Чем отличается старая клетка от молодой клетки
Важнейшие процессы, происходящие в любом живом организме, являются результатом жизнедеятельности клеток. Обмен веществ, рост, развитие, размножение – последствия упорядоченных химических реакций. Каждая клетка проживает определенный цикл с момента своего появления до полного отмирания. Как же отличить старую клетку от молодой?
Степень активности протекания химических процессов внутри клетки зависит от фазы ее жизненного цикла. Принято выделять интерфазу и деление (фаза М). Интерфаза начинается с образования клетки и заканчивается делением или гибелью. Если клетка начала размножаться, наступила фаза М. Основные обменные процессы активнее всего протекают в интерфазе и замедляются в фазе М вплоть до полной остановки. Некоторые клетки могут переживать фазу покоя, когда не происходит никаких процессов.
Основным процессом жизнедеятельности любой клетки считается обмен веществ. Именно он обуславливает протекание внутриклеточных и межклеточных реакций.
Таким образом, ключевым отличием молодой клетки является высокая скорость протекания обменных процессов. А особенностью старой клетки можно считать способность к делению. В старой клетке хлоропласты быстро двигаются вместе с цитоплазмой.
Ядро молодой клетки располагается точно в центре, и оно крупнее, чем у старой клетки. Цитоплазма с ядром старой клетки располагается в непосредственной близости к оболочке. Обратная ситуация обстоит с вакуолью. В молодой клетке содержится множество мелких вакуолей, которые со временем соединяются в одну большую вакуоль.
Следовательно, отличить молодую клетку от старой можно по числу вакуолей.
Рассматривая клетки под микроскопом, можно увидеть капельки жиров. Это также показатель возраста клетки. В молодых клетках жиры отсутствуют или присутствуют в незначительных количествах. Чем больше капель обнаружено, тем старее клетка.
С каждым клеточным циклом линейная молекула ДНК укорачивается. Поэтому старую клетку можно отличить по данному признаку.
Выводы:
- Ключевым отличием молодой клетки является высокая скорость протекания обменных процессов.
- Молодая клетка не способна делиться.
- Ядро молодой клетки располагается точно в центре, старой – ближе к оболочке.
- Ядро молодой клетки крупнее, чем старой.
- В молодой клетке содержится множество мелких вакуолей, в старой – одна большая вакуоль.
-
В молодых клетках жиры отсутствуют или присутствуют в незначительных количествах.
- В молодых клетках жиры отсутствуют или присутствуют в незначительных количествах.
Чем старая клетка отличается от молодой?
Любой организм состоит из клеток, в которых могут протекать многочисленные обменные процессы, способна развиваться поэтапная жизнь. В то же время нужно знать и понимать, какие главные процессы и этапы являются характерными для клеток, чем отличаются молодые и старые клетки друг от друга. Для того, чтобы получить соответствующие знания, нужно вспомнить биологию начальных и средних классов.
Какие процессы протекают в клетках?
Главными процессами любой клетки можно назвать полноценное питание, дыхание, реакцию на внешние факторы, выделение ненужных и опасных веществ, размножение. От этого зависит не только клетка, но и весь человеческий организм.
Движение цитоплазмы – это одно из самых важных и основных проявлений жизнедеятельности любой клетки. Именно движение цитоплазмы позволяет доставлять важные питательные вещества, после чего – удалять в вакуоли компоненты, которые не требуются.
Важно отметить, что движение цитоплазмы может протекать с различной скоростью, так как оно зависит от внешних факторов, в том числе от света, температурного режима, снабжения кислородом и водой.
Движение цитоплазмы
Питание клетки предполагает комплекс сложных химических реакций, предполагающих поступление неорганических веществ в клетку из внешней кислоты с дальнейшим их преобразованием в органические компоненты. Итак, на что же можно рассчитывать?
- Неорганические вещества представлены в виде углекислого газа, воды и минеральных солей.
- Органические вещества, которые могут быть составляющими клетками, — это белки, сахара, масла, жиры, фосфорные и азотные соединения.
Дыхание клетки является естественным, несмотря на то, что представляет собой сложный комплекс химических реакций. В это же время должна предоставляться энергия для клетки, благодаря которой будут протекать другие процессы жизнедеятельности. Для полноценного функционирования клетки предусматривается, что будет происходить разложение (окисление) органического вещества, поглощение кислорода с выделением углекислого газа.
Рост клетки
Любая живая клетка способна расти, потому ее размеры могут увеличиваться. Во время роста может происходить увеличение объема цитоплазмы, вакуоли и постепенное растяжение клеточной стенки на определенные размеры. Активный рост является характерным только для молодых клеток, что предполагает дополнительное отличие от старых.
Обмен веществ предполагает наличие сложных процессов жизнедеятельности (питание, дыхание), которые могут происходить в различных частях клетки. При подобной жизнедеятельности предполагается образование веществ, которые могут при движении цитоплазмы соединяться с другими компонентами. Обменные процессы, протекающие на постоянной основе, могут обеспечивать любую клетку энергией, которая требуется для ее успешного функционирования. Обмен веществ всегда происходит в цитоплазме с участием многочисленных компонентов. Активный и правильный обмен веществ, прежде всего, характерен для молодых клеток.
Размножение клетки
Важнейшим процессом является способность к размножению, которое представляет собой процесс деления. Данный процесс включает в себя многочисленные этапы, которые должны идти только в определенном порядке.Деление клетки
В каждом случае события, развивающиеся в ядре, выполняют важную роль. Наследственный материал, представленный в виде хромосом, способен удваиваться, после чего – разделяться на две одинаковые части, расходящиеся к противоположным концам клетки. Затем развивается деление цитоплазмы, позволяющей одной материнской клетки создать две дочерние, которые будут обладать подобным составом и определенными функциями.
Старая и молодая клетка: важные отличия
Итак, после того, как жизнедеятельность клетки стала понятной, нужно разобраться в отличиях между старой и молодой клеткой.
- Молодые клетки могут делиться, несмотря на то, что процесс размножения оказывается сложным. Старые клетки утрачивают способность к делению и размножению. В то же время предполагается, что только деление и активный рост клеток поддерживает полноценную жизнь любых органов растений.
- Предполагаются серьезные отличия в структуре старой и молодой клетке. При этом молодая клетка включает в себя многочисленные мелкие вакуоли и центральное ядро. Старая клетка обладает одной большой вакуолью, причем цитоплазма, где располагается ядро, размещается рядом с клеточной оболочкой.
Такие отличия являются существенными, причем старая и молодая клетка по-прежнему ведут основные процессы жизнедеятельности.
Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна
Создатели теории Шлейдена-Шванна основываются на главных положениях, рассматривая любую клетку в виде основы жизнедеятельности органов растений.
- Животные, растения включают в себя клетки, являющиеся основной и самой мелкой единицей любого живого организма.
- Животные и растения могут расти и развиваться только благодаря тому, что происходит деление новых клеток.
- Клетка – это самая маленькая единица живого. В то же время организм является совокупностью многочисленных клеток.
Главные положения современной клеточной теории
Принципы теории постепенно совершенствуются. Итак, какими являются основные положения?
- Многоклеточный организм всегда является сложной системой, которая должна включать в себя многочисленные клетки, объединенные и интегрированные в системы тканей и органов.
- Клетка – это общая система, в которой присутствуют многочисленные элементы, обладающей закономерной связью друг с другом.
- Клетки являются гомологичными.
- Только материнская клетка способна делиться на остальные, являющиеся дочерними.
БиологияКомментировать
Старые, молодые и разные – изучение свойств клеточной жизни
Старые, молодые и разные – изучение свойств клеточной жизни
Рита Бимиш
Если старые клетки тела можно заставить снова вести себя молодыми, они действительно обретают молодость или это лишь внешнее проявление их юности?
Ответ на этот вопрос, который имеет огромное значение для восстановления функциональности и жизнеспособности организма перед лицом травм и болезней, зависит от неуловимых портретов того, каковы именно характеристики клеток по мере их старения.
Не только то, как они функционируют, но и то, как могут измениться их внутренние структурные особенности, определяет, действительно ли они молоды и, следовательно, способны делиться и размножаться с энергией юности.
Прогресс в решении этой загадки делает доктор Томас Рэндо, профессор неврологии Стэнфордского университета и исследователь, чья команда недавно обнаружила различия в химических метках на белковых оболочках, окружающих ДНК клетки. Эти результаты были опубликованы в Cell Reports.
В исследовании изучались мышечные стволовые клетки у мышей, в частности, класс стволовых клеток, которые обычно находятся в «спокойном» режиме, вступая в действие, главным образом, когда это необходимо, в качестве «спасателей», чтобы помочь восстановить поврежденную мышечную ткань.
Команда Рандо отметила структурные различия между молодыми и старыми клетками, а также между молодыми клетками, которые были активированы, и теми, которые находились в состоянии покоя или неактивном состоянии.
В то время как эмбриональные стволовые клетки были тщательно изучены, Рэндо сказал, что ранее не было реальных измерений различных биохимических свойств этих обычных клеток, которые могли бы пролить свет на то, были ли они молодыми или старыми, здоровыми или больными.
«Мы пытаемся понять, возможно ли определить возраст клетки. Мы знаем, что старые стволовые клетки менее эффективны в поддержании и восстановлении тканей», — сказал Рандо, заместитель директора Стэнфордского центра долголетия и директор Стэнфордской лаборатории биологии старения Гленна. Но пока неясно, как различия в свойствах этих клеток могут играть роль, помогая им регенерировать ткани организма, добавил он.
С точки зрения здоровья и терапии исследование может заложить основу для определения возможности вмешательства и изменения природы клеток по мере их старения. В конечном итоге это могло бы пролить свет на то, почему старые кости не заживают так же хорошо, как у молодых людей, и что можно сделать для омоложения клеток, пусть даже временного, для более быстрого восстановления и исцеления тела, что является потенциально захватывающим направлением в улучшении стволовых клеток.
функция.
Исследование было продолжением более ранних открытий Рэндо, показывающих, что старые клетки можно омолодить — заставить действовать как бодрые, более молодые клетки — когда клетки старой мыши подверглись воздействию крови более молодой мыши. Это была хорошая новость — по крайней мере временно — для старой мыши, но она оставила открытым вопрос «как».
«Тогда мы спросили: старые клетки становятся моложе или просто ведут себя как молодые клетки?» Рандо объяснил. «По сути, мы сказали, что поверим, что омолаживаем клетки, только если все в старой клетке выглядит как молодая клетка. Мы хотели знать, действительно ли мы превращаем их на биохимическом уровне в молодость. Действительно ли мы влияли на процесс старения?»
И, таким образом, ключевой вопрос — «Что значит быть старым или молодым?»
«В каком-то смысле мы до сих пор не знаем, что такое старение, — сказал Рандо. Чтобы изучить этот вопрос, ученые решили измерить, насколько они могут, изменения внутренних свойств клетки по мере ее старения, в данном случае белков, покрывающих ДНК стволовой клетки.
Они обнаружили, что с возрастом химические маркеры на белках, называемых гистонами, которые связываются с ДНК, действительно изменяются, и, таким образом, «мы начинаем урезать то, что в конечном итоге станет комбинацией признаков, определяющих возраст человека». клетка», а за этим стоит причина старения, объяснил Рандо.
В то время как клеточный геном для любого данного животного постоянен, Рэндо предположил, что со временем клетки принимают измененное состояние с точки зрения химического состава их комплексов ДНК/белка. Что было неясно, так это то, действительно ли эти маркеры менялись, когда старые клетки подвергались воздействию крови молодых мышей — по сути, обращая вспять процесс старения, — или клетки каким-то образом просто побуждались вести себя моложе.
Потенциально исследование могло бы обнаружить различия между старыми и молодыми, которые были бы минимальными или отсутствовали, но биохимические различия, отмеченные командой, были впечатляющими, сказал Рандо.
Исследование, если его экстраполировать с воображением на людей, обязательно вызовет в воображении образы обращения старения и продления жизни, но Рэндо сказал, что результаты до сих пор предполагают, что любое клеточное омоложение является краткосрочным — другими словами, более применимо к исцелению после болезни. или травмы.
Кроме того, сказал он, вполне вероятно, что долгосрочные последствия любого потенциального улучшения функции стволовых клеток у пожилых людей, скорее всего, будут негативными. Это потому, что клетки пожилых людей, вероятно, медленнее и менее чувствительны по уважительной причине. Вполне может быть, что их более медленное деление предназначено для замедления активации рака или других скрытых болезней, которые проникают в организм с возрастом.
«У нас нет доказательств этого, но маловероятно, что передача стимулирующих сигналов клеткам по всему телу пожилого человека не будет иметь негативных последствий», — предупредил Рандо.
Теперь команда исследует клеточные ферменты, которые на самом деле ответственны за маркировку гистонов, исследуя, как они могут привести от юношеского состояния к старческому.
Эти ферменты, по словам Рэндо, играют ключевую роль в регуляции экспрессии генов.
Ученые связывают ключевые различия в иммунных клетках молодых и пожилых людей с окружающей средой | News Center
Стэнфордские ученые, изучающие химические добавки, прикрепленные к ДНК-ассоциированным белкам, обнаружили, что с возрастом эти маркировки становятся более разнообразными.
26 апреля 2018 г. — Брюс Голдман
Открытия исследователей Медицинской школы Стэнфордского университета могут помочь объяснить, почему иммунная система пожилых людей часто не работает так хорошо, почему иммунная система разных людей стареет с разной скоростью и почему окружающая среда имеет большее значение, чем наследственность, в формировании эти возрастные различия.
Открытия, которые могут привести к новым способам торможения старения и болезней, стали возможными благодаря технологическим инновациям: быстрому и точному способу определить, какие белки должны производиться отдельными клетками, и в какой степени отдельные клетки одного и того же типа получили разные версии этих инструкций.
Используя этот новый метод для анализа сотен миллионов иммунных клеток один за другим, исследователи обнаружили, что иммунные клетки пожилых людей получают более нечеткий набор приказов, чем у молодых людей.
В исследовании, опубликованном 26 апреля в Cell , ученые сосредоточились на химических метках, прикрепленных к белкам, называемым гистонами, которые тесно связаны с ДНК в ядрах клеток всех живых существ, которые не являются бактериями или близкородственными одноклеточными организмами. .
Известно, что эти так называемые эпигенетические метки — больше, чем просто граффити. «Это инструкции, делающие участки ДНК — и гены, находящиеся в этих участках — альтернативно доступными или недоступными для огромных мобильных молекулярных машин, считывающих наши гены. В конечном счете, они организуют производство белков, кодируемых нашими генами», — сказал П. Дж. Утц, доктор медицинских наук, профессор иммунологии и ревматологии. Утц разделяет старшее авторство исследования с Пурвешем Хатри, доктором философии, доцентом биомедицинской информатики и науки о биомедицинских данных, а также с научным сотрудником по фундаментальным наукам о жизни Алексом Куо, доктором философии.
Ведущее авторство принадлежит научному сотруднику по фундаментальным наукам о жизни Пегги Чунг, доктору философии, и доктору наук Франческо Валлания, доктору философии.
Эпигенетическое влияние
Белки — это рабочие лошадки, выполняющие основную часть клеточной деятельности, поэтому сущность и повестка дня клетки тесно связаны с типами и количеством активных белков внутри нее. Хотя практически каждая клетка вашего тела содержит одинаковую ДНК, клетки кожи, жировые клетки и нервные клетки сильно отличаются друг от друга по содержанию белка и, следовательно, по своим функциям. Указав, какие гены должны быть активными или пассивными, совокупность эпигенетических меток вдоль клеточной ДНК в значительной степени направляет и определяет общее поведение клетки.
Эти метки, кроме того, постоянно меняются; в отличие от наших более или менее неизменных генов, они могут быть быстро прикреплены к гистонам или удалены из них при воздействии на клетку патогенов, питательных веществ, факторов роста или гормонов или при изменении внутреннего состояния клетки — например, когда пришло время для клетка подвергается делению, или по мере старения клетки.
Выработка белка клеткой и ее рабочая программа меняются в ответ.
«За исключением странных мутаций или некоторого износа кончиков ваших хромосом, ваша ДНК остается практически неизменной по мере того, как вы становитесь старше», — сказала Хатри. «Но хотя по большей части наши гены не сильно меняются с возрастом, активность каждого из них может значительно меняться с течением времени в любом направлении».
В частности, многочисленные типы лейкоцитов в нашей иммунной системе демонстрируют заметные изменения уровней активации генов с возрастом. Мы также знаем, что с возрастом наша иммунная система обычно не работает так хорошо, — отметил Хатри.
«Иммунная система играет важную роль во всех видах заболеваний, — сказал он. «Слишком сильно сосредотачиваясь на генетике, мы игнорируем последствия иммунологии человека и влияния окружающей среды, которые на нее воздействуют».
Группа ученых из Стэнфорда выдвинула гипотезу о том, что связанные со старением изменения в генах иммунных клеток могут возникать из-за изменения характера эпигенетических меток на клеточных гистонах.
Они намеревались определить, различаются ли и насколько для любого данного типа иммунных клеток эти закономерности у разных людей или между разными отдельными клетками одного и того же типа в крови любого отдельного человека.
Анализ одиночных клеток
Чтобы сделать эти определения, ученые модифицировали метод, называемый масс-цитометрией. Этот метод позволяет одновременно охарактеризовать несколько характеристик одной клетки, поскольку специализированные молекулярные штрих-коды, которые были прикреплены к ней, попадают на детектор, раскрывая не только идентичность клетки, но и ее состояние — например, незрелая или зрелая или активированная или покоящаяся. Клетки сжигают, а их останки бросают в детектор в быстрой последовательности. Хотя сами клетки сгорели, их несгораемые штрих-коды попадают в детектор, идентифицируются и каталогизируются. Таким образом, можно быстро установить индивидуальные особенности и состояния огромного количества клеток.
Для исследования Куо и Чунг потратили более года на разработку молекулярных штрих-кодов, которые позволили бы масс-цитометрии определять количество каждого из 40 различных типов эпигенетических меток и 30 дополнительных идентификационных признаков в 22 различных типах иммунных клеток и более еще год провожу с ними эксперименты.
В целом в ходе последовавших за этим экспериментов было получено около 21,7 миллиарда точек данных. Валлания разработал специальные методы для анализа этого огромного количества информации.
Исследователи обнаружили, что для многих типов иммунных клеток клетки пожилых людей несут в среднем значительно больше гистоновых меток, чем клетки молодых. Кроме того, пожилые люди показали большую межклеточную вариацию в том, насколько их гистоны были размечены, чем молодые люди.
Иммунная система играет важную роль во всех видах заболеваний.
Затем, чтобы оценить влияние окружающей среды и генетики на характер маркировки гистонов, исследователи получили образцы крови от однояйцевых и разнояйцевых пар близнецов. Однояйцевые близнецы имеют одинаковые последовательности ДНК. У них также общая внутриутробная среда и, если они воспитываются вместе, достаточно схожая среда детства; разнояйцевые близнецы, хотя их ДНК не более похожи, чем у типичных братьев и сестер, имеют общую внутриутробную среду и, если они воспитываются вместе, среду детства.
Паттерны маркировки гистонов у однояйцевых близнецов старшего возраста значительно больше отличались друг от друга, чем у младших пар близнецов. Различия между старшими однояйцевыми близнецами были фактически равны различиям между генетически неродственными людьми. Анализ данных показал, что наблюдаемое расхождение гистоновых меток у пожилых людей связано с ненаследственными факторами: питанием, сном, физическими упражнениями, инфекциями, нашей работой, городом, в котором мы живем, и другими источниками физического или психологического стресса и облегчения, которые действуют на нас на протяжении всей жизни. наши жизни.
Лекарства, воздействующие на ферменты, которые прикрепляют некоторые гистоновые метки, одобрены для лечения некоторых онкологических заболеваний. Утц и Хатри в настоящее время изучают паттерны маркировки гистонов при других заболеваниях, чтобы выяснить, характеризуются ли они повышенным или пониженным уровнем определенных типов меток. Они предполагают, что анализ гистоновых меток может привести к лекарствам, которые, обращая отклонения гистоновых меток от здорового состояния, могут лечить заболевания, характеризующиеся этими отклонениями.
Утц и Хатри являются членами Stanford Bio-X и Стэнфордского института иммунитета, трансплантологии и инфекций. Хатри является членом Стэнфордского научно-исследовательского института детского здоровья и Стэнфордской лаборатории ChEM-H.
Другими соавторами являются ученые с докторской степенью Хейли Варсинке, доктор философии, и Мишель Донато, доктор философии; научный сотрудник Стивен Шафферт, доктор философии; специалисты по исследованиям в области биологических наук Сара Чанг и Май Дворак; Корнелия Деккер, доктор медицинских наук, почетный профессор детских инфекционных болезней; и Марк Дэвис, доктор философии, профессор микробиологии и иммунологии.
Исследование финансировалось Национальным институтом здоровья (гранты S10RR025518, S10RR027431, S10OD016318, R01AI125197, 1U19AI109662, U19AI057229, U19AI0
, U19AI110491 и UL1RR025744), Фонд Генри Густава Флорена, Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Фонд Дональда Э. и Делии Б. Бакстер и Элизабет Ф. Адлер. Отделения медицины и биомедицинских данных Стэнфорда также поддержали работу.
Leave A Comment