Соматическая клетка
В клеточной биологии ( соматическая клетка от древнегреческого σῶμα (SOMA) «организм») или растительная клетка , представляет собой любую биологическую клетку, образующую организм многоклеточного организма, отличного от гамете , зародышевых клеток , гаметоцитов или недифференцированных стволовых клеток . [ 1 ] Соматические клетки составляют организм организма и разделяют через митоз .
Напротив, гаметы происходят из мейоза в зародышевых клетках , зародышевой линии и они объединяются во время сексуального размножения . Стволовые клетки также могут делиться через митоз , но отличаются от соматических тем, что они дифференцируются на различные специализированные типы клеток.
У млекопитающих соматические клетки составляют все внутренние органы, кожу, кости, крови и соединительную ткань клетки млекопитающих вызывают сперматозоид и OVA которые сливаются во оплодотворя , в то время как зародышевые , время эмбриона . В организме человека насчитывается около 220 видов соматических клеток. [ 1 ]
Теоретически эти клетки не являются зародышевыми клетками (источник гаметов); Они передают свои мутации , своим клеточным потомкам (если они есть), но не потомкам организма. Однако в губках немодифференцированные соматические клетки образуют зародышевую линию, а в Cnidaria дифференцированные соматические клетки являются источником зародышевой линии. Деление митотических клеток наблюдается только в диплоидных соматических клетках. Только некоторые клетки, такие как зародышевые клетки, принимают участие в размножении. [ 2 ]
Эволюция
[ редактировать ]Поскольку мультиклеточность была теоретизирована, чтобы развиваться много раз, [ 3 ] Как и стерильные соматические клетки. [ Цитация необходима ] Эволюция бессмертной зародышевой линии, продуцирующей специализированные соматические клетки, включала в себя появление смертности и может рассматриваться в самой простой версии в вольвоциновых водорослях. [ 4 ] Те виды с разделением между стерильными соматическими клетками и зародышевой линией называются вайсманнистами . Развитие вайсманниста встречается относительно редко (например, позвоночные , членистоногие , Volvox ), так как многие виды обладают способностью к соматическому эмбриогенезу (например, наземные растения , большинство водорослей и многочисленные беспозвоночные ). [ 5 ] [ 6 ]
Генетика и хромосомы
[ редактировать ]Как и все клетки, соматические клетки содержат ДНК , расположенную в хромосомах . Если соматическая клетка содержит хромосомы, расположенные в парах, она называется диплоидом , а организм называется диплоидным организмом. Гаметы диплоидных организмов содержат только одиночные непарные хромосомы и называются гаплоидными . Каждая пара хромосом содержит одну хромосому, унаследованную от отца, и одна унаследованная от матери. У людей соматические клетки содержат 46 хромосом, организованных в 23 пар. Напротив, гаметы диплоидных организмов содержат только вдвое меньше хромосом. У людей это 23 непарные хромосомы. Когда два гамета (то есть сперматозон и яйцеклетка) встречаются во время зачатия, они объединяются, создавая зиготу . Из -за слияния двух гамет, человеческая зигота содержит 46 хромосомов (то есть 23 пары). [ Цитация необходима ]
Большое количество видов имеет хромосомы в их соматических клетках, расположенных в четверках (« тетраплоид ») или даже шестерки (« гексаплоид »). Таким образом, они могут иметь диплоидные или даже триплоидные клетки зародышевой линии. Примером этого являются современные культивируемые виды пшеницы , Triticum aestivum L. , гексаплоидный вид, соматические клетки которого содержат шесть экземпляров всех хроматидов . [ Цитация необходима ]
Частота спонтанных мутаций значительно ниже у продвинутых мужских зародышевых клеток , чем в типах соматических клеток от одного и того же человека. [ 7 ] Женские зародышевые клетки также показывают частоту мутации, которая ниже, чем в соответствующих соматических клетках и сходной с таковой в мужских зародышевых клетках. [ 8 ] Эти результаты, по -видимому, отражают применение более эффективных механизмов для ограничения начального возникновения спонтанных мутаций в зародышевых клетках, чем в соматических клетках. Такие механизмы, вероятно, включают повышенные уровни ферментов репарации ДНК , которые улучшают наиболее потенциально повреждения мутагенной ДНК . [ 8 ]
Клонирование
[ редактировать ]
В последние годы у млекопитающих была разработана техника клонирования целых организмов, что позволило продуцировать почти идентичные генетические клоны животного. Один из методов этого называется « перенос ядерных ядер соматических клеток » и включает в себя удаление ядра из соматической клетки, обычно клетки кожи. Это ядро содержит всю генетическую информацию, необходимую для производства организма, из которого он был удален. Это ядро затем вводится в яйцеклетку того же вида, у которого был удален собственный генетический материал. [ 9 ] Яйцеклетка теперь больше не должна быть оплодотворена, потому что она содержит правильное количество генетического материала ( диплоидное число хромосом ). Теоретически, яйцеклетка может быть имплантирована в матку животного с одинаковым видом и разрешено развиваться. Полученное животное будет почти генетически идентичным клоном животного, из которого было взято ядро. Единственное различие вызвано любой митохондриальной ДНК, которая сохраняется в яйцеклете, которая отличается от клетки, которая пожертвовала ядро. На практике этот метод до сих пор был проблематичным, хотя было несколько громких успехов, таких как Dolly The Sheep (5 июля 1996 г. - 14 февраля 2003 г.) [ 10 ] А совсем недавно, Snuppy (24 апреля 2005 г. - май 2015), первая клонированная собака . [ 11 ]
Биобанкинг
[ редактировать ]Соматические клетки также были собраны в практике биобанкинга. Криоконсервация генетических ресурсов животных является средством сохранения генетического материала животных в ответ на снижение экологического биоразнообразия. [ 12 ] Поскольку популяции живых организмов падают и их генетическое разнообразие. Это ставит виды долгосрочную выживаемость в риск. Биобанкинг направлен на сохранение биологически жизнеспособных клеток посредством долгосрочного хранения для последующего использования. Соматические клетки были сохранены в надежде, что их можно перепрограммировать в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (IPSC), которые затем могут дифференцироваться в жизнеспособные репродуктивные клетки. [ 13 ]
Генетические модификации
[ редактировать ]
Развитие биотехнологии позволило генетическому манипулированию соматическими клетками, будь то для моделирования хронического заболевания или для профилактики недовольных состояний. [ 14 ] [ 15 ] Двумя текущими средствами редактирования генов являются использование активаторных эффекторных нуклеаз (TALEN) или кластеризированных, подобных активаторам, или регулярно межсексуальных коротких палиндромических повторений (CRISPR). [ Цитация необходима ]
Генетическая инженерия соматических клеток привела к некоторым противоречиям , [ 16 ] Хотя Международный саммит по редактированию генов человека опубликовал заявление в поддержку генетической модификации соматических клеток, поскольку их модификации не передаются потомству. [ 17 ]
Клеточное старение
[ редактировать ]У млекопитающих высокий уровень восстановления и поддержания клеточной ДНК, по -видимому, полезны в начале жизни. Однако некоторые виды клеток, такие как типы мозга и мышц, проходят переход от деления митотических клеток к пост-митотическому (невидающим) состоянию во время раннего развития, и этот переход сопровождается снижением репарации ДНК способности Полем [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] Это восстановление может быть эволюционной адаптацией, позволяющей отвлекать клеточные ресурсы, которые ранее использовались для репарации ДНК, а также для репликации ДНК и деления клеток , с более высокими приоритетными нейрональными и мышечными функциями. Эффект этих сокращений заключается в том, чтобы позволить увеличить накопление повреждения ДНК , вероятно, способствуя старение клеток.
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Кэмпбелл Н.А., Рис Дж. Б., Урри Л.А., Каин М.Л., Вассерман С.А., Минорский П.В., Джексон Р.Б. (2009). Биология (9 -е изд.). Пирсон Бенджамин Каммингс. п. 229 ISBN 978-0-8053-6844-4 .
- ^ Чернис П.Дж. (1985). «Петрографический анализ специальных образцов теплопроводности URL-2 и URL-6» . Департамент CF Энергия, шахты и ресурсы. Филиал физики Земли, отчет . 8 : 20. doi : 10.4095/315247 .
- ^ Гросберг, Ричард К.; Стратманн, Ричард Р. (2007-12-01). "Эволюция многоклеточности: незначительный крупный переход?" Полем Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 38 (1): 621–654. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.36.102403.114735 . ISSN 1543-592X .
- ^ Hallmann A (июнь 2011 г.). «Эволюция репродуктивного развития в вольвоциновых водорослях» . Сексуальное размножение растений . 24 (2): 97–112. doi : 10.1007/s00497-010-0158-4 . PMC 3098969 . PMID 21174128 .
- ^ Ридли М. (2004) Эволюция, 3 -е издание. Blackwell Publishing, p. 29-297.
- ^ Niklas, KJ (2014) . Эволюционное развитие происхождения многоклеточности .
- ^ Уолтер К.А., Интано Г.В., Маккарри младший, МакМахан К.А., Уолтер Р.Б. (август 1998 г.). «Частота мутации снижается во время сперматогенеза у молодых мышей, но увеличивается у старых мышей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (17): 10015–10019. Bibcode : 1998pnas ... 9510015W . doi : 10.1073/pnas.95.17.10015 . PMC 21453 . PMID 9707592 .
- ^ Jump up to: а беременный Мерфи П., Маклин Дидж, МакМахан К.А., Уолтер К.А., Маккарри младший (январь 2013 г.). «Улучшенная генетическая целостность в зародышевых клетках мыши» . Биология размножения . 88 (1): 6. doi : 10.1095/biolreprod.112.103481 . PMC 4434944 . PMID 23153565 .
- ^ Уилмут, Ян; Бай, Ю; Тейлор, Джейн (2015-10-19). «Соматические ядерные перенос: происхождение, нынешняя позиция и будущие возможности» . Философские транзакции Королевского общества B: биологические науки . 370 (1680): 20140366. DOI : 10.1098/rstb.2014.0366 . ISSN 0962-8436 . PMC 4633995 . PMID 26416677 .
- ^ «Жизнь Долли | Долли овца» . Получено 2023-12-09 .
- ^ Ким, Мин Юнг; О, Хён Джу; Ким, Геон А; Сетяван, Эриф Маха Награха; Чой, Ю Бин; Ли, Сеок Хи; Петерсен-Джонс, Саймон М.; KO, Chemyong J.; Lee, Byeong Chun (2017-11-10). «Рождение клонов первой клонированной собаки в мире» . Научные отчеты . 7 (1): 15235. Bibcode : 2017natsr ... 715235K . doi : 10.1038/s41598-017-15328-2 . ISSN 2045-2322 . PMC 5681657 . PMID 29127382 .
- ^ Болтон, Рианнон Л; Муни, Эндрю; Петтит, Мэтт Т; Болтон, Энтони Э; Морган, Люси; Дрейк, Габби Дж; Аппелтант, Рут; Уокер, Сьюзен Л; Гиллис, Джеймс Д; Hvilsom, Кристина (2022-07-01). «Воскресение биоразнообразия: передовые вспомогательные репродуктивные технологии и биобанки» . Размножение и плодородие . 3 (3): R121 - R146. doi : 10.1530/raf-22-0005 . ISSN 2633-8386 . PMC 9346332 . PMID 35928671 .
- ^ Солнце, Янян; Ли, Юнлей; Зонг, Юнхе; Mehaisen, Gamal Mk; Чен, Джилан (2022-10-09). «Криоконсервация и реконструкция Генетического наследия птицы: развитие и будущие проблемы» . Журнал науки о животных и биотехнологии . 13 (1): 115. doi : 10.1186/s40104-022-00768-2 . ISSN 2049-1891 . PMC 9549680 . PMID 36210477 .
- ^ Jarrett Ke, Lee CM, Yeh YH, HSU RH, Gupta R, Zhang M, et al. (Март 2017). «Соматическое редактирование генома с помощью CRISPR/CAS9 генерирует и исправляет метаболическое заболевание» . Научные отчеты . 7 : 44624. Bibcode : 2017natsr ... 744624J . doi : 10.1038/srep44624 . PMC 5353616 . PMID 28300165 .
- ^ «NIH занимает 190 миллионов долларов до соматических инструментов редактирования генов/технических исследований» . 24 января 2018 года . Получено 5 июля 2018 года .
- ^ Сингх, Амарендра Н. (2021-04-01). «Этические противоречия и проблемы в редактировании генома человека. | Международный медицинский журнал | ebscohost» . OpenUrl.ebsco.com . Получено 2024-06-20 .
- ^ «Зачем относиться к редактированию генов по -разному в двух типах человеческих клеток?» Полем 8 декабря 2015 года . Получено 5 июля 2018 года .
- ^ Генслер Х.Л. (1981). «Низкий уровень индуцированного УФ-индуцированным синтезом ДНК в постмитотических клетках головного мозга хомяков: возможное отношение к старению». Эксплуат Герононт . 16 (2): 199–207. doi : 10.1016/0531-5565 (81) 90046-2 .
- ^ Карран П., Москона А., Штраус Б. (июль 1977 г.). «Снижение развития в репарации ДНК в клетках нейронных сетчатке у эмбрионов цыплят. Постоянный дефицит компетентности восстановления в клеточной линии, полученной из поздних эмбрионов» . J Cell Biol . 74 (1): 274–86. doi : 10.1083/jcb.74.1.274 . PMC 2109876 . PMID 559680 .
- ^ Lampidis TJ, Schaiberger GE (декабрь 1975 г.). «Возрастная потеря синтеза репарации ДНК в изолированных клетках миокарда крысы». Exp Cell Res . 96 (2): 412–6. doi : 10.1016/0014-4827 (75) 90276-1 . PMID 1193184 .
