Стимулиране на клетъчното делене. Клетъчно делене. Нуждаете се от дни на гладно

Оптималният етап за изследване на хромозомите е етапът на метафазата, когато хромозомите достигат максимална кондензацияи се намират в един самолет,което им позволява да бъдат идентифицирани с висока точност. За да се изследва кариотип, трябва да бъдат изпълнени няколко условия:

Стимулиране на клетъчните деления за получаване на максимално количество делящи се клетки,

- блокиране на деленето на клеткитев метафаза;

- хипотонизация на клеткитеи подготовка на хромозомен препарат за по-нататъшно изследване под микроскоп.

За изследване на хромозомите можете да използвате клетки от активно пролифериращи тъкани(клетки от костен мозък, стени на тестиси, тумори) или клетъчни култури,получени чрез култивиране при контролирани условия върху специални хранителни среди на изолирани от организма клетки (периферни кръвни клетки*, Т лимфоцити, клетки от червен костен мозък, фибробласти от различен произход, хорионни клетки, туморни клетки)

* Техниката за получаване на хромозомни препарати от лимфоцити от периферна кръв, култивирани в изолирани условия, е най-простият метод и се състои от следните стъпки:

Вземане на венозна кръв при асептични условия;

Добавяне на хепарин за предотвратяване на съсирването на кръвта;

Прехвърляне на материала във флакони със специална хранителна среда;

Стимулиране на клетъчното делене чрез добавяне фитохемаглутинин;

Инкубация на културата за 72 часа при температура 37 0 С.

Блокиране на клетъчното делене на етап метафазапостигнато чрез въвеждане в средата колхицин или колцемид – вещества - цитостатици, които разрушават вретеното. Касова бележка препарати за микроскопанализът включва следните етапи:

- хипотонизация на клетките,което се постига чрез добавяне на хипотоничен разтвор на калиев хлорид; това води до подуване на клетките, разкъсване на ядрената мембрана и дисперсия на хромозомите;

- клетъчна фиксацияда спре клетъчната активност, като същевременно запази хромозомната структура; за това се използват специални фиксатори, например смес от етилов алкохол и оцетна киселина;

- оцветяване на лекарствотоспоред Giemsa или използването на други методи за оцветяване;

- анализ под микроскопза да се идентифицират числени смущения (хомогенни или мозаечни)И структурни аберации;

- фотографиране и изрязване на хромозоми;

- идентифициране на хромозоми и съставяне на кариограма (идиограма).

Етапи на кариотипиране. Диференциално оцветяване на хромозомите

Понастоящем, заедно с рутинните методи за изследване на кариотипа, се използват методи за диференциално оцветяване, които позволяват да се идентифицират редуващи се цветни и неоцветени ленти в хроматидите. Те се наричат групи и имаспецифичен Иточно разпределение поради особеностите на вътрешната организация на хромозомата

Методите за диференциално оцветяване са разработени в началото на 70-те години на ХХ век и се превръщат във важен крайъгълен камък в развитието на човешката цитогенетика. Имат широко практическо приложение, тъй като:

Редуването на ивиците не е случайно, а отразява вътрешната структура на хромозомите,например, разпределението на еухроматични и хетерохроматични региони, богати на AT или GC ДНК последователности, хроматинови региони с различни концентрации на хистони и нехистони;

Разпределението на лентите е еднакво за всички клетки на един организъм и всички организми от даден вид, което се използва за точна идентификация на вида;

Методът ви позволява точно идентифициране на хомоложни хромозоми,които са идентични от генетична гледна точка и имат подобно разпределение на лентите;

Методът осигурява точни идентификация на всяка хромозома,защото различните хромозоми имат различно разпределение на лентите;

Диференциалното оцветяване ни позволява да идентифицираме много структурни аномалии на хромозомите(делеции, инверсии), които са трудни за откриване с помощта на прости методи за оцветяване.

В зависимост от метода на предварителна обработка на хромозомите и техниката на оцветяване се разграничават няколко диференциални метода на оцветяване (G, Q, R, T, C). Използвайки ги, е възможно да се получи редуване на цветни и неоцветени ивици - ленти, стабилни и специфични за всяка хромозома.

Характеристики на различни методи за диференциално хромозомно оцветяване

Стимулатори на клетъчния метаболизъм и стимулатори на регенерацията: екстракт от плацента, екстракт от амниотична течност, пантенол, екстракт от медицински пиявици, мляко от сьомга, морски планктон, цветен прашец, костен мозък, ембрионални клетки, пчелно млечице (апилак), ДНК, РНК, растеж фактори, органни препарати тимус, пъпна връв, костен мозък, масло от морски зърнастец, фиестрогени и др.

Растежните фактори са протеини и гликопротеини, които имат митогенен ефект (стимулират деленето) върху различни клетки. Факторите на растежа са кръстени на типа клетка, за който митогенното действие е показано за първи път, но те имат по-широк спектър на действие и не се ограничават до една група клетки. Факторът на растеж на кератиноцитите стимулира деленето на кератиноцитите. Появява се при нараняване на кожата. Епидермален растежен фактор - стимулира регенерацията. Потиска диференциацията и апоптозата, осигурява реепителизация на рани. Може да предизвика туморен растеж. Хепарин-свързващият растежен фактор има антипролиферативен ефект върху кератиноцитите. Факторът на растеж на нервните клетки стимулира деленето на кератиноцитите. Понастоящем растежни фактори, способни да активират деленето на човешките клетки, са изолирани от суроватка, животинска амниотична течност, плацента, човешки ембрионални тъкани, гонади на безгръбначни животни и сперма на бозайници. Растежните фактори се използват за активиране на митози в старееща кожа, ускоряване на епидермалното обновяване и регенерация на кожата.

Какви вещества стимулират обновяването на клетките?

• витамини,
• микроелементи,
• аминокиселини,
• ензими,

Това могат да бъдат: вит. A, E, C, F, цинк, магнезий, селен, сяра, силиций, вит. група В, биотин, глутатион, протеаза, папаин и др.

Вещества, повишаващи тургора и еластичността на кожата, еластични стимуланти (сяра, витамин С, хондроитин сулфат, хиалуронова киселина, колаген, силиций, глюкозамини, ретиноиди и ретиноева киселина, фибронектин, фитоестрогени, клетъчна козметика и др.).

Ретиноиди

Ретиноидите са естествени или синтетични съединения, които показват ефект, подобен на ретинол (вит. А). Ефектът на ретиноидите върху кожата: ексфолиране, изсветляване, повишаване на стегнатостта и еластичността, изглаждане на бръчките, намаляване на възпалението, заздравяване на рани, страничен ефект - дразнене. Ретиноидите причиняват едновременно удебеляване на епидермиса и ексфолиране на роговия слой, ускорявайки обмяната на кератиноцитите. Ретиноидни групи:

• Неароматни ретиноиди - ретиналдехид, третиноин, изотретиноин, транс-ретинол b - глюкуронид, фентретинид, естери на ретиновата киселина (ретинил ацетат, ретинил палмитат).
• Моноароматни ретиноиди - етретинат, транс-ацитретин, мотретинид.
• Полиароматни ретиноиди - адапален, тазаротен, тамибаротен, аротеноид метилсулфон.

Във външни лекарствени и козметични продукти за корекция на стареенето се използват ретинол, ретинол палмитат, ретиналдехид, третиноин, естери на ретиновата киселина, изотретиноин, за корекция на фотостареенето - третиноин, изотретиноин, аротиноид метилсулфонат, фенретинид, за корекция на акне - третиноин, изотретиноин, мотретинид, адапален.

До края на 19в. цитолозите имаха почти изчерпателни познания за морфологичната страна на митозата. По-нататъшното попълване на данни за клетъчното делене се извършва главно чрез изучаване на най-примитивните организми.

Процесът на делене в прокариотни (без образувано ядро) организми (бактерии), който е генетично близък до метилирането (М. А. Пешков, 1966), както и митозата в протозоите (И. Б. Райков, 1967), където са открити, са били изследвани в детайли изключително уникални форми на този процес. Във висшите организми морфологичното изследване на митозата протича главно по линия на изучаването на този процес в динамика върху живи обекти с помощта на микрофилмиране. В това отношение работата на A. Bayer и J. Mole-Bayer (1956, 1961), извършена върху ендоспермни клетки на някои растения, беше от голямо значение.

Въпреки това, по-голямата част от произведенията на 20 век. се занимаваше с физиологията на клетъчното делене и именно в тази част от проблема беше постигнат най-големият успех. По същество въпросът за причините и контролиращите фактори на митозата остава неизследван. Основател на тази линия на изследване е А. Г. Гурвич.

Още в монографията „Морфология и биология на клетката” (1904) Гурвич изразява идеята, че трябва да има фактори, които определят появата на митоза, и те най-вероятно са свързани със състоянието на самата клетка, която започва да се дели. . Тези все още много общи идеи бяха развити в поредица от допълнителни изследвания на Гурвич, обобщени в монографията „Проблемът на клетъчното делене от физиологична гледна точка“ (1926). Първото важно теоретично заключение на Гурвич беше идеята за дуализма на факторите, които причиняват митоза само когато се комбинират. Един от тези фактори (или група фактори) е свързан с ендогенните процеси на подготовка на клетката за делене (фактор на възможност или готовност). Другият е екзогенен за дадена клетка (фактор на внедряване). По-нататъшните изследвания на Гурвич бяха посветени главно на изследването на втория фактор.

Експерименти и теоретични съображения доведоха Гурвич през 1923 г. до откритието, че повечето екзотермични реакции както в тялото, така и in vitro са придружени от UV радиация. Най-важната биологична последица от това явление е стимулирането на клетъчното делене, поради което тези лъчи са наречени митогенетични, т.е. причиняващи митози. През следващите години Гурвич (1948, 1959) и колегите му извършват голям брой изследвания, посветени на проблема с митогенетичната радиация. Стимулиращият ефект на радиацията е изяснен върху голямо разнообразие от обекти - от бактерии и дрождеви гъби до ембриони и клетки от тъканна култура на бозайници (А. А. Гурвич, 1968).

През първата четвърт на 20в. Започнаха да се натрупват данни за влиянието на външните въздействия върху митозата - лъчиста енергия, различни химикали, температура, концентрация на водородни йони, електрически ток и др. Особено много изследвания бяха проведени върху тъканната култура. Сега е установено, че митотичното делене е следствие от дълга верига от причини.

За разлика от ранната цитология, която се фокусира върху самата митоза, съвременната цитология се интересува много повече от интерфазата. Използвайки терминологията на Гурвич, можем да кажем, че сега на преден план е изследването на факторите на готовност.

сила, осигуряваща възможността клетката да влезе в делене.

Това стана възможно благодарение на новите методи на изследване, предимно благодарение на авторадиографията.

А. Хауърд и С. Пелк (1951) предлагат разделянето на целия митотичен цикъл на четири периода: постмитотичен или пресинтетичен (Gi); синтетичен (S), по време на който се извършва репликация на ДНК; постсинтетичен или премитотичен (G2); и накрая митоза (М). Натрупан е голям фактически материал за продължителността на отделните периоди и на целия митотичен цикъл като цяло при различни организми, нормално и под въздействието на различни външни и вътрешни фактори – лъчиста енергия, вируси, хормони и др.

Редица изследвания (M. Swann, 1957, 1958) са посветени на енергетиката на клетъчното делене и въпреки че много подробности остават неясни, става очевидно, че важна роля в това отношение принадлежи на високоенергийните съединения, по-специално на АТФ . Това вещество не само участва в подготовката на клетката за делене, но според G. Hoffmann-Berling (1959, 1960) е отговорно за механичните процеси, които са в основата на дивергенцията на хромозомите към полюсите.

При изясняване на механизма на различните етапи на клетъчното делене се използват трудовете на американския изследовател Д. Мезиус (1961), който изучава различни аспекти на физиологията на митозата, особено ролята на митотичния апарат, който осъществява самия процес на делене. , изиграха особено важна роля. Създадени са различни идеи за механизма на делене на клетъчното тяло и за физикохимичните промени на клетките по време на деленето. Изследването на хромозомите се превърна в самостоятелна област на изследване, което се оказа органично свързано с генетиката и даде началото на цитогенетиката.

Наред с изучаването на отделните митози, значителен брой изследвания бяха посветени на изясняване на моделите на митотичната активност на тъканите, по-специално изучаване на зависимостта на клетъчната пролиферация от физиологичното състояние на тялото и влиянието на различни ендогенни и екзогенни фактори. .

Първите изследвания от този характер са извършени върху растителни обекти в самото начало на 20 век. във връзка с изследването на периодичността на биологичните процеси (A. Lewis, 1901; V. Kellycott, 1904). През 20-те години на миналия век се появяват редица фундаментални изследвания върху дневния ритъм на клетъчните деления в разсада на растенията (R. Friesner, 1920; M. Stolfeld, 1921). През 30-40-те години са проведени редица изследвания (A. Carleton, 1934; Ch. Blumenfeld, 1938, 1943; 3. Cooper, G. Franklin, 1940; G. Blumenthal, 1948 и др.), които изучават митотична активност в огнища на клетъчна репродукция при различни лабораторни животни. Значително по-малко такава работа е извършена върху огнищата на възпроизвеждане на човешки клетки (3. Cooper, A. Schiff, 1938; A. Broders, V. Dublin, 1939 и др.).

В СССР първото изследване на влиянието на физиологичните фактори върху митотичния режим е публикувано през 1947 г. от Г. К. Хрушчов. От 50-те години интересът към проблема за митотичния режим на тялото се е увеличил значително (С. Я. Залкинд, И. А. Уткин, 1951; С. Я. Залкинд, 19.54, 1966; В. Н. Доброхотов, 1963; И. А. Алов, 1964 г.; и др.). Най-пълно е проучен дневният ритъм на митотична активност при бозайниците.

Първите опити за анализ на механизмите, регулиращи митотичната активност, са направени през 1948 г. от английския изследовател W. Bullough. Съветските цитолози (JI. Ya. Blyakher, 1954; IA Utkin, 1959; G. S. Strelin, V. V. Kozlov, 1959) обърнаха голямо внимание на неврохуморалната регулация на митотичната активност, установявайки рефлексния характер на регулацията на клетъчните деления. Оказа се, че ефектът върху нервната система се отразява индиректно - чрез промяна на хормоналния баланс. Оказа се също, че секрецията на адреналин, който потиска митотичната активност, рязко се увеличава. Отстраняването на надбъбречните жлези води до изключване на ефекта на инхибиране на митозите (A.K. Ryabukha, 1955, 1958). Редица изследвания са посветени на изучаването на сложните взаимоотношения между митотичната и физиологичната активност на организма (С. Я. Залкинд, 1952; И. А. Алов, 1964).

Нарастващият интерес към проблема с митотичните цикли и широкото използване на авторадиографията доведе до факта, че понастоящем по-голямата част от произведенията са посветени на изучаването на моделите на митотичния цикъл, анализ на моделите на преход от един период към друг и влиянието на различни ендогенни и екзогенни фактори върху митозата. Това несъмнено е едно от най-обещаващите направления в изследването на проблема с клетъчната пролиферация (O. I. Epifanova, 1973).

Цитология на наследствеността

През първата половина на 20в. Във връзка с разцвета на генетиката интензивно се развиват цитологичните проблеми, свързани с наследствеността. Така възниква нова област на цитологията - кариологията.

Пионерът на кариологичните изследвания е руският ботаник

С. Г. Навашин. Навашин с право може да се нарече създател на цитогенетиката, неслучайно първият период в развитието на тази наука често се нарича "руски" или "Навашински". Още в класическите трудове по ембриология на растенията, особено върху цитологията на оплождането (1898), той фокусира вниманието си върху морфологията на хромозомите в клетките на някои лилии, по-специално конски зюмбюл (Galtonia candicans). През 1916 г. Навашин публикува работа, в която дава подробно описание на хромозомния набор на това растение. Той успя да открие върху хромозомата (в центъра или на нейния полюс) специална неоцветена област (която той нарече „хроматично прекъсване“), сега наречена центромер или кинетохор, в областта на която хромозомата е прикрепена към вретено. Центромерите играят изключително важна роля в процеса на разделяне на хромозомите и тяхната дивергенция към полюсите на делящата се клетка. Навашин пръв показа, че структурата на хромозомите изобщо не е неизменна, а подлежи на промени във филогенезата и при определени специални условия на съществуване (например в семенни клетки по време на дългосрочно съхранение). Използвайки редица растителни обекти (Crepis, Vicia, Muscari и др.), учениците на Навашин показаха, че кариотичният анализ може да се използва за филогенетични изводи. Малко по-късно започват кариологични изследвания върху животински и човешки клетки. Навашин също участва в тези работи. След смъртта му през 1936 г. е публикувана работа за редукция (намаляване) на хроматина по време на развитието на яйцето на конския кръгъл червей, което потвърждава заключенията на Т. Бовери (1910).

Подробна кариологична работа е извършена през 20-30-те години от съветския цитолог П. И. Живаго. Той и неговите сътрудници изследват кариотипа на домашни птици (кокошки, пуйки; 1924, 1928), дребен рогат добитък (1930) и човек (1932). Живаго не само идентифицира редица кариотипове, но също така започна да изследва въпроса за постоянството на броя на хромозомите в един организъм. Въз основа на литературни данни (за Diptera) и изследвания на редица обекти (емус, нандуа, човек), Живаго (1934) стига до извода, че се наблюдават значителни колебания в броя на хромозомите в отделни клетки и цели тъкани (особено в ембриони). Той придава голямо значение на тези различия, тъй като те водят до промени в генома, а оттам и в наследствените свойства на организма. Той също така предположи, че наличието на клетки с различен брой хромозоми може да има адаптивно значение, тъй като увеличава възможните варианти на кариотипове за последваща селекция. Тази гледна точка, изразена преди повече от 30 години, днес се споделя от много изследователи.

Основна роля в развитието на тази посока изигра книгата на К. Белар „Цитологични основи на наследствеността“ (1928 г., руски превод 1934 г.). Разделът, посветен на връзката на хромозомите с наследствеността, е предшестван от самите цитологични глави, съдържащи данни за структурата на ядрото и цитоплазмата, клетъчното делене, оплождането и узряването на зародишните клетки и партеногенезата. Много подробно и в сравнителен аспект е разгледана структурата на хромозомите не само при висшите гръбначни, но и при безгръбначните, протозоите и растенията. Съдържа ценни данни относно индивидуалността и променливостта на хромозомите, обмена на фрагменти по време на кросинговъра, намаляването на хроматина и патологията на митозата. Книгата на Белар дълго време остава най-добрата монография по цитология на наследствеността.

Постепенно, поради интензивното развитие на генетиката, цитологията на наследствеността се превърна в цитогенетика, чиято история е накратко очертана заедно с историята на генетиката (виж глави 13 и 24). През втората половина на 20в. Появиха се няколко напълно нови, много обещаващи области на изследване.

На първо място трябва да споменем цитоекологията, която изучава ролята на клетъчното ниво на организация в адаптирането на организма към условията на околната среда. В СССР тази посока, тясно свързана с биохимията на клетката и особено с изучаването на свойствата на клетъчните протеини, е широко развита в трудовете на В. Я. Александров и Б. П. Ушаков.

През последните 10-20 години много внимание се обръща на изучаването на общата физиология на клетката и по-специално на моделите на синтез и консумация на вещества, както тези, които участват в основните жизнени процеси, така и тези, които са нейни специфични продукти (секрети). Същият кръг от въпроси включва изучаването на процесите на възстановяване в клетката, т.е. физиологичната регенерация, която осигурява възстановяването на унищожени или изгубени клетъчни структури и вещества и се извършва на молекулярно ниво.

Проблемите на определянето, диференциацията и дедиференциацията на клетките са придобили голямо значение в цитологията. Те играят важна роля в ембрионалните клетки и различни категории клетки, култивирани извън тялото (A. De-Rijk, J. Knight, 1967; S. Ya. Zalkind, G. B. Yurovskaya, 1970).

Цитопатологията представлява уникален раздел на цитологията - област, граничеща с общата патология и постигнала значителен напредък през последните десетилетия на 20 век. Терминът "цитопатология" се използва за обозначаване на клон на биологията, в който изучаването на общите патологични процеси се извършва на клетъчно ниво и като система от знания за патологичните промени в отделна клетка. Що се отнася до първото направление, след класическите трудове на R. Virchow многократно се правят опити да се намали същността на патологичния процес до промени в микроскопични и субмикроскопични структури. Много примери за такова използване на цитологичен анализ за разбиране на патологичните процеси в тялото се съдържат в произведенията на Р. Камерън (1956, 1959).

Второто направление може да се разглежда като чисто цитологично. Той има за цел да изследва патологията на самата клетка и нейните органели, т.е. морфологични, биохимични и физиологични отклонения от нормата, наблюдавани при различни патологични процеси, протичащи в клетката, независимо от техния ефект върху състоянието на тъканта, органа или цялата организъм. Развитието на това направление е свързано преди всичко с натрупването на данни за промени в клетките, настъпили в резултат на тяхното естествено стареене, както и различни внезапни цитопатологични промени, наблюдавани под въздействието на определени неблагоприятни фактори (физични, химични, биологични) на външната среда. Особено голямо развитие е постигнато при изучаването на патологичните промени под въздействието на неблагоприятни ефекти върху клетката в експеримента и изучаването на механизма на действие на такива фактори. Тези изследвания са широко разработени, предимно в радиобиологията, където е възможно цялостно изследване на клетъчния отговор към ефектите на лъчистата енергия не само на клетъчно или субклетъчно, но и на молекулярно ниво.

Известно е, че някои клетки се делят непрекъснато, напр стволови клетки от костен мозък, клетки на гранулирания слой на епидермиса, епителни клетки на чревната лигавица; други, включително гладката мускулатура, може да не се делят няколко години, а някои клетки, като неврони и набраздени мускулни влакна, изобщо не могат да се делят (освен в пренаталния период).

В някои тъканен дефицит на клетъчна масаелиминирани чрез бързо делене на останалите клетки. Така при някои животни след хирургично отстраняване на 7/8 от черния дроб теглото му се възстановява почти до първоначалното си ниво поради клетъчно делене в останалата 1/8. Това свойство притежават много жлезисти клетки и повечето клетки на костния мозък, подкожната тъкан, чревния епител и други тъкани, с изключение на силно диференцираните мускулни и нервни клетки.

Все още е малко известно как тялото поддържа необходимите брой клетки от различни видове. Експерименталните данни обаче предполагат съществуването на три механизма за регулиране на клетъчния растеж.

първо, делене на много видове клеткие под контрола на растежни фактори, произведени от други клетки. Някои от тези фактори идват в клетките от кръвта, други от близките тъкани. По този начин епителните клетки на някои жлези, като панкреаса, не могат да се делят без растежен фактор, произведен от подлежащата съединителна тъкан.

второ, повечето нормални клеткиспират да се делят, когато няма достатъчно място за нови клетки. Това може да се наблюдава в клетъчни култури, в които клетките се делят, докато влязат в контакт една с друга, след което спират да се делят.

Трето, много плат културите спират да растат, ако дори малко количество от веществата, които произвеждат, попадне в културалната течност. Всички тези механизми за контрол на клетъчния растеж могат да се считат за варианти на механизма на отрицателната обратна връзка.

Регулиране на размера на клетката. Размерът на клетката зависи главно от количеството функционираща ДНК. Така при липса на репликация на ДНК клетката расте, докато достигне определен обем, след което растежът й спира. Ако използвате колхицин, за да блокирате процеса на образуване на вретено, можете да спрете митозата, въпреки че репликацията на ДНК ще продължи. Това ще доведе до значително надвишаване на нормалното количество ДНК в ядрото и обемът на клетката ще се увеличи. Предполага се, че прекомерният клетъчен растеж в този случай се дължи на повишеното производство на РНК и протеин.

Диференциация на клетките в тъканите

Един от характеристики на растежаи деленето на клетките е тяхната диференциация, която се разбира като промяна в техните физически и функционални свойства по време на ембриогенезата с цел образуване на специализирани органи и тъкани на тялото. Нека разгледаме един интересен експеримент, който помага да се обясни този процес.

Ако от яйцаАко премахнете ядрото на жаба с помощта на специална техника и го замените с ядрото на клетка от чревната лигавица, тогава от такова яйце може да израсне нормална жаба. Този експеримент показва, че дори такива силно диференцирани клетки като тези на чревната лигавица съдържат цялата необходима генетична информация за развитието на нормален жабешки организъм.

От експеримента става ясно, че диференциациявъзниква не поради загуба на ген, а поради селективна репресия на оперони. Наистина, в електронни микрографии може да се види, че някои ДНК сегменти, „опаковани“ около хистони, са кондензирани толкова силно, че вече не могат да бъдат разплетени и използвани като шаблон за РНК транскрипция. Това явление може да се обясни по следния начин: на определен етап от диференциацията клетъчният геном започва да синтезира регулаторни протеини, които необратимо потискат определени групи гени, така че тези гени остават инактивирани завинаги. Както и да е, зрелите клетки на човешкото тяло са способни да синтезират само 8000-10 000 различни протеини, въпреки че ако всички гени функционират, тази цифра ще бъде около 30 000.

Експерименти върху ембрионипоказват, че някои клетки са в състояние да контролират диференциацията на съседни клетки. По този начин хордомезодермата се нарича първичен организатор на ембриона, тъй като всички останали тъкани на ембриона започват да се диференцират около него. Трансформирайки се по време на диференциацията в сегментирана дорзална мезодерма, състояща се от сомити, хордомезодермата става индуктор за околните тъкани, предизвиквайки образуването на почти всички органи от тях.

Като друг пример за индукцияможе да се цитира развитието на лещата. Когато оптичната везикула влезе в контакт с ектодерма на главата, тя започва да се удебелява, постепенно се превръща в плакода на лещата, която от своя страна образува инвагинация, от която в крайна сметка се образува лещата. По този начин развитието на ембриона до голяма степен се дължи на индукция, същността на която е, че една част от ембриона предизвиква диференциация на друга, а това води до диференциация на останалите части.
Така че въпреки че клетъчна диференциация като цяловсе още остава загадка за нас, много от регулаторните механизми, които са в основата му, вече са ни известни.

Ако характеризираме известните фитохормони най-общо, тогава можем да кажем, че отличителната черта на ауксините е стимулирането на клетъчното удължаване, гиберелините - стимулиране на растежа на стъблото, а кинините се характеризират със способността си да предизвикват клетъчно делене в тъканите, които не реагират на други влияния при оптимални хранителни условия.

Тоест кинините могат да се нарекат хормони на клетъчното делене.

Въпреки това, физиологичният спектър на действие на кинините е малко по-широк и не се ограничава само до разделяне. Те също влияят на клетъчното удължаване и диференциация и други процеси. Трябва да се отбележи, че кинините проявяват своята активност само в присъствието на ауксини. Например, в теста за образуване на коренов калус, активността на хинините е тясно свързана и зависи от взаимодействието с ауксина и двете групи хормони причиняват растеж на калуса: ауксини - увеличаване на размера, кинини - тяхното разделяне. Нормалният растеж се определя от баланса между тях.

Много изследователи многократно отбелязват ефекта на хинините върху растежа на корените. В този случай се наблюдава както инхибиране, така и стимулиране на клетъчното делене и удължаване. Инхибирането настъпва при високи концентрации на хормони, а стимулацията зависи от експерименталните условия и физиологичното състояние на обекта на изследване.

Растежът на дисковете на листата на боба и покълването на семената на марулята се стимулира от хинини и червена светлина и се инхибира от далечна червена светлина. Въпреки това, според Милър, кинините не могат напълно да заменят червената светлина, тъй като те не участват във фотореакцията и имат механизъм на действие, различен от червената светлина.

Цялото по-горе разнообразие от действие на кинините е изследвано в по-голямата част от случаите с помощта на един представител на този клас хормони на растежа - кинетин. Всъщност кинетинът не може да се нарече истински хормон, тъй като това вещество не е изолирано от висшите растения.

В своята химически чиста форма кинетинът е изолиран за първи път от екстракт от дрожди и сперма от херинга от група служители в Университета на Уисконсин, САЩ през 1955 г. Те също така установяват структурата на това съединение, което е 6-фурфуриламинопурин. Малко по-късно, през 1957 г., Skoog et al. изолиран кинетин от стари или автоклавирани ДНК препарати. Година по-късно се появява доклад за химическия синтез на кинетин.

Синтетично изследване на химични аналози на кинетин показа, че адениловата част на молекулата играе основна роля в проявата на свойството на висока биологична активност, докато фурфурилната странична верига може да бъде заменена с други неполярни групи. Използвайки различни варианти на това заместване, бяха получени около 30 високоактивни и още по-голям брой по-малко активни съединения. На тези съединения е дадено груповото име "кинини", което по-късно започва да се прилага към вещества, открити в екстракти от висши растения, които активират клетъчното делене, като кинетин. Вещества, които силно стимулират клетъчното делене, са открити в растителни екстракти от течен ендосперм на кокосов орех, ендосперм на царевица, от развиващи се партенокарпични бананови плодове и неузрели плодове от конски кестен, листа от тютюн и моркови, от грозде, туморна тъкан на коронни гали, женски гаметофити на гинко и много други.

Използвайки клетъчното делене като скринингов тест, различни изследователи в три различни лаборатории изолират кинини от течен екстракт от царевичен ендосперм. Количествата на получените лекарства обаче не са достатъчни за пълното им химично идентифициране. Всички те са съгласни, че кинините са производни на аденин, незаместени, с изключение на азотния атом на шеста позиция. Във всички случаи изолираното вещество е в състояние да произведе само част от активността, стимулираща клетъчното делене.

По-нататъшно сравнение на свойствата на активни препарати от кокосов ендосперм и царевичен ендосперм, пречистен върху йонообменни смоли, поставя под съмнение факта, че намереното съединение е наистина естествен кинин, въпреки че този тест не е без методологични съмнения.

Окончателното изясняване на химичната природа на нативните кинини е въпрос на време, тъй като методите за тяхното изолиране вече са до голяма степен разработени. Това се подкрепя и от относително лесното спонтанно образуване на кинетин от ДНК.

Липсата на знания за точната химическа природа на естествените кинини ограничава проучванията върху тяхната биогенеза и трансформации в растителните тъкани. Молекули, подобни на киетин, участват в метаболизма в растенията по протежение на нормалния път за пуриноза. Слабата мобилност на киетин в растителните тъкани показва, че естествените кинини могат да бъдат синтезирани от клетки, които го изискват.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.