После процесса оплодотворения клетки, образовавшиеся в результате клеточных делений, имеют сходный генетический материал (ДНК). ДНК присутствует в хромосоме, и разные участки хромосом связаны с различными функциями клетки и ее производством. Таким образом, только те участки хромосом, которые экспрессируются, необходимы для выполнения специализированной функции в конкретной клетке.
Эти области хромосом относятся к присутствующим в них генам. Эти гены определяют тип клетки, которая будет сформирована после их экспрессии. Но не каждый ген экспрессируется в процессе клеточной дифференцировки.
Многие сигнальные молекулы, известные как факторы роста, вовлечены в процесс дифференцировки клеток. Существует два механизма, которые вызывают изменение функций в различных областях эмбриона:
Локализация в цитоплазме
Индукция
Локализация в цитоплазме
Это происходит на начальных стадиях эмбрионального развития. В этом состоянии эмбрион подвергается множественным делениям без роста, в результате которого образуются бластомеры (отдельные клетки). Все эти клетки имеют определенную область цитоплазмы родительской клетки, которая может иметь цитоплазматические детерминанты.
На стадии морулы (твердой массы бластомеров) эмбрион содержит две или более двух по-разному работающих клеточных популяций. Цитоплазматические детерминанты, мРНК и белок, влияют на специфическое развитие.
Индукция
Во время индукции вещество, выделяемое одной определенной группой клеток, приводит к изменениям в развитии в какой-либо другой группе. На процесс влияют химические сигналы и детерминанты.
На заключительном этапе клеточной дифференцировки из одной популяции стволовых клеток образуются различные типы дифференцированных клеток. Процесс дифференцировки клеток происходит контролируемым образом. После образования необходимого количества дифференцированных клеток процесс тормозится латеральным торможением. При этом дифференцирующиеся клетки посылают сигналы, которые вызывают ингибирование аналогичной дифференцировки окружающими клетками.
Необходимость клеточной дифференцировки
Дифференцировка клеток - естественный процесс, необходимый для роста и развития организма. Клетки становятся специализированными для выполнения определенных функций. Эти специализированные клетки образуют ткани, а аналогичные ткани образуют органы, предназначенные для выполнения специализированных функций. Наиболее распространенными причинами дифференцировки клеток являются:
Непрерывный оборот клеток, таких как клетки крови, в развитых организмах.
Развитие плода во взрослый организм.
Для восстановления изношенных тканей; в такой ситуации требуются специализированные клетки.
Под влиянием изменений в цитоплазме.
Из-за изменений в гормональном балансе и активности.