетки человека и получили их линии. 607 Классификация стволовых клеток По источнику выделения: • Эмбриональные стволовые клетки. • Фетальные стволовые клетки. • Стволовые клетки взрослого ( тканеспецифичные, постнатальные). По способности к дифференцировке: • Тотипотентные. • Плюрипотентные. • Мультипотентные (полипотентные). • Унипотентные (монопотентные). 608 Свойства стволовых клеток • Неспециализированные клетки. • Высокий пролиферативный потенциал. • Иммортальность. • Способность к асимметричному делению. • Способность к дифференцировке. • Способность к трансдифференцировке. • Хоуминг (от англ. houming). Стволовые клетки называют также камбиальными клетками или клетками камбия (от лат. cambium — обмен, смена). 609 Самоподдерживающаяся популяция 610 Эмбриональные стволовые клетки - тотипотентные или плюрипотентные стволовые клетки, выделяемые на стадии морулы, бластоцисты или из полового зачатка 5-ти недельных зародышей (гонобласты). Содержат всю информацию об эмбриогенезе. Все специализированные клетки взрослого организма происходят из эмбриональных стволовых клеток. 611 Фетальные стволовые клетки - плюрипотентные стволовые клетки выделенные из абортивного материала (9-12 неделя). 612 Стволовые клетки взрослых (тканеспецифичные) - более специализированные и более ограниченные в дифференцировке (мульти- или унипотентные), чем эмбриональные стволовые клетки, находящиеся во внутренних органах новорожденных и взрослых. В организме имеются популяции стволовых клеток различной степени зрелости. 613 Классификация стволовых клеток взрослого • Гемопоэтические стволовые клетки. • Мезенхимальные стволовые клетки. • Нейрональные стволовые клетки. • Стволовые клетки кожи. • Стволовые клетки пищеварительного тракта. • Стволовые клетки скелетной мускулатуры. • Стволовые клетки миокарда. 614 Гемопоэтические стволовые клетки • CD34, CD133, CD 117 615 Стволовые клетки пуповинной и плацентарной крови - стволовые гемопоэтические клетки, выделяемые из пуповинной и плацентарной крови. Первые 30 мин кровь в плаценте не сворачивается. Сбор пуповинной крови осуществляется после рождения ребенка и его отделения, когда плацента находится in или ex utero. В зависимости от различных факторов объем собранной пуповинной крови достигает 200 мл. 616 Стромальные стволовые клетки (stromal/mesenhymal stem cells) CD 14+ CD 35+ Источники: • костный мозг; • жировая ткань; • пуповинная кровь. 617 Функция стволовых клеток взрослых • Обеспечивают рост организма. • Обеспечивают физиологическую и репаративную регенерацию органов и тканей. 618 Детерминация - (лат. determinatio — ограничение, определение) - определение генетической программы (активация/репрессия конкретных генов) направленной дифференцировки клетки, определение направления развития, что проявляется возникновением высоко специализированных клеток. 619 Дифференцировка - процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа с учетом микроокружения. Фенотип клеток есть результат взаимодействия координированной экспрессии генов и окружающей среды. 620 Дифференцировка Индуцируется комбинациями факторов роста, колониестимулирующих факторов, цитокинов, гормонов, факторов микроокружения. Угнетается кейлонами. Дифференцировка не запрограммирована, а определяется внешними сигналами. 621 Дифферон (гистогенетический ряд) - совокупность клеток, составляющих определенную линию дифференцировки. 1) Стволовые клетки. 2) Клетки-предшественники (камбиальные, полустволовые). 3) Дифференцированные клетки. 4) Стареющие и отмирающие клетки. 622 Трансдифференцировка - способность региональной стволовой клетки дифференцироваться в клетки другого органа и/или другого зародышевого листка. - Гемопоэтическая СК – нейроны, мышечные клетки, гепатоциты. - Мезенхимальная СК - кадиомиоциты, волокна скелетных мышц. 623 Благодарю за внимание! 624 |