Вопрос 39

39. Современные представления о генетической регуляции развития. Основные клеточные процессы и межклеточные взаимодействия в онтогенезе. Эмбриональная индукция.

Биология развития изучает способы генетического контроля индивидуального развития и особенности реализации генетической программы в фенотип в зависимости от условий. Важными являются исследования конкретных онтогенетических механизмов роста и морфогенеза. К ним относятся: пролиферация, дифференцировка, контактные взаимодействия клеток, тканей и органов (гуморальные и нервные механизмы интеграции).

Все эти процессы носят избирательный характер, т.е. протекают в определенных пространственно-временных рамках.

Деление клеток играет большую роль, т.к.

• Благодаря делению из зиготы возникает многоклеточный механизм.

• Пролиферация клеток обеспечивает рост организма.

• Избирательному размножению клеток принадлежит заметная роль в обеспечении морфогенетических процессов.

При изучении расположения делящихся клеток в тканях обнаружено, что они группируются гнездами. Само по себе деление клеток не дает эмбриональному зачатку определенной формы, и нередко эти клетки располагаются беспорядочно, но в результате последующего их перераспределения и миграции зачаток приобретает форму. Клеточное деление носит избирательный и закономерный характер.

Совокупность клеток, являющихся потомками одной родоначальной клетки, называют клоном.

Деление протекает с разной интенсивностью в разное время и в разных местах, носит клональный характер и подвержено мутационным изменениям.

Миграции клеток имеют большое значение, начиная с процесса гаструляции. Клетки мезенхимы мигрируют одиночно, а клетки эпителиев – пластом. Яркий пример, миграция мезенхимных клеток с нервного гребня.

Нарушение миграции в ходе эмбриогенеза приводит недоразвитию органа или к гетеротопиям, изменениям нормальной локализации. Существуют гипотезы о дистантных взаимодействиях на клетки в основе хемотаксиса и о контактных воздействиях (взаимодействие клеток со структурированным субстратом)

Миграция находится под генетическим контролем и под влиянием окружающих клеток и тканей.

Необходимым условием сортировки являются степень подвижности клеток и особенности их мембран. Существует ряд гипотез, объясняющих избирательную сортировку клеток. Возможно, что контакты между подобными клетками сильнее, чем между чужеродными клетками, из-за различий в поверхностном заряде их мембран. В обеспечении сортировки клеток важное место принадлежит генетическому аппарату.

В развитии зародышей наряду с размножением клеток важную роль играют процессы гибели клеток. Имеет 2 уровня регуляции: генетический контроль и межклеточные взаимодействия. Генетический контроль клеточной гибели прослеживается на примере мутации.

Дифференцировка клеток – это процесс, в результате которого клетка становится специализированной, т.е. приобретает химические, морфологические и функциональные особенности. В широком смысле – возникновение все больших различий и направлений специализации между клетками.

Экспрессия гена в признак – это сложный этапный процесс, который можно изучить в основном по продуктам активности генов, с помощью электронного микроскопа или по результатам развития особи. Политентные хромосомы – это гигантские хромосомы, обнаруживаемы в интерфазных клетках некоторых тканей и мух у двукрылых.

Эмбриональная индукция - это взаимодействие частей развивающегося зародыша. Один участок зародыша влияет на судьбу другого участка (пересадка из области дорсальной губы бластопора на стадии гаструлы на боковую сторону)

Способность эмбрионального материала реагировать на различного рода влияния изменением своей презумптивной судьбы получила название компетенции.

Индукция носит не только каскадный, но и переплетающийся характер , т.е. в индукции той или иной структуры может участвовать не одна, а несколько тканей. Чаще всего близлежащие участки зародыша оказывают взаимное влияние друг на друга. Различают гетерономную и гомономную виды индукции. К гетерономной относят случаи при которых один кусочек зародыша индуцирует иной орган. Гомономная - индуктор побуждает окружающий материал к развитию в том же направлении, что и он сам. Чтобы воспринять действие индуктора, компетентная ткань должна обладать хотя бы минимальной организацией. Одиночные клетки не воспринимают действие индуктора, а чем больше клеток в регулирующей ткани, тем активнее её реакция. Явления индукции обнаружены на самых разных этапах развития многих позвоночных. В акте индукции следует различать 2 компонента: индуктор и реагирующую систему.