По словам команды, клетки используют мультимодальное восприятие, чтобы учесть внешние сигналы и информацию изнутри клетки, например, количество клеточных органелл.
ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЦИТОСКЕЛЕТА И КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ НА ФОРМУ КЛЕТКИ БАКТЕРИЙ
- Новые технологии в биологии
- Цитология и ее методология, подготовка к ЕГЭ по биологии
- Одномембранные органеллы
- Протвино. B2 - На ножах. Сезон 9 смотреть онлайн
онлайн-школа вебиум
Уточним, что лимфатические органы и лимфатических узлы, которых насчитывается около 600, функционально является частью иммунной системы, а к собственно лимфатической системе относится обширная сеть сосудов, которая проходит почти через все наши ткани, обеспечивая движение жидкости, называемой лимфой. Слово «иммунитет» происходит от латинского «immunis» на английском — immunity , что означает «чистый от чего-либо», невосприимчивый к чему-либо. Иммунная система появилась вместе с многоклеточными организмами и развивалась, как помощница их выживанию. Она объединяет органы и ткани, которые гарантируют защиту организма от генетически чужеродных клеток и веществ, поступающих из окружающей среды. Иммунная система представлена тремя уровнями: органным, клеточным и молекулярным. Органы иммунной системы человека Иммунная система включает центральные и периферические органы. Центральные органы иммунной системы представляют собой красный костный мозг и тимус. Костный мозг является хранилищем стволовых клеток, из которых образуются клетки крови рис. В зависимости от ситуации, стволовые клетки трансформируются в иммунные В-лимфоциты.
При необходимости, определенная часть B-лимфоцитов превращается в плазматические клетки, которые способны вырабатывать антитела. Костный мозг содержит стволовые клетки Тимус или вилочковая железа — один из главных органов иммунной системы, расположенный у человека за грудиной ниже ключиц, который отвечает за образование Т-клеток иммунной системы в лимфоидных тканях организма рис. Тимус К периферическим органам относятся селезенка, миндалины и лимфоузлы, в которых находятся зоны созревания иммунных клеток. Миндалины, получившие свое название из-за внешней схожести с миндалем, представляют собой скопление лимфоидной ткани в верхней части носоглотки. У человека шесть миндалин: две небные, две грудные и по одной носоглоточной и язычной. Самыми крупными из них являются небные миндалины, или гланды, которых легко осмотреть самостоятельно в зеркале, если достаточно широко раскрыть рот рис. Небные миндалины Селезенка является самым крупным лимфоидным органом рис. Кроме того, она может накапливать некоторое количество крови.
В экстренных ситуациях селезенка способна послать свои запасы в общий кровоток. Это позволяет улучшить качество и скорость иммунных реакций организма. Селезенка очищает кровь от бактерий и перерабатывает всевозможные вредные вещества.
Для того, чтобы точно знать, что синтезировать, клетка использует молекулы РНК — своего рода «рецепты» для того, чтобы делать белки. Они не присутствуют в клетке постоянно, но могут синтезироваться по мере необходимости по информации из генов, которые находятся в ДНК. У нас есть специальный белок, который умеет синтезировать РНК, — полимераза. Для того, чтобы полимераза «поняла», где начало гена, перед геном есть регуляторная последовательность, которую она может химически «узнать».
Когда необходимость в синтезе РНК пропадает — например, сахар из внешней среды ушёл, — специальный белок начинает блокировать регуляторную последовательность, мешая работе полимеразы. У нас есть много сахара, и мы включаем производство белка. Из-за того, что мы включили производство белка, который утилизирует сахар и позволяет его всосать в клетку, сахара в окружающей среде становится меньше и в какой-то момент он расходуется. Тогда нам нужно отключить производство белка. И так по кругу. Это называется «принципом обратной связи», и это элемент порядка, который уравновешивает хаос в жизни клетки. Как бактерии научились питаться цитратом натрия Бактерии конкурируют между собой: каждая хочет получить как можно больше ресурсов, размножиться и всех вокруг «задавить».
На этой конкуренции строится их взаимодействие: им нужно уметь эффективно использовать свои ресурсы и находить конкурентные преимущества в среде. Поэтому клетки могут адаптироваться и находить новые источники энергии. Представим, что наша клетка потребляет обычный источник энергии — тот же сахар. Но внезапно в окружающей среде появляется новый источник. Поначалу клетка не может им питаться, потому что у неё для этого нет соответствующих белков, механизмов регуляции и механизмов обратной связи. Научиться питаться этим новым источником энергии клетке может быть очень полезно, но сложно. Изменение концентрации сахара — это краткосрочное изменение.
А изменение источника энергии — это серьёзный вызов, который требует больших изменений внутри клетки. И вам нужно думать, где теперь покупать хлеб, — говорит лектор. Как популяция кишечных палочек в эксперименте Ленски научилась питаться цитратом? Здесь в полной мере проявили себя случайность в виде мутации и порядок в виде механизмов обратной связи. Оказалось, что рядом с геном поглощения цитрата у этого микроорганизма есть другой ген — исследовательница для простоты иллюстрации назвала его «геном X». У предковой формы бактерий ген поглощения цитрата не работал. Однако у мутировавших бактерий он дублицировался, присел на хвост «гену Х» и стал включаться или выключаться вместе с ним.
Это удобно для студентов и профессионалов, которым необходимо иметь постоянный доступ к актуальной научной информации. Еще одним важным преимуществом является широкий спектр представленных материалов. Здесь собраны работы по различным разделам биологии: молекулярной, клеточной, генетической, физиологической и другим. Вы можете выбрать интересующую вас тему и ознакомиться с самыми свежими исследованиями в этой области. Еще одним преимуществом Студариум биология 2024 является возможность использования различных инструментов для удобного чтения.
Вы можете делать закладки, выделять текст, добавлять заметки и даже делиться интересными материалами с коллегами и друзьями. Таким образом, вы можете эффективно организовать свое чтение и получить максимум информации. Кроме того, Студариум биология 2024 предоставляет возможность общения с другими пользователями. Вы можете обсуждать материалы, задавать вопросы и получать ответы от экспертов в данной области. Такая возможность позволяет расширить свои знания и углубиться в изучение интересующих вас тем.
Итак, преимущества чтения Студариум биология 2024 онлайн очевидны: доступность, широкий спектр материалов, удобные инструменты чтения и возможность общения с другими пользователями. Если вы интересуетесь биологией и хотите быть в курсе последних научных достижений, то Студариум биология 2024 — отличный выбор для вас. Актуальность Студариум биология 2024 для биологических исследований Студариум биология 2024 предоставляет уникальную возможность изучать различные аспекты биологии с использованием современных технологий и методов. В его состав входит широкий спектр разделов, которые охватывают различные аспекты биологических наук, таких как генетика, микробиология, физиология и другие.
Представим себе, что клетка попала в новую среду — скажем, незаселенную ее родственниками каплю воды. Тогда поначалу она будет активно размножаться и стареть репликативно. Затем ее потомки заполнят всю каплю, ресурсы начнут иссякать, и репликативное старение уступит место физиологическому. Часть клеток ослабнет, погибнет, освободится пространство, и цикл замкнется. Понятно, что переход от репликативного старения к физиологическому и обратно едва ли будет резким, и на каком-то этапе цикла два этих процесса будут действовать на жителей капли одновременно. Кроме того, нельзя исключать и того, что эти процессы как-то взаимосвязаны — например, генетический мутационный «мусор» наверняка влияет на скорость накопления мусора белкового, и наоборот. Однако эти связи пока не особенно изучены. Двуглавая палочка Однако сочетание двух форм старения одноклеточных рисует мрачную картину: колония микробов сначала теряет способность размножаться, потом жизнеспособность, потом снова способность размножаться... Если бы так продолжалось без конца, то виды одноклеточных вымирали бы один за другим. Следовательно, у них должны существовать еще и какие-то механизмы омоложения, для каждого конкретного организма или для популяции в целом. Чтобы разрешить это противоречие у многоклеточных животных, Томас Кирквуд выдвинул теорию «одноразовой сомы» см. Kirkwood, R. Holliday, 1979. The evolution of ageing and longevity. Она предполагает, что в многоклеточном теле есть нестареющая часть — половые клетки germ cells, germ line , а есть все остальное — сома. Преемственность жизни осуществляется только на уровне половых клеток, которые участвуют в оплодотворении, затем делятся и образуют новые половые клетки. А сома — лишь надстройка, необходимая для обеспечения жизни половых клеток, которая и принимает на себя удар разных форм старения — как репликативного, так и физиологического. Иными словами, клетки половой линии находятся в покоящемся состоянии, у них невысокая интенсивность обмена веществ, зато много ресурсов уходит на постоянный саморемонт. Клетки сомы же тратят энергию на рост, деление, синтез макромолекул — и в меньшей степени на ремонт, потому и изнашиваются со временем. У теории «одноразовой сомы», конечно, есть свои ограничения. Известно, что половые клетки не «безгрешны» и годы тоже накладывают на них свой отпечаток — например, в пожилых яйцеклетках чаще возникают хромосомные аномалии после мейоза, чем в молодых. То есть непонятно, на самом деле, в какой степени половые клетки защищены от старения. Кроме того, одной такой защиты едва ли будет достаточно: можно представить себе, что за время, которое проходит между оплодотворением и образованием половых желез у зародыша, клетки успевают накопить какие-то поломки. А значит, необходимы дополнительные механизмы омоложения, чтобы новое поколение не оказывалось каждый раз слабее старого. Тем не менее, факт остается фактом: признаков старения у половых клеток гораздо меньше, чем у клеток сомы, да и процессов омоложения у последних не заметно. Поэтому теория сомы продолжает неплохо объяснять то, что происходит в многоклеточном организме. Но возможно ли ее применить к одноклеточным? А если да, то на каком уровне у них могут существовать сома и половая линия, если клетка у каждого организма всего одна? В мире микробов есть хорошие примеры того, как идея «одноразовой сомы» может работать в масштабах одной клетки. Это виды, которые практикуют асимметричное деление — например, пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae или пресноводная бактерия Caulobacter crescentus. В случае почкующихся дрожжей старение изрядно напоминает человеческое см. Petralia et al. Aging and longevity in the simplest animals and the quest for immortality : клетка сморщивается, накапливает шрамы от предыдущих почек, уровень синтеза белка падает, цитоплазма закисляется. Как только эта клетка становится материнской, то есть начинает отращивать новую почку, она автоматически превращается в сому. Дочерняя же клетка не наследует ни изношенной мембраны, ни других повреждений и принимает на себя роль половой линии, рождаясь с молекулярной точки зрения более молодой, чем ее мать. Впрочем, далеко не у всех одноклеточных описано асимметричное деление. Родственники пекарских дрожжей Schizosaccharomyces pombe и кишечная палочка Escherichia coli, как правило, делятся симметрично рис. Значит ли это, что у них нет механизмов омоложения, а вместе с тем — и механизмов старения? Симметричное и асимметричное деление встречаются как у прокариот, так и у эукариот. Изображение из статьи M. Aging and immortality in unicellular species Этим вопросом задался французский биолог Эрик Баптест Eric Bapteste со своими коллегами. Поскольку нет причин думать, что существуют виды, которые не накапливают мутации или молекулярный мусор с течением времени, то есть не стареют, исследователи предположили, что даже у симметрично делящихся одноклеточных должны быть какие-то механизмы омоложения. Но где его искать, в какой фазе жизненного цикла? Баптест и коллеги предложили четыре варианта ответа на этот вопрос первые три из которых они сами же и опровергли : 1. Омоложение происходит в случайное время. Этот вариант кажется довольно невыгодным, поскольку чем дольше особь живет, тем сложнее ее вернуть к исходному состоянию. Следовательно, с течением времени омоложение должно постепенно сдвигаться к «началу жизни» одноклеточного — какой бы момент мы ни договорились считать этим началом. Омоложение происходит постоянно. Это тоже не самый экономный вариант. К тому же омоложение приносит наибольший выигрыш только тем, кто близок к «порогу» репродуктивного старения и готов остановить свое размножение. Значит, в таком случае для молодых особей оно выгодным не будет. Омоложение совершается в критические моменты, как ответ на внешний «сигнал тревоги» — например, когда популяция достигает пороговой численности. Такое действительно встречается даже у симметрично делящихся видов: тех же S. Coelho et al. Rang et al. Minicells as a Damage Disposal Mechanism in Escherichia coli. Но этот механизм перехода к асимметрии не может быть единственным средством омоложения, ведь в некритической ситуации дрожжи тоже не должны стареть.
Тренды и перспективы в изучении микроорганизмов
- Клетки и губки
- Добро пожаловать!
- Исследование предполагает, что клетки обладают скрытой системой связи
- Клеточные торнадо: ученые подсмотрели, как клетки создают наши органы (видео)
- КОККИ. ОСОБЕННОСТИ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ И АДАПТИВНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФОРМЫ КЛЕТКИ
- О чем эта статья:
Ствол и ветки: стволовые клетки
Эпиболия (обрастание) – ведущий тип гаструляции у амфибий, заключается в том, что быстро делящиеся бластомеры крыши бластулы начинают обрастать краевую зону и медленно. В то же время форма клетки является наследуемой и характеризует таксоны достаточно высокого ранга, что говорит о большой адаптивной ценности данного признака в эволюции. Клеточная ие клетки,клеточные органоиды.
CD-ландшафт клеток
| Исследование предполагает, что клетки обладают скрытой системой связи | Смотреть видео про Студариум биология егэ. Новые видео 2024. |
| Исследование предполагает, что клетки обладают скрытой системой связи | Наиболее распространенными PAMPs являются липополисахариды, которые находятся в составе клеточной стенки грамотрицательных бактерий, липотейхоевые кислоты. |
| Как многоклеточные научились управлять своими клетками | Клеточный центр состоит из двух центриолей и центросферы. |
Исследование предполагает, что клетки обладают скрытой системой связи
Ткани человека студариум. Какие основные виды тканей присутствуют в организме человека. Главная/Здоровье и медицина/Открытие нового типа клеток революционизирует нейронауку. Как я могу помочь студариуму?. Новостей пока нет. Эндоплазматический ретикулум самая крупная органелла эукариотических клеток, комплекс мембран которой, составляет не менее половины всех мембран клетки.
Впервые синтезированы клетки, как в человеческом организме
Биология ЕГЭ справочник Колесников. Клеточное строение гидры пресноводной. Гидра Кишечнополостные. Пресноводный полип гидра строение. Тип Кишечнополостные внутреннее строение. Ментальная карта нуклеиновые кислоты. Нклинлве кислоты схема. Реализация наследственной информации задачи по биологии 10 класс. Симтиматиеа цпрсива рвстений. Систематика растений примеры. Систематика растений отделы.
Систематика царства растений таблица. Эмбриогенез гаструла бластула. Бластула гаструла нейрула. Мезодерма бластула гаструла. Бластула гаструла нейрула таблица. Рисунок животной клетки с обозначениями. Клетка биология строение схема животная. Строение живой клетки и её органоиды. Строение структура функции животной клетки. Опорный конспект по биологии 5 класс грибы.
Царство грибов ЕГЭ биология. Царство грибов строение жизнедеятельность размножение. Царство грибы ЕГЭ биология. Строение сердца земноводных и пресмыкающихся. Схема строения сердца хордовых. Схема строения сердца и магистральных сосудов позвоночных животных. Эволюция кровеносной системы хордовых животных. Таблица реакции фотосинтеза биология 10 класс. Фотосинтез схема 10 11. Фотосинтез схема подготовка к ЕГЭ по биологии.
Схема фотосинтеза ЕГЭ биология. Цикл развития маршанции многообразной. Строение спорофита маршанции. Строение и цикл развития маршанции. Жизненный цикл мха маршанция. Схема большого и малого круга кровообращения человека с подписями. Малый и большой круг кровообращения человека схема.
Еще один подход — создание сфероидов во вращающемся сосуде — пригоден только для клеток, способных спонтанно образовывать такие агрегаты, то есть не для всех типов клеток.
Тем не менее этот метод довольно прост, хотя и характеризуется немалой трудоемкостью процесса, а образующиеся агрегаты клеток получаются гетерогенными по размеру. Создание сфероидов с использованием матрикса — метод довольно простой, но в свете последних событий стало трудно достать сам по себе матригель и подобные реактивы внеклеточные матриксы стало трудно достать. Есть еще «экзотические» методы вроде использования магнитных наноносителей, когда в клеточку внедряются различные наночастицы с магнитными свойствами, а потом с помощью магнита эти клетки вылавливаются и формирование сфероида происходит за счет взаимного притяжения клеток. Шестому методу — микрофлюидному — посвящена основная часть этого доклада. Образование клеточных инкапсулятов в гидрогеле Этот метод относительно не нов: его суть в том, что по одному каналу подаются суспензии клеток, причем это могут быть не обязательно эукариотические клетки, но и прокариоты, дрожжи и другие. По второму каналу поступает гидрогель. За счет подачи по перпендикулярному каналу отсекающей гидрофобной жидкости грубо говоря, масла происходит формирование капель, то есть фактически эти капельки плавают в масле. В зависимости от того, какой гидрогель используется, происходит полимеризация оболочки — и на выходе получается капсула, которая содержит клетки.
В зависимости от поставленных задач с этой капсулой будут производиться некие манипуляции. На слайде приведена иллюстрация из статьи, показывающая, что инкапсуляция с применением микрофлюидики дает более стабильный результат за счет высокой точности поддержания скорости потока. Регулированием скорости и сочетанием, соотношением этих скоростей мы регулируем размер капель. Подобрать эти скорости можно так, что в каждую каплю у нас попадет только одна клетка. В этом случае сфероиды будут моноклональными, то есть каждый сфероид — это популяция, которая произошла от единой клетки-предшественницы. Либо наоборот: можно создать гетерогенную суспензию, смешать несколько типов клеток либо подавать их в момент формирования этих капелек и на выходе получать гетерогенные сфероиды. Приведем еще несколько иллюстраций. Например, проведена работа по инкапсуляции человеческих МСК.
Работу проводили для сравнения в монослое верхний ряд и с применением технологии микрофлюидики. Видно, что уже на 150-й минуте клетки образовали агрегаты довольно-таки хорошо, и после разрушения оболочки и окраски флуоресцентным красителем видно клетки показали жизнеспособность. Видно результат окрашивания живых и мертвых сфероидов соответственно кальцеином зеленый и иодидом пропидия красный. Детали публикации можно посмотреть по приведенной ссылке. Приборная составляющая в работе со сфероидами Аппаратное обеспечение технологии, о которой идет речь в этом докладе — это приборы компании DolomiteBio, которая вместе с компанией Dolomite и компанией ParticleWorks является частью компании BlackTrace — это головная компания, в рамках которой выделены три направления: Dolomite — работа с микроэмульсиями; DolomiteBio — все, что связано с инкапсуляцией живых объектов, клеток; ParticleWorks — все, что связано с синтезом наноносителей для лекарственных препаратов, таких как нанолипосомы и другие наночастицы. Все три компании работают так или иначе в секторе микрофлюидики. Компания Dolomite Bio создает инновационные продукты для высокопроизводительных исследований в формате Single Cell. Инкапсуляция отдельных клеток в микрокапли позволяет проводить быстрый анализ тысяч или миллионов отдельных клеток и их биологических продуктов.
Она имеет готовый протокол для РНК секвенирования единичных клеток, секвенирования ядер, протопласта растений, а также инкапсуляции клеток в агарозу и формирования 3D-культур. О последних двух применениях мы будем говорить. Системы инкапсуляции клеток Nadia и Nadia Go Что касается систем микрофлюидики, то модельный ряд представлен сейчас двумя автономными моделями — это Nadia Instrument и Nadia Go. Разница в том, Nadia Instrument — это система для рутинных процессов, в которых нужна работа с небольшим количеством образцов. Картриджи здесь — к сожалению или к счастью — одноразовые: это накладно, но предотвращает кросс-контаминацию, так что если у исследователя на повестке стоит предотвращение кросс-контаминации, то Nadia Instrument предпочтительнее. Он работает только с готовыми протоколами, но тем самым минимизируются риски, что какой-то процесс пойдет не по плану. В отличие от Nadia Instrument Nadia Go использует многоразовые чипы, но только на 1 образец. Если у исследователя есть задача создать некий протокол, сделать что-то новое, никому неведомое, поработать с объектом, с которым до этого никто не работал, то Nadia Go — это нужный ему прибор.
Конструкция приборов Nadia Nadia Instrument состоит из сенсорного экрана со встроенным меню подсказок. Прибор снабжен безымпульсными пневмонасосами, которые прокачивают все растворы по каналу в нем три независимых сверхплавных насоса, обеспечивающих давление до 1. Конструкция минимизирует риск, что какой-то процесс пойдет не так. Оператору выводятся на экране подробные инструкции: что куда капнуть, в какой последовательности, что нужно сделать — открыть или закрыть крышку, нажать «старт» или «стоп» и т.
Строение эпителиальной клетки схема. Строение и функции эпителиальной и соединительной ткани. Соединительные ткани хрящ межклеточное вещество. Тип клеток соединительной ткани хряща. Соединительная ткань хрящевая межклеточное вещество клетка. Плотная хрящевая костная соединительная ткань. Типы тканей в человеческом организме. Строение клетки ткани. Ткани животных эпителиальная соединительная мышечная нервная. Эпителиальная ткань и соединительная ткань строение. Что такое эпителиальная ткань нервная ткань соединительная ткань. Соединительные ткани их классификация, строение и функции.. Строение и функции соединительной ткани человека. Соединительная ткань функции таблица. Таблица тканей человека8кл. Ткани человека лекция анатомия. Ткани человека ЕГЭ. Ткани человека анатомия ЕГЭ. Соединительная ткань рыхлая костная хрящевая. Соединительная ткань изображение клетки и ткани. Строение рыхлой соединительной ткани анатомия. Соединительная ткань хрящевая костная кровь. Анатомия ткань человека это виды тканей. Основы гистологии ткани анатомия. Ткани виды тканей строение клетки анатомия. Ткани животных. Биология 8 класс типы эпителиальной ткани. Биология таблица ткани соединительная, покровная, мышечная, нервная. Соединительные ткани строение функции биология 8 класс. Соединительная ткань. Микрофотографии соединительной ткани. Ткани клетки человека микрофотографии соединительная. Типы строение соединительной ткани. Строение клеток соединительной ткани. Соединительная ткань функции соединительная ткань функции. Ткани человека Вебиум. Ткани человека ЕГЭ Вебиум. Студариум ткани животных. Строение эпителиальной ткани. Строение эпителиальной ткани покровный эпителий. Эпителиальная ткань строение рисунок. Классификация эпителиальной ткани таблица. Живые ткани. Ткани растений и животных. Животные ткани. Зарисовка нервного вида тканей. Нервная ткань рисунок ЕГЭ. Нервный Тип ткани рисунок. Рисунки ткани нервная человека в ЕГЭ. Ткани человека ЕГЭ биология схема. Типы тканей биология 8. Биология ткани таблица ткани человека. Ткани животных таблица ЕГЭ биология. Ткани организма человека. Виды человеческих тканей. Виды соединительной ткани рисунок. Волокнистая соединительная ткань рисунок ЕГЭ. Рыхлая соединительная ткань рисунок ЕГЭ.
И конечно, применение сфероидов открывает новые горизонты в трансплантологии, потому что 3D-культуры человеческих мультипотентных стволовых клеток — это отличное решение для трансплантологии, для репарации каких-то поврежденных тканей, ликвидации тканевых дефектов, например, наращивания кости в случае утери фрагмента после сложных операций или обширных травм. Это хорошее решение: сфероиды заносят в некий ячеистый скаффолд , где клетки отлично и очень быстро разрастаются. Это популярное применение сфероидов, о чем свидетельствует множество опубликованных работ. Шесть подходов к созданию сфероида Методик создания сфероидов много, и у каждого варианта есть свои недостатки и достоинства. Самый простой и популярный — метод висящей капли: каплю суспензии клеток подвешивают к крышечке чашки Петри и в таком положении она висит. Клеткам в ней некуда деваться, и они начинают взаимодействовать между собой, образуя 3D-агрегат. Альтернатива — создание сфероида в микролунках, но поверхность таких микролунок должна обладать ультранизкой адгезией, потому что иначе клетки по ней распластаются. Принцип здесь тот же самый: клетки «сползаются» к нижней точке лунки и начинают формировать агрегаты. Еще один подход — создание сфероидов во вращающемся сосуде — пригоден только для клеток, способных спонтанно образовывать такие агрегаты, то есть не для всех типов клеток. Тем не менее этот метод довольно прост, хотя и характеризуется немалой трудоемкостью процесса, а образующиеся агрегаты клеток получаются гетерогенными по размеру. Создание сфероидов с использованием матрикса — метод довольно простой, но в свете последних событий стало трудно достать сам по себе матригель и подобные реактивы внеклеточные матриксы стало трудно достать. Есть еще «экзотические» методы вроде использования магнитных наноносителей, когда в клеточку внедряются различные наночастицы с магнитными свойствами, а потом с помощью магнита эти клетки вылавливаются и формирование сфероида происходит за счет взаимного притяжения клеток. Шестому методу — микрофлюидному — посвящена основная часть этого доклада. Образование клеточных инкапсулятов в гидрогеле Этот метод относительно не нов: его суть в том, что по одному каналу подаются суспензии клеток, причем это могут быть не обязательно эукариотические клетки, но и прокариоты, дрожжи и другие. По второму каналу поступает гидрогель. За счет подачи по перпендикулярному каналу отсекающей гидрофобной жидкости грубо говоря, масла происходит формирование капель, то есть фактически эти капельки плавают в масле. В зависимости от того, какой гидрогель используется, происходит полимеризация оболочки — и на выходе получается капсула, которая содержит клетки. В зависимости от поставленных задач с этой капсулой будут производиться некие манипуляции. На слайде приведена иллюстрация из статьи, показывающая, что инкапсуляция с применением микрофлюидики дает более стабильный результат за счет высокой точности поддержания скорости потока. Регулированием скорости и сочетанием, соотношением этих скоростей мы регулируем размер капель. Подобрать эти скорости можно так, что в каждую каплю у нас попадет только одна клетка. В этом случае сфероиды будут моноклональными, то есть каждый сфероид — это популяция, которая произошла от единой клетки-предшественницы. Либо наоборот: можно создать гетерогенную суспензию, смешать несколько типов клеток либо подавать их в момент формирования этих капелек и на выходе получать гетерогенные сфероиды. Приведем еще несколько иллюстраций. Например, проведена работа по инкапсуляции человеческих МСК. Работу проводили для сравнения в монослое верхний ряд и с применением технологии микрофлюидики. Видно, что уже на 150-й минуте клетки образовали агрегаты довольно-таки хорошо, и после разрушения оболочки и окраски флуоресцентным красителем видно клетки показали жизнеспособность. Видно результат окрашивания живых и мертвых сфероидов соответственно кальцеином зеленый и иодидом пропидия красный. Детали публикации можно посмотреть по приведенной ссылке. Приборная составляющая в работе со сфероидами Аппаратное обеспечение технологии, о которой идет речь в этом докладе — это приборы компании DolomiteBio, которая вместе с компанией Dolomite и компанией ParticleWorks является частью компании BlackTrace — это головная компания, в рамках которой выделены три направления: Dolomite — работа с микроэмульсиями; DolomiteBio — все, что связано с инкапсуляцией живых объектов, клеток; ParticleWorks — все, что связано с синтезом наноносителей для лекарственных препаратов, таких как нанолипосомы и другие наночастицы. Все три компании работают так или иначе в секторе микрофлюидики. Компания Dolomite Bio создает инновационные продукты для высокопроизводительных исследований в формате Single Cell. Инкапсуляция отдельных клеток в микрокапли позволяет проводить быстрый анализ тысяч или миллионов отдельных клеток и их биологических продуктов. Она имеет готовый протокол для РНК секвенирования единичных клеток, секвенирования ядер, протопласта растений, а также инкапсуляции клеток в агарозу и формирования 3D-культур. О последних двух применениях мы будем говорить. Системы инкапсуляции клеток Nadia и Nadia Go Что касается систем микрофлюидики, то модельный ряд представлен сейчас двумя автономными моделями — это Nadia Instrument и Nadia Go. Разница в том, Nadia Instrument — это система для рутинных процессов, в которых нужна работа с небольшим количеством образцов.
Органоиды клетки
В значительно меньшем количестве S-клетки присутствуют в дистальной части тонкой кишки. Стимуляторами продукции секретина также являются жирные кислоты , этанол , компоненты специй. Усиливают стимуляцию продукции секретина желчные кислоты. Болезни двенадцатиперстной кишки.
Эта схема ДНК инструктирует клетки о том, как создавать белки и выполнять важные функции. Однако новое исследование в Моффитте под руководством Дипеша Нираулы, доктора философии, и Роберта Гейтенби, доктора медицинских наук, обнаружило негеномную информационную систему, которая работает параллельно с ДНК, позволяя клеткам собирать информацию из окружающей среды и быстро реагировать на изменения. Исследование было сосредоточено на роли ионных градиентов через клеточную мембрану.
Эти градиенты, поддерживаемые специализированными насосами, требуют больших затрат энергии для генерации различных трансмембранных электрических потенциалов. Исследователи предположили, что градиенты представляют собой огромный резервуар информации, который позволяет клеткам постоянно контролировать окружающую среду. Когда информация поступает в какой-то момент клеточной мембраны, она взаимодействует со специализированными воротами в ион-специфичных каналах, которые затем открываются, позволяя этим ионам течь по ранее существовавшим градиентам, образуя канал связи.
Как отмечают исследователи, размеры наших клеток идеально соответствуют их различным функциям, и любое нарушение этой шкалы часто свидетельствует о наличии заболевания. Очевидно, что такая регуляция клеток очень важна. Учёные и раньше пытались оценить количество клеток в нашем организме, и новая цифра близка к предыдущим, но особенностью последнего исследования является то, что в нём сделана попытка изучить и сравнительные размеры клеток. Исследователи надеются, что полученные ими результаты будут полезны в различных биологических исследованиях, и с этой целью все данные, полученные в ходе анализа, теперь доступны всем.
Даже стволовые клетки ограничены определенной группой порождаемых ими клеток. Плюрипотентных клеток, способных развиться в клетку любой ткани, насколько известно, в организме взрослых людей не сохраняется.
А вот у плоских червей они есть — и эти «необласты» могут открыть нам главные секреты регенерации. Их существование известно уже больше века, однако до сих пор идентифицировать эту немногочисленную популяцию клеток не удавалось. Альварадо и его соавторы использовали для этого piwi-1 — белковый маркер стволовых клеток. Выделив содержащие его клетки, ученые заметили, что они легко распадаются на две группы: одни синтезировали его много, другие — мало, лишь первые проявляют себя как необласты.
Хаос и порядок: как эволюционируют клетки
История жизни на Земле: кайнозой Строение клеток эукариот. Цитоплазма, ядро, одномембранные органеллы Эукариотическая клетка отличается от прокариотической большими размерами и более сложным строением. Линейные размеры эукариотической клетки обычно составляют десятки мкм у животных около 10—40 мкм, у растений 100—200 мкм. Основные структуры эукариотической клетки: цитоплазматическая мембрана, цитоплазма и ядро. Клетки эукариот содержат множество внутренних структур, выполняющих определенные функции рис. Эти структуры называются органеллами органоидами. Цитоплазма заполнена взвесью частиц и органелл.
Цитозоль гиалоплазма — свободная часть цитоплазмы, в которой взвешены органеллы. По химическому составу цитозоль представляет из себя густой раствор белков, углеводов глюкозы и ионов, заполняющий все внутреннее пространство клетки. Концентрации ионов натрия и калия внутри клетки и во внеклеточном пространстве различна, что играет важную роль в осморегуляции и передаче сигнала. У прокариот большинство реакций метаболизма протекает в цитозоле, т. У эукариот часть химических реакций протекает в цитозоле, а часть — внутри органоидов. В животных клетках различают два слоя цитоплазмы: эктоплазма — наружный слой цитоплазмы мало органоидов, высокая вязкость ; эндоплазма — внутренний слой цитоплазмы содержит основные органоиды.
Цитоплазма, как правило, не способна к длительному автономному существованию. Ядро Это крупная органелла около 6—7 мкм диаметром. Оно окружено ядерной оболочкой, которая образована двумя параллельно расположенными мембранами. Ядерная оболочка пронизана ядерными порами, где мембраны смыкаются, и полость ядра сообщается с цитоплазмой. В порах находятся сложные белковые комплексы. Они переносят через оболочку из ядра в цитоплазму крупные молекулы и молекулярные комплексы, такие как мРНК и рибосомы, а из цитоплазмы в ядро — ядерные белки, которые синтезируются в цитоплазме.
Внутри ядра находится одно или несколько ядрышек — плотных образований, где происходит синтез рибосомных РНК и сборка субъединиц рибосом. Остальное пространство ядра заполнено полужидкой кариоплазмой, в которой находятся молекулы ДНК, соединенные со специфическими белками, — хроматин. Строение хромосомы В процессе клеточного деления нити хроматина укорачиваются и утолщаются, превращаясь в хромосомы Перед делением хромосомы имеют Х-образную форму. Центральная часть, в которой соединяются две половины хромосомы, носит название центромеры, или первичной перетяжки.
Вопрос, что было раньше, не решен для пары курица и яйцо, но определен для моноклонального антитела и идентифицируемой им молекулярной частицы. Изначально именно моноклональное антитело использовалось для характеристики своей мишени. Например, CD2-моноклональные антитела представляют собой реагенты, которые реагируют с трансмембранным гликопротеином с молекулярной массой 50 кДа, экспрессируемым в покоящихся Т-клетках. В настоящее время клеточные структуры сначала идентифицируются с помощью методов молекулярной генетики или протеомики, а затем уже моделируются специфические антитела [12]. Строчная буква «w» «workshop» , предшествующая обозначению номера, используется для еще не утвержденных кандидатов. Например, молекула все еще в листе ожидания, т. Анализ w-клеймированных маркеров, рассмотренных еще в начале деятельности HLDA, выявил их принадлежность к кластерам моноклональных антител, распознающих углеводные эпитопы, которые после надлежащей биохимической идентификации получили свой собственный «чистый» номер CD. Например, антиген Томсена-Фриденрайха TF или T открыт случайно при изучении групп крови обнаруживался на контаминированных эритроцитах. Структурно TF — это универсальная первичная коровая, кор-1 последовательность O-гликанов, то есть углеводный эпитоп. Присутствуя практически на всех мембранных гликопротеинах муцинового типа, он остается иммунологически замаскированным из-за удлинения углеводной цепи. Но в злокачественно трансформированных клетках происходит его демаскировка, вероятнее всего, в результате нарушения обрыва гликозилирования. TF характеризуется как онкофетальный углеводный эпитоп, имеет номер CD176. Прописные буквы после номера CD обозначают сплайсированный вариант внеклеточного домена молекулы клеточной поверхности. Например, в результате альтернативного сплайсинга гена Ptprc Protein tyrosine-phosphatase, receptor type , кодирующего трансмембранную тирозиновую протеинфосфатазу CD45, образуются варианты с различными характеристиками. Наивные Т-лимфоциты экспрессируют преимущественно высокомолекулярные изоформы СD45 CD45RA , имеют высокую фосфатазную активность и поддерживают Т-клеточный рецептор в премированном состоянии для распознавания антигена. Активированные Т-клетки экспрессируют короткий сплайс-вариант CD45 CD45RO , с которым связывают более быструю и эффективную активацию, опосредованную антигеном [14]. Сплайсинг — это процесс созревания молекул, в результате которого из предшественника удаляется внутренняя часть, а края образовавшегося дефекта лигируются за счет образования ковалентной связи. Сплайсингу подвергаются нуклеиновые кислоты и белки. Вырезание разных участков в транскриптах формирует альтернативный сплайсинг, в результате которого с одного гена считываются разные белки [15]. Строчная буква после номера CD обозначает несколько молекул, которые имеют общую цепь. В случае углеводных структур CD строчная буква указывает на модификацию углеводной последовательности. В некоторых случаях экспрессия уточняется количественно: «высокий» или «низкий» уровень. Поверхность цитоплазматической мембраны — важный участник всех видов клеточной коммуникации, фактически, она осуществляет ведение внешней политики клетки.
И только в этой паре имеет смысл говорить о старении оно достается клетке-соме или омоложении которое выпадает на долю «половой» клетки. С этой же позиции можно было бы рассуждать и о том, почему некоторые одноклеточные выбрали для себя явную асимметрию деления как почкующиеся дрожжи , а другие — скрытую как кишечная палочка. Впрочем, таких рассуждений уже было немало: например, есть мнение, что чем выше уровень стресса, которому подвергается популяция, тем резче асимметрия, потому что чем сильнее стареет клетка-сома например, чем больше мусора в ней остается , тем моложе оказывается «половая» клетка и тем больше от этого выигрывает популяция в целом. Таким образом, если асимметрия универсальна, то у любых одноклеточных существ можно найти признаки асимметрии и старения — как репликативного, так и физиологического. Баптест и коллеги предсказывают, что, если их теория верна, то рано или поздно это получится сделать с любым видом. Репликативную асимметрию измерить легче — достаточно сортировать клетки после каждого деления и подсчитывать, сколько раз они способны произвести потомство. С физиологической асимметрией будет сложнее, однако исследователи полагают, что этого можно достичь, если заблокировать в клетках деление с этим успешно справляются некоторые яды. Несправедливость во спасение Идея о принципиальной асимметрии копирования ДНК тоже возникла не на пустом месте. Об этом заговорили еще в 1975 году, но совсем в другом контексте — как о стратегим защиты от рака J. Cairns, 1975. Mutation selection and the natural history of cancer. Как и у кишечной палочки, так и у человека каждое копирование ДНК в клетках порождает мутации — ошибки копирования. Поэтому каждая новая мутация в дочерней клетке оказывается в «гетерозиготном» состоянии — она есть только на новой цепи, но не на материнской. Иногда мутацию находит система репарации, но не всегда чинит ее в сторону исходного варианта. Если система репарации ее упускает, то «гетерозиготу» наследует дочерняя клетка, а в третьем поколении, у одной из клеток-внучек, ДНК становится полностью «гомозиготной», и мутация закрепляется в обеих цепях. Так или иначе, если эта мутация онкогенная, то резко возрастает риск опухолевой трансформации. Гипотеза бессмертной цепи предполагает, что организм животного решает эту проблему, не давая мутантным клеткам размножаться см. Rando, 2007. В организме человека делятся в основном стволовые клетки — представители половой линии в тканях сомы — причем делятся асимметрично: одна дочь остается стволовой и способной к делению, другая уходит в дифференцировку, постепенно превращается в рабочую клетку ткани и теряет способность делиться. Можно представить себе ситуацию, в которой дочь-стволовая клетка наследует преимущественно материнские цепи ДНК без мутаций, а дочь-дифференцированная клетка наследует новые цепи. Да, она может превратиться в раковую клетку, но поскольку ее потенциал к размножению ниже, чем у стволовой, то меньше и риски для ткани в целом рис. Модель сегрегации нитей ДНК в стволовых клетках человека. Клетки, которые остаются стволовыми, наследуют старые цепи, а клеткам, которые уходят в дифференцировку, достаются преимущественно новые. Если эта модель верна, то разделение хромосом в митозе будет неслучайным. Изображение из статьи T. The Immortal Strand Hypothesis: Segregation and Reconstruction Гипотезу бессмертной цепи, казалось бы, несложно проверить. Для этого есть два способа. Первый похож на тот, с помощью которого Мезельсон и Сталь подтвердили полуконсервативный принцип репликации: можно добавить в среду меченые нуклеотиды например, тимидин с тяжелым атомом водорода и наблюдать за тем, как они включаются в ДНК новых клеток. Если гипотеза верна, то дочерние клетки будут светиться приблизительно одинаково, а вот в третьем поколении возникнет неравенство. Второй способ более сложный — секвенировать ДНК клеток в ткани, подсчитать количество возникающих мутаций и сравнить его с теоретическими предсказаниями ведь если все мутации остаются в геноме одной из дочерей, то скорость их накопления в разных клонах будет сильно различаться. Тем не менее, до сих пор ни окончательно подтвердить, ни полностью опровергнуть гипотезу бессмертной цепи не удалось. В одних работах предсказания не сбываются C. Tomasetti, I. Bozic, 2015. The not so immortal strand hypothesis , в других — сбываются, но на отдельных клеточных культурах, условия жизни которых не воспроизводят реальную ситуацию в ткани. Итак, что на самом деле сделал Баптест и его коллеги? Опираясь на известные случаи асимметричного деления и полуподтвержденную теорию бессмертной цепи, они предположили, что симметричное деление в природе невозможно. А уже исходя из этого утверждения, они распространили теорию «одноразовой сомы» на все живые организмы. Баптест полагает, что асимметричное деление — базовый признак, свойственный всем прокариотам и эукариотам. Если предположить, что этот механизм деления — вторично приобретенный, то из этого следует, что ранее существовало истинно симметричное деление и другие механизмы омоложения. Но с учетом того, что все ныне живущие организмы придерживаются полуконсервативного принципа репликации, и мы не знаем наверняка, было ли когда-то по-другому, этот вариант кажется маловероятным. К этой конструкции, конечно, возникает множество вопросов. Например, насколько логично пытаться применить механизм борьбы с раком у многоклеточных животных к физиологии прокариот? Известно, что у животных существует множество линий противоопухолевой защиты, причем даже у разных классов позвоночных они устроены по-разному. Тогда имеем ли мы право распространить один принцип хотя бы на всех позвоночных, и как быть с беспозвоночными? Строго говоря, и у самих прокариот механизм разделения цепей до сих пор достоверно не обнаружен — хотя известны его косвенные подтверждения D. Aanen, A. Debets, 2019. Mutation-rate plasticity and the germline of unicellular organisms. Интересно также, как этот принцип мог бы быть устроен технически, и насколько он может различаться у прокариот и эукариот. В этом смысле с кишечной палочкой все просто: у нее нет ядерной оболочки, да и хромосома только одна. Но как быть с теми же дрожжами, которые, хоть и одноклеточные, обладают полноценным ядром и 16 хромосомами? До сих пор неясно, какой механизм мог бы обеспечивать сегрегацию, чтобы 16 определенных хромосом попали к одному из полюсов. Тем не менее, теорию Баптеста и коллег можно проверить. Если удастся получить свидетельства об избирательном расхождении хромосом у прокариот и эукариот, то можно будет говорить об универсальности асимметричного деления. А если при этом у прокариот продолжат находить признаки старения, то придется заключить, что этот феномен универсален и забыть о потенциально бессмертных организмах с которых неплохо бы и нам взять пример. Но старение — палка о двух концах, и если оно универсально, то должны быть универсальны и механизмы омоложения.
Возможность программировать ДНК означает, что ученые могут создавать клетки для выполнения определенных функций и даже тонко настраивать реакцию клетки на внешние стрессоры. Живые клетки, безусловно, сложнее синтетических, однако они также более непредсказуемы и менее устойчивы к суровым условиям среды, например, к экстремальным температурам. Это открывает возможность производства клеток с исключительными возможностями в средах, обычно неподходящих для жизни человека. В отличие от традиционных материалов, созданных для долговечности, лаборатория университета разрабатывает материалы «под задачу». Такие материалы выполняют конкретную функцию, а затем трансформируются для выполнения новой. Их применение можно настраивать, добавляя различные пептидные или ДНК-конструкции для программирования клеток, встроенных непосредственно в материалы, например, биологические или синтетические ткани. Эти инновационные материалы могут взаимодействовать с другими технологиями на основе синтетических клеток, открывая огромный потенциал для революционных изменений в биотехнологии и медицине.
Студариум митоз - фото сборник
| Студариум биология 2024 читать онлайн | Митоз и мейоз за час. Набор хромосом и ДНК клетки. |
| Студариум биология егэ | Митоз и мейоз за час. Набор хромосом и ДНК клетки. |
| Биология ЕГЭ 2024 | Studarium | Митоз студариум. 11.05.2023. |
Новое исследование показало, как клетка «решает», какой ей стать
Студариум химия егэ. Химия реальные варианты 2021. Такая форма клеток ранее никогда не встречалась, поэтому ей дали собственное название. Клетки в объемной структуре ведут себя немного по-другому, их поведение максимально приближено к поведению invivo, что дает возможность получить более-менее объективные. Эндоплазматический ретикулум самая крупная органелла эукариотических клеток, комплекс мембран которой, составляет не менее половины всех мембран клетки. Такая форма клеток ранее никогда не встречалась, поэтому ей дали собственное название.
студариум @studarium в Инстаграме. Смотреть сторис, фото и видео анонимно без VPN
Aging and immortality in unicellular species. Один вариант — изучать репликативное старение, то есть потерю одноклеточными способности размножаться. Измерить его несложно: достаточно посадить одну клетку в среду с постоянным избытком ресурсов например, пространства и пищи и подсчитывать количество ее потомков в культуре. И действительно, есть работы — например, на кишечной палочке Escherichia coli и некоторых видах дрожжей — которые показывают, что даже в таких условиях клетка не способна размножаться вечно. Это тот же феномен, который давно известен и для животных клеток, — какую клетку человека ни возьми, рано или поздно она делиться перестанет. Долгое время так даже измеряли «возраст» отдельно взятых клеток — давали возможность размножаться и считали, сколько «раундов» они продержатся и сколько потомков образуют. Чем плодовитее — тем моложе.
Считается, что у нас за репликативное старение ответственны теломеры — «набойки» на концах хромосом, которые с каждым делением укорачиваются, пока не достигают критической длины, за которой деление невозможно см. Нобелевская премия по физиологии и медицине — 2009 , «Элементы», 10. У дрожжей теломеры тоже есть, а вот у прокариот хромосомы кольцевые, следовательно, должны существовать и другие механизмы, ответственные за репликативное старение. Это может быть, например, накопление мутаций — то самое, которое, как гласит мутационная теория Медавара см. Mutation accumulation theory , вносит свой вклад и в изнашивание многоклеточных организмов. Второй способ рассматривать старение одноклеточных — изучать старение в условиях ограничений conditional senescence.
Для этого культуру одноклеточных нужно поместить в какие-то условия, которые препятствуют их размножению: это может быть ограниченное пространство, дефицит еды или действие какого-нибудь стрессового фактора, например, антибиотика. Со временем количество клеток в культуре будет уменьшаться чем-то напоминая закон Гомперца, см. Yang et al. Temporal scaling of aging as an adaptive strategy of Escherichia coli — то есть они будут терять не столько способность размножаться, сколько способность продолжать жизнедеятельность, поэтому мы можем для простоты этот вид старения назвать физиологическим. Причин здесь тоже может быть несколько: в стрессовых условиях одноклеточные существа накапливают активные формы кислорода, поврежденные белки и прочий «молекулярный мусор» — и этим, кстати, тоже напоминают клетки животных, которые внутри организма то и дело подвергаются каким-нибудь стрессам то голоданию, то воспалению, то перегреву, то охлаждению и так далее без конца. Кривая Гомперца зависимость риска умереть от возраста для человека слева и для кишечной палочки справа.
Рисунки с сайта en. Temporal scaling of aging as an adaptive strategy of Escherichia coli Впрочем, не стоит думать, что репликативное старение и старение физиологическое — две взаимоисключающие теории. Скорее всего, оба этих процесса имеют место, но на разных стадиях жизненного цикла одноклеточного организма. Представим себе, что клетка попала в новую среду — скажем, незаселенную ее родственниками каплю воды. Тогда поначалу она будет активно размножаться и стареть репликативно. Затем ее потомки заполнят всю каплю, ресурсы начнут иссякать, и репликативное старение уступит место физиологическому.
Часть клеток ослабнет, погибнет, освободится пространство, и цикл замкнется. Понятно, что переход от репликативного старения к физиологическому и обратно едва ли будет резким, и на каком-то этапе цикла два этих процесса будут действовать на жителей капли одновременно. Кроме того, нельзя исключать и того, что эти процессы как-то взаимосвязаны — например, генетический мутационный «мусор» наверняка влияет на скорость накопления мусора белкового, и наоборот. Однако эти связи пока не особенно изучены. Двуглавая палочка Однако сочетание двух форм старения одноклеточных рисует мрачную картину: колония микробов сначала теряет способность размножаться, потом жизнеспособность, потом снова способность размножаться... Если бы так продолжалось без конца, то виды одноклеточных вымирали бы один за другим.
Следовательно, у них должны существовать еще и какие-то механизмы омоложения, для каждого конкретного организма или для популяции в целом. Чтобы разрешить это противоречие у многоклеточных животных, Томас Кирквуд выдвинул теорию «одноразовой сомы» см. Kirkwood, R. Holliday, 1979. The evolution of ageing and longevity. Она предполагает, что в многоклеточном теле есть нестареющая часть — половые клетки germ cells, germ line , а есть все остальное — сома.
Преемственность жизни осуществляется только на уровне половых клеток, которые участвуют в оплодотворении, затем делятся и образуют новые половые клетки. А сома — лишь надстройка, необходимая для обеспечения жизни половых клеток, которая и принимает на себя удар разных форм старения — как репликативного, так и физиологического. Иными словами, клетки половой линии находятся в покоящемся состоянии, у них невысокая интенсивность обмена веществ, зато много ресурсов уходит на постоянный саморемонт. Клетки сомы же тратят энергию на рост, деление, синтез макромолекул — и в меньшей степени на ремонт, потому и изнашиваются со временем. У теории «одноразовой сомы», конечно, есть свои ограничения. Известно, что половые клетки не «безгрешны» и годы тоже накладывают на них свой отпечаток — например, в пожилых яйцеклетках чаще возникают хромосомные аномалии после мейоза, чем в молодых.
То есть непонятно, на самом деле, в какой степени половые клетки защищены от старения. Кроме того, одной такой защиты едва ли будет достаточно: можно представить себе, что за время, которое проходит между оплодотворением и образованием половых желез у зародыша, клетки успевают накопить какие-то поломки. А значит, необходимы дополнительные механизмы омоложения, чтобы новое поколение не оказывалось каждый раз слабее старого. Тем не менее, факт остается фактом: признаков старения у половых клеток гораздо меньше, чем у клеток сомы, да и процессов омоложения у последних не заметно. Поэтому теория сомы продолжает неплохо объяснять то, что происходит в многоклеточном организме. Но возможно ли ее применить к одноклеточным?
А если да, то на каком уровне у них могут существовать сома и половая линия, если клетка у каждого организма всего одна? В мире микробов есть хорошие примеры того, как идея «одноразовой сомы» может работать в масштабах одной клетки. Это виды, которые практикуют асимметричное деление — например, пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae или пресноводная бактерия Caulobacter crescentus. В случае почкующихся дрожжей старение изрядно напоминает человеческое см. Petralia et al. Aging and longevity in the simplest animals and the quest for immortality : клетка сморщивается, накапливает шрамы от предыдущих почек, уровень синтеза белка падает, цитоплазма закисляется.
Как только эта клетка становится материнской, то есть начинает отращивать новую почку, она автоматически превращается в сому. Дочерняя же клетка не наследует ни изношенной мембраны, ни других повреждений и принимает на себя роль половой линии, рождаясь с молекулярной точки зрения более молодой, чем ее мать.
Однако новое исследование в Моффитте под руководством Дипеша Нираулы, доктора философии, и Роберта Гейтенби, доктора медицинских наук, обнаружило негеномную информационную систему, которая работает параллельно с ДНК, позволяя клеткам собирать информацию из окружающей среды и быстро реагировать на изменения. Исследование было сосредоточено на роли ионных градиентов через клеточную мембрану. Эти градиенты, поддерживаемые специализированными насосами, требуют больших затрат энергии для генерации различных трансмембранных электрических потенциалов. Исследователи предположили, что градиенты представляют собой огромный резервуар информации, который позволяет клеткам постоянно контролировать окружающую среду. Когда информация поступает в какой-то момент клеточной мембраны, она взаимодействует со специализированными воротами в ион-специфичных каналах, которые затем открываются, позволяя этим ионам течь по ранее существовавшим градиентам, образуя канал связи.
Потоки ионов запускают каскад событий вблизи мембраны, позволяя клетке анализировать информацию и быстро реагировать на нее.
Новое исследование онкологического центра Моффитта, опубликованное в журнале iScience, отвечает на этот вопрос, бросая вызов нашему пониманию того, как функционируют клетки. Группа исследователей предполагает, что клетки обладают ранее неизвестной системой обработки информации, которая позволяет им принимать быстрые решения независимо от их генов. На протяжении десятилетий ученые рассматривали ДНК как единственный источник клеточной информации. Эта схема ДНК инструктирует клетки о том, как создавать белки и выполнять важные функции. Однако новое исследование в Моффитте под руководством Дипеша Нираулы, доктора философии, и Роберта Гейтенби, доктора медицинских наук, обнаружило негеномную информационную систему, которая работает параллельно с ДНК, позволяя клеткам собирать информацию из окружающей среды и быстро реагировать на изменения. Исследование было сосредоточено на роли ионных градиентов через клеточную мембрану.
Это позволяет цитоскелету действовать как высокодинамичная внутриклеточная сеть проводов для передачи ионной информации от мембраны к внутриклеточным органеллам, включая митохондрии, эндоплазматический ретикулум и ядро. Исследователи предположили, что эта система, которая позволяет быстро и локально реагировать на конкретные сигналы, может также генерировать скоординированные региональные или глобальные реакции на более крупные изменения окружающей среды. Исследователи полагают, что эта негеномная информационная система имеет решающее значение для формирования и поддержания нормальной многоклеточной ткани, и предполагают, что хорошо описанные потоки ионов в нейронах представляют собой специализированный пример этой широкой информационной сети. Нарушение этой динамики также может быть критическим компонентом развития рака. Команда продемонстрировала, что их модель согласуется с многочисленными экспериментальными наблюдениями, и выделила несколько проверяемых предсказаний, вытекающих из их модели, что, мы надеемся, проложит путь для будущих экспериментов, которые подтвердят их теорию и прольют свет на тонкости принятия клеточных решений. Мы представляем совершенно новую сеть информации, которая обеспечивает быструю адаптацию и сложную связь, необходимую для выживания клеток, и, вероятно, глубоко вовлечен в межклеточную передачу сигналов, которая обеспечивает функционирование многоклеточных организмов», — сказал Гейтенби, содиректор Центра передового опыта эволюционной терапии в Моффитте.