معلومة

ما الذي يجعل الأنسجة تظهر الأشكال المختلفة التي تقوم بها؟

ما الذي يجعل الأنسجة تظهر الأشكال المختلفة التي تقوم بها؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يتكون القلب (أو أي عضو آخر) من مجموعة من الخلايا. على حد علمي ، فإن نمو القلب يعتمد على انقسام الخلايا. ومع ذلك ، لا يبدو أن انقسام الخلايا في حد ذاته يفسر سبب إظهار خلايا القلب بشكل جماعي لشكل القلب.

ما الذي يجعل الأنسجة تظهر الأشكال المختلفة التي تقوم بها؟


هذا موضوع بحث نشط. جميع الخلايا في البيضة الملقحة متطابقة حتى مرحلة 8 خلايا. عند التقسيم التالي الذي ينتج عنه تكوين 16 خلية ، يطلق عليه اسم أ مورولا.

البيضة الملقحة لديها مكتمل الخلايا التي تعني أن كل خلية لديها القدرة على التطور إلى كائن حي كامل من تلقاء نفسها إذا انفصلت عن البيضة الملقحة (هذه هي الطريقة التي يولد بها التوائم المتطابقون).

الزيجوتات البشرية مكتملة النمو حتى مرحلة 4 خلايا على الأقل. أظهرت التجارب في الرئيسيات الأخرى قدرة كاملة تصل إلى 16 خلية.

الخلايا الكاملة يميز إلى خلايا متعددة القدرات ثم إلى خلايا متميزة مختلفة تنتمي إلى أنظمة مختلفة. هذه العملية معقدة للغاية وهناك الكثير من العوامل الجنينية والمواد الكيميائية تلعب دورها.

تسبب العوامل الجنينية الهجرة (تسمى انجذاب الجنين) وتمايز الخلايا الجنينية. بعض العوامل هي القنفذ الصوتي ، wnt ، الأنسولين مثل عوامل النمو ، Hox ، إلخ ...

العوامل المختلفة تسبب التمايز في خطوط الخلايا المختلفة. تؤدي هذه العوامل أيضًا إلى حصول الأعضاء على شكل وتركيب محددين ، وبالتالي يتشكل القلب على شكل قلب ويتشكل الكبد على شكل كبد وما إلى ذلك.

بمجرد أن تتمايز الخلايا إلى خط معين ، فإن الخلايا الجذعية لتلك المنطقة تتمايز عمومًا في هذا الخط المعين بسبب تأثير الباراكرين في هذا الموضع ، على الرغم من أن هذه الخلايا الجذعية يمكن أن تتمايز إلى خطوط خلوية أخرى عند تحفيزها بشكل مناسب (مما يدل على تعدد القدرات). لذا فإن الخلايا الجذعية المعوية سوف تتمايز إلى خلايا كأس ، وخلايا ظهارية سطحية ، وخلايا معوية ، وما إلى ذلك ... الموجودة في هذا المكان.


للمزيد انظر هنا:

  1. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S009286740800216X
  2. http://www.embryology.ch/anglais/iperiodembry/controle01.html
  3. https://www.bio.cmu.edu/labs/ettensohn/pdfs/dvg22746-2.pdf

أعراض الغرغرينا

تشمل أعراض الغرغرينا الجافة ما يلي:

  • الجلد المنكمش الذي يتغير من الأزرق إلى الأسود ويختفي في النهاية
  • جلد بارد وخدر

تشمل أعراض الغرغرينا الرطبة ما يلي:

  • تورم وألم وشعور بالتوعك
  • جلد أحمر أو بني أو بنفسجي أو أزرق أو أسود مخضر أو ​​أسود أو تقرحات مع إفرازات كريهة الرائحة (صديد)
  • ضوضاء طقطقة عند الضغط على المنطقة المصابة
  • بشرة رقيقة أو لامعة أو خالية من الشعر
  • خط بين الجلد السليم والتالف

تسبب الغرغرينا الداخلية ألمًا شديدًا في المنطقة المصابة. على سبيل المثال ، إذا كنت تعاني من الغرغرينا في الزائدة الدودية أو القولون ، فمن المحتمل أنك تعاني من ألم في البطن. يمكن أن تسبب الغرغرينا الداخلية الحمى أيضًا.


الغدد الصماء الرئيسية

تقع الغدة النخامية في قاعدة الدماغ ، وتنتج العديد من الهرمونات التي تنظم الأعضاء الأخرى. لهذا السبب ، غالبًا ما يُشار إلى الغدة النخامية باسم الغدة الصماء & # x0022master & # x0022 ، على الرغم من أن مصطلح & # x0022central & # x0022 الغدة الصماء أكثر صحة لأن إفراز الهرمون من الغدة النخامية يتم تنظيمه بشكل أساسي بواسطة بنية دماغية تسمى الوطاء ، الذي يعمل على ربط الجهاز العصبي بجهاز الغدد الصماء. ينتج الوطاء هرمونات تحفز أو تمنع إفراز هرمونات الغدة النخامية. ينتج الوطاء أيضًا هرمونًا مضادًا لإدرار البول ، والذي ينظم توازن الماء في الجسم عن طريق تثبيط تكوين البول عن طريق

تشمل الهرمونات التي تفرزها الغدة النخامية هرمون النمو ، الذي يزداد أثناء الطفولة ويحفز نمو العضلات والعظام والأنسجة الأخرى. غالبًا ما تؤدي الاندفاعات المتقطعة في إفراز هرمون النمو إلى نمو سريع & # x0022 spurts & # x0022 المرتبطة بالمراهقة. يمكن أن يؤدي نقص إفراز هرمون النمو إلى التقزم ، في حين أن فرط إفراز هرمون النمو يمكن أن يسبب اضطرابات العملقة وغيرها. تنتج الغدة النخامية أيضًا هرمونًا محفزًا للجريب وهرمونًا ملوتنًا ، مما يحفز إنتاج الأمشاج وإنتاج الستيرويد الجنسي في الأعضاء التناسلية الذكرية والأنثوية ، والبرولاكتين ، الذي يحفز تكوين الحليب في الغدد الثديية.

تقع بجوار الحنجرة ، الغدة الدرقية تنتج في المقام الأول هرمون الغدة الدرقية وثلاثي يودوثيرونين ، يشار إليها مجتمعة باسم هرمون الغدة الدرقية. يحفز هرمون الغدة الدرقية نمو العضلات والعظام ، وأيض الكربوهيدرات ، ومعدل الأيض الأساسي. يتطلب إنتاجه اليود ، حيث يتسبب نقص اليود الغذائي في الإصابة بتضخم الغدة الدرقية ، وهي غدة درقية تتضخم بشكل مفرط في محاولة للتعويض عن نقص هرمون الغدة الدرقية.

يمكن أن تختلف تأثيرات اضطرابات الغدة الدرقية لدى الأطفال والبالغين بشكل كبير. على سبيل المثال ، يسبب نقص إفراز هرمون الغدة الدرقية عند الرضع خلقي قصور الغدة الدرقية ، وهو مرض يتسم بالتخلف العقلي وضعف نمو الجسم ، وينتج نقص الإفراز عند البالغين الوذمة المخاطية ، مع أعراض مثل الخمول وزيادة الوزن وجفاف الجلد. على العكس من ذلك ، يؤدي فرط إفراز هرمون الغدة الدرقية لدى البالغين إلى مرض Graves & # x0027 ، وهي حالة تتميز بفقدان الوزن والعصبية والزيادات الكبيرة في التمثيل الغذائي في الجسم. تنتج الغدة الدرقية أيضًا الكالسيتونين ، وهو هرمون ينظم تركيز الكالسيوم في الدم.

الغدد الكظرية عبارة عن أعضاء صغيرة في قمة كل كلية. تنتج الطبقات الخارجية من الخلايا في الغدة الكظرية ، والتي تسمى قشرة الغدة الكظرية ، العديد من الهرمونات التي تؤثر على النمو الإنجابي ، وتوازن المعادن في توازن الدهون والبروتينات والكربوهيدرات والتكيف مع الإجهاد. يفرز الجزء الداخلي ، المسمى النخاع الكظري ، الأدرينالين والنورادرينالين ، اللذين ينشطان الجهاز العصبي الودي وتحفيز استجابة & # x0022fight-or-flight & # x0022 التي تساعد الجسم على التعامل مع المواقف العصيبة ، مثل الخوف.

ينتج البنكرياس الأنسولين والجلوكاجون ، اللذين يعملان بطريقة متعارضة لتنظيم تركيز السكر في الدم (الجلوكوز). عند الدم الجلوكوز يرتفع المستوى & # x2014 على سبيل المثال ، بعد تناول وجبة غنية بالسكر & # x2014 الأنسولين يخفضها عن طريق تحفيز تخزين الجلوكوز في خلايا الكبد والعضلات مثل سلاسل طويلة من الجلوكوز تسمى الجليكوجين . على العكس من ذلك ، ينخفض ​​مستوى الجلوكوز في الدم بين الوجبات. استجابة لذلك ، يقوم البنكرياس بإفراز الجلوكاجون ، الذي يحفز تكسير الجليكوجين وإطلاق الجلوكوز لاحقًا في مجرى الدم. يعد مرض السكري من أكثر اضطرابات الغدد الصماء تميزًا ، وينتج عن نقص إفراز الأنسولين أو ، بشكل أكثر شيوعًا ، عدم حساسية الخلايا المستهدفة له.

يتم تناول وظائف الغدد الصماء في الغدد التناسلية في مقالات عن الجهاز التناسلي للذكور والإناث. ينظم هرمون التستوستيرون الجنسي إنتاج الحيوانات المنوية عند الذكور. يؤثر الإستروجين والبروجستيرون على نضج البويضات وإطلاقها (الإباضة) والتحكم في دورة الرحم (الحيض) عند الإناث.

على الرغم من أن العديد من الهرمونات التي تفرزها الغدد الصماء البشرية لها مجموعة متنوعة من الإجراءات ، فإن الغرض المشترك لجميع الهرمونات هو تسهيل الاتصال من عضو إلى عضو ضروري لفسيولوجيا الجسم.


هيكل الأنسجة ومكوناتها

تختلف بنية الأنسجة حسب نوع الأنسجة. تذكر أن الأنسجة عبارة عن مجموعة من الخلايا التي تجتمع معًا لتقوم بوظيفة خاصة للجسم ، وقد تكون هناك أنواع مختلفة من الخلايا التي قد تجتمع معًا للقيام بوظيفة خاصة. في بعض الأنسجة ، قد تكون الخلايا متشابهة وفي بعضها ، قد تكون الخلايا مختلفة.

عندما تتجمع الخلايا معًا ، فإنها تفعل ذلك داخل مساحة ضيقة تسمى المصفوفة خارج الخلية أو ال الفضاء خارج الخلية. يمكنك تصور المصفوفة خارج الخلية أو الفضاء كمجتمع يحتوي على العديد من المنازل وكل منزل كخلية (قد يكون كل منزل متشابهًا ولكنه يؤدي وظائف خاصة مثل استخدام بعض المنازل كغرف للنوم ، وتستخدم المنازل الأخرى كمتاجر بينما البعض الآخر تستخدم كمكاتب). الفضاء خارج الخلية هو المجتمع الذي يتم فيه بناء المنازل على الأرض. في الأنسجة ، تحتوي المصفوفة خارج الخلية على أنواع مختلفة من الخلايا وتوفر بيئة مواتية للخلايا لأداء وظائفها.

سبب تسمية إضافيالخلوية الفضاء أو المصفوفة لأن المساحة تقع خارج الخلايا (مساحة خلوية إضافية). حتى داخل الفضاء خارج الخلية ، هناك العديد من البروتينات التي تشكل هذا الفضاء. سيتم مناقشة هذا أثناء وصف هذه المساحة بالتفصيل.

لذلك ، يمكن القول أن النسيج يحتوي على مكونين رئيسيين هما الخلايا والمصفوفة خارج الخلية.


ما الذي يسبب الشيخوخة؟

هناك القليل من الاختلافات الجسدية بين مجموعة من طلاب الصف الأول. ولكن إذا قمت بفحص نفس المجموعة بعد 65 عامًا ، فإن الاختلافات الجسدية بينهم تفوق عدد أوجه التشابه بينهم. سيكون بعضها مثالًا للصحة ، بينما سيتعامل البعض الآخر مع حالة مزمنة أو أكثر. سيكون بعضها قويًا ، بينما سيكون البعض الآخر خاملًا.

مع تقدمنا ​​في السن ، نصبح جسديًا أقل شبهاً بأقراننا. هذا لأننا مجموع تجارب حياتنا. في سن السادسة ، لم يحدث الكثير لأجسامنا لتجعلنا مختلفين جذريًا عن أقراننا. ولكن في منتصف العمر وكبار السن ، كان لدينا عقود لتطوير والحفاظ على العادات التي لها تأثير على صحتنا ، سلبًا وإيجابيًا.

تؤثر البيئة أيضًا على صحتنا ، بما في ذلك المكان الذي نعمل فيه ونعيش فيه ومدى تعرضنا للأمراض المعدية. الشيخوخة عالمية ، لكن كل منا يختبرها بطرق مختلفة.

قد تكون الشيخوخة أمرًا لا مفر منه ، لكن معدل الشيخوخة ليس كذلك. لماذا وكيف تتقدم أجسادنا في العمر لا يزالان لغزًا إلى حد كبير ، على الرغم من أننا نتعلم المزيد والمزيد كل عام. ومع ذلك ، يؤكد العلماء أن العمر الزمني ليس له تأثير يذكر على العمر البيولوجي. عدد الشموع على كعكة عيد ميلادك مجرد علامة على الوقت لا تخبرنا كثيرًا عن صحتك.

ولكن ما الذي يؤثر علينا أكثر - جيناتنا أم أنماط حياتنا؟ اكتشف في الصفحة التالية.

أسباب الشيخوخة: الطبيعة أم التنشئة؟

تعقيدات التقدم في السن تجعل من الصعب تحديد سبب تقدم الشخص في العمر بشكل جيد بينما يبدو الآخر أكبر من عمره ويتصرف به. هل الصحة الجيدة والثبات تنتقل مثل العيون الزرقاء والشعر الأشقر؟ أم أنها نتاج البيئة ، بما في ذلك الطعام الذي تتناوله ، سواء كنت قد تعرضت لمواد كيميائية ضارة أو أمراض معدية ، وكم تمارس الرياضة؟ كلاهما يلعب بالتأكيد دورًا ، لكننا لا نعرف بعد أيهما له تأثير أقوى.

تعد الجينات منبئات قوية للصحة وطول العمر بالإضافة إلى المرض والموت ، لكنها ليست سوى جزء من القصة. إذا كان والداك وأجدادك قد عاشوا جيدًا في التسعينيات من العمر ، فمن المحتمل أن تفعل ذلك أيضًا - ولكن ليس إذا كنت تسيء إلى جسدك على طول الطريق. (يقول العلماء إن جميع الرهانات الجينية تتوقف بمجرد بلوغك سن الثمانين. بعد ذلك ، ليس لتاريخ العائلة تأثير يذكر على طول العمر).

وإذا مات والدك صغيرًا بسبب نوبة قلبية أو كانت والدتك مصابة بسرطان الثدي ، فقد تكونين معرضين وراثيًا للإصابة بهذه الأمراض. يكتشف العلماء في مشروع الجينوم البشري باستمرار المزيد من المحددات الجينية للأمراض المزمنة والقاتلة.

بينما تحدد الجينات جزئيًا من سيصاب بأمراض مزمنة تسرع من عملية الشيخوخة ، مثل السرطان وأمراض القلب ، فلا شك في أن نمط الحياة الصحي هو سلاحك ضد الجينات التي تم التعامل معها ، أو إذا كنت لدينا جينات جيدة.

قد يفلت الرجل الذي توفي والده وإخوته بسبب أمراض القلب في الأربعينيات والخمسينيات من العمر من نفس المصير من خلال ممارسة الرياضة بانتظام والحفاظ على مستويات الكوليسترول في الدم ووزن الجسم تحت السيطرة. من ناحية أخرى ، يمكن لرجل ليس لديه استعداد وراثي للإصابة بأمراض القلب أن يسبب مشاكل في القلب بالتأكيد عن طريق تناول نظام غذائي غني بالدهون ويسد الشرايين ويؤدي إلى نمط حياة خامل تمامًا.

تؤخر الحياة الصحية العديد من التغييرات التي تحدث في الجسم التي تحدثها الشيخوخة. ولم يفت الأوان أبدًا للبدء في الطريق نحو صحة أفضل. إن تناول نظام غذائي مغذي يقطع شوطًا طويلاً نحو ضمان صحة جيدة. على سبيل المثال ، فإن الحصول على ما يكفي من الكالسيوم وفيتامين د في أي عمر سيؤخر ظهور وتطور هشاشة العظام ، وهو مرض عظمي يسبب الألم والكسور والاستشفاء وحتى الموت لدى كبار السن.

إذا كنت مدخنًا وقمت بالإقلاع عن التدخين في أي وقت ، فإنك تقلل من فرص الإصابة بنوبة قلبية. كما أن ممارسة الرياضة أو زيادة نشاطك البدني يحسن وظائف الرئة ويقلل من خطر الإصابة بالنوبات القلبية ، بغض النظر عن عمرك.

إذن ما هي التغييرات التي تمر بها خلاياك وأنسجتك وأنظمة جسمك مع تقدمك في العمر؟ في الصفحة التالية ، سنقوم بعملية بيولوجية للشيخوخة.

بيولوجيا الشيخوخة: كيف تتقدم الخلايا في العمر؟

الخلايا ، وهي وحدة الجسم الأساسية ، هي محور أي نقاش حول الشيخوخة. لديك تريليونات من الخلايا ، وهي منظمة في أنسجة مختلفة تشكل الأعضاء ، مثل الدماغ والقلب والجلد.

بعض الخلايا ، مثل تلك التي تبطن الجهاز الهضمي ، تتكاثر باستمرار ، مثل الخلايا الموجودة داخل الشرايين ، تظل كامنة ولكنها قادرة على التكاثر استجابة للإصابة. لا يزال البعض الآخر ، بما في ذلك خلايا القلب والأعصاب والعضلات ، لا يمكنه التكاثر. بعض هذه الخلايا غير التكاثرية لها فترات حياة قصيرة ويجب استبدالها باستمرار بخلايا أخرى في الجسم. (أمثلة على ذلك خلايا الدم الحمراء والبيضاء).

البعض الآخر ، مثل خلايا القلب والأعصاب ، يعيش لسنوات أو حتى عقود. بمرور الوقت ، يفوق موت الخلايا إنتاج الخلايا ، مما يترك عددًا أقل من الخلايا. نتيجة لذلك ، نحن أقل قدرة على إصلاح التآكل في الجسم ، ونظام المناعة لدينا معرض للخطر. نصبح أكثر عرضة للعدوى وأقل كفاءة في البحث عن الخلايا الطافرة التي يمكن أن تسبب الأورام السرطانية وتدميرها. في الواقع ، يستسلم العديد من كبار السن لظروف كان من الممكن أن يقاوموها في شبابهم.

على الرغم من أن موت الخلايا هو الأساس لفهم عملية الشيخوخة ، إلا أنه ليس العامل الوحيد. عملية الشيخوخة معقدة بشكل لا يصدق ، وغالبًا ما يكون من الصعب التمييز بين التغييرات التي تنتج عن مرور الوقت وتلك التي تأتي مع حالات طبية شائعة ، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب.

الشيخوخة هي التدهور الحتمي في مرونة الجسم ، مما يؤدي في النهاية إلى تضاؤل ​​القوى العقلية والجسدية. تؤثر بعض تغييرات الشيخوخة علينا جميعًا. على سبيل المثال ، يعتبر ضعف البصر الذي يستلزم نظارات القراءة أمرًا طبيعيًا ، لأنه يؤثر في المقام الأول على كل من يعيش لفترة كافية.

من ناحية أخرى ، يمكن الوقاية من إعتام عدسة العين ، وهي تكوينات على عدسة العين تغشي على رؤيتك ، ولا تعتبر جزءًا من عملية الشيخوخة ، على الرغم من انتشارها لدى كبار السن. لزيادة تعقيد الأمور ، تشيخ الأعضاء بسرعات مختلفة. لهذا السبب قد يسمع شخص يبلغ من العمر 50 عامًا وكذلك شخصًا يصغره بعشرين عامًا ، ولكن قد يكون مصابًا بالتهاب المفاصل أو ارتفاع ضغط الدم.

تكثر النظريات حول السبب الكامن وراء الشيخوخة. يعتقد البعض أن الشيخوخة مبرمجة مسبقًا في خلايانا ، بينما يؤكد البعض الآخر أن الشيخوخة هي في المقام الأول نتيجة الأضرار البيئية لخلايانا. على الرغم من عدم قدرة أي من النظريات على شرح العملية بشكل كامل ، إلا أنها تساعدنا على فهم كيفية تقدمنا ​​في العمر بشكل أفضل. في الصفحة التالية ، سوف نستكشف أكثر نظريات الشيخوخة شيوعًا.

نظريات الشيخوخة: الجينات مقابل أنماط الحياة

ما هذا الصوت؟ وفقًا لهذه النظرية ، إنها ساعتك البيولوجية ، تنطلق بمعدل محدد مسبقًا. هذه النظرية تقول ذلك الحمض النووي، المادة الوراثية للخلايا ، تحمل مفتاح زوالك المخطط له منذ اليوم الأول. بينما تبدو نظرية الشيخوخة قدرية على السطح ، تذكر أن علم الأحياء ليس قدرًا. لا يمكنك تغيير جيناتك ، لكن يمكنك إبطاء مسيرة الوقت بتغذية أفضل ونشاط بدني منتظم.

ينتج جسمك هرمونات تساعد في تنظيم عدد لا يحصى من الوظائف ، بما في ذلك النمو والسلوك والتكاثر ووظيفة المناعة. في شبابك ، يكون إنتاج الهرمونات مرتفعًا ، ولكن مع تقدمك في العمر ، تنخفض مستويات الهرمون ، مما يتسبب في انخفاض قدرة الجسم على إصلاح نفسه والحفاظ على أداء وظيفته في أفضل حالاته.

تنتج الخلايا العاملة النفايات. بمرور الوقت ، تفرز الخلايا فضلات أكثر مما تستطيع التخلص منه ، مما قد يضر بقدرتها على العمل ويؤدي ببطء إلى موتها. Lipofuscin ، أو صبغة العمر ، هو أحد منتجات النفايات الموجودة بشكل أساسي في بعض خلايا الأعصاب وعضلات القلب. يربط Lipofuscin الدهون والبروتينات في الخلايا. يتراكم بمرور الوقت وقد يتداخل مع وظيفة الخلية.

الكولاجين البروتيني هو جوهر هذه النظرية. يعد الكولاجين ، الذي يشبه غراء الجسم ، أحد أكثر البروتينات شيوعًا التي تتكون منها الجلد والعظام والأربطة والأوتار. عندما نكون صغارًا ، يكون الكولاجين مرنًا. ولكن مع تقدم العمر ، يصبح الكولاجين أكثر صلابة ويتقلص. لهذا السبب أصبحت بشرتك أقل مرونة من ذي قبل.

وبغض النظر عن الجماليات ، فإن الربط المتقاطع قد يمنع نقل العناصر الغذائية إلى الخلايا وكذلك يعيق إزالة نفايات المنتج. الجذور الحرة عبارة عن لصوص مدمرين يجوبون جسمك ، ومستعدون للانقضاض على الخلايا السليمة. يتم إنتاجها كجزء من ملايين التفاعلات الكيميائية التي يقوم بها جسمك للحفاظ على الحياة.

يصنعها جسمك أيضًا استجابة للسموم البيئية مثل الكميات الزائدة من أشعة الشمس غير المحمية ودخان السجائر. تؤكسد الجذور الحرة خلاياك (فكر في المعدن الصدأ). باعتبارها جزيئات أكسجين غير متوازنة ومتطايرة ، فإنها تضحي بالخلايا السليمة لتجعل نفسها أكثر استقرارًا.

عند القيام بذلك ، تدمر الجذور الحرة أو تغير الحمض النووي ، المخطط الجيني للخلية ، وتعطل العديد من وظائف الخلية الأخرى. قد تقتل الجذور الحرة الخلايا نتيجة نهبها ، أو قد تؤدي إلى ظهور خلايا متحولة يمكن أن تؤدي إلى أمراض مزمنة بما في ذلك السرطان وأمراض القلب. لحسن الحظ ، يحافظ الجسم على نظام دفاع متطور ضد الجذور الحرة. لسوء الحظ ، تتضاءل دفاعاتنا مع مرور الوقت ، ويحدث تلف في الخلايا.

يمكن أيضًا تسمية هذه النظرية استخدمها وافقدها النظرية. الفكرة هي أن استخدام أعضائك والإفراط في استخدامها يدفعها إلى حافة الدمار. يُعتقد أن النظام الغذائي السيئ والإفراط في تناول الكحوليات وتدخين السجائر يسرع من التآكل الطبيعي. مع تقدم العمر ، يصبح الجسم أقل قدرة على إصلاح نفسه.

كيف يحدث البلى؟ قد تكون الجذور الحرة ، التي تلحق الضرر الخلوي ، مذنبة. على غرار فكرة البلى ، تقول هذه النظرية أنك ولدت بكمية معينة من الطاقة. إذا كنت تعيش وتعيش ، وتموت صغيراً ، لأنك تستهلك احتياطياتك من الطاقة عاجلاً. & quot؛ الأشخاص الذين يقدمون المساعدة ، & quot الذين يعانون من ضغوط أقل ويسهلون عليهم الحياة ، سيعيشون أطول إذا ثبتت صحة هذه النظرية.

إن نظام المناعة القوي هو أهم دفاع لجسمك ضد الجراثيم والسموم. تبتلع الخلايا البيضاء الآفات المحتملة مثل البكتيريا والفيروسات وتدمرها. وهم يصنعون الأجسام المضادة ، & quotsoldiers & quot التي تقوم بدوريات في مجرى الدم ، وتهاجم ونزع سلاح أي مادة لا يتعرفون عليها على أنها مملوكة للجسم.

المشكلة هي أن الجهاز المناعي يصبح أقل كفاءة بمرور الوقت ، ويتم إنتاج عدد أقل من الأجسام المضادة ، مما يزيد من خطر الإصابة. علاوة على ذلك ، قد ينقلب الجسم على نفسه عن طريق إنتاج أجسام مضادة تدمر أنسجته. عندما يحدث ذلك ، تكون النتيجة مرض المناعة الذاتية ، مثل الذئبة والتهاب المفاصل الروماتويدي.

على الرغم من أننا ما زلنا لا نفهم تمامًا عملية الشيخوخة ، إلا أننا نعرف الكثير عنها ، كما رأينا. لمعرفة المزيد حول عملية الشيخوخة ، تحقق من الروابط الموجودة في الصفحة التالية.


زراعة الأنسجة النباتية: الفوائد والبنية والأنواع والتقنيات

تشير زراعة الأنسجة النباتية على نطاق واسع إلى الزراعة في المختبر للنباتات والبذور وأجزاء مختلفة من النباتات (الأعضاء والأجنة والأنسجة والخلايا المفردة والبروتوبلاست).

تتم عملية الزراعة دائمًا في وسط زراعة مغذيات تحت ظروف معقمة.

تتمتع الخلايا النباتية بمزايا معينة على الخلايا الحيوانية في أنظمة الاستزراع. على عكس الخلايا الحيوانية ، تحتفظ الخلايا النباتية شديدة النضج والمتباينة بقدرة تامة ، أي القدرة على التغيير إلى الحالة الإنشائية والتمايز إلى نبات كامل.

فوائد زراعة الأنسجة النباتية:

تعد زراعة الأنسجة النباتية واحدة من أسرع مجالات التكنولوجيا الحيوية نموًا بسبب قدرتها العالية على تطوير المحاصيل المحسنة ونباتات الزينة. مع التقدم المحرز في تقنية زراعة الأنسجة ، أصبح من الممكن الآن تجديد أنواع أي نبات في المختبر.

لتحقيق الهدف المتمثل في إنشاء نبات جديد أو نبات جديد بالخصائص المرغوبة ، غالبًا ما تقترن زراعة الأنسجة بتقنية الحمض النووي المؤتلف. ساعدت تقنيات زراعة الأنسجة النباتية إلى حد كبير في الثورة الخضراء من خلال تحسين غلة المحاصيل وجودتها.

ساهمت المعرفة التي تم الحصول عليها من مزارع الأنسجة النباتية في فهمنا لعملية التمثيل الغذائي والنمو والتمايز وتشكل الخلايا النباتية. علاوة على ذلك ، ساعدت التطورات في زراعة الأنسجة على إنتاج العديد من النباتات الخالية من مسببات الأمراض ، إلى جانب تخليق العديد من المركبات المهمة بيولوجيًا ، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية. نظرًا لتعدد التطبيقات ، تجذب زراعة الأنسجة النباتية انتباه علماء الأحياء الجزيئية ومربي النباتات والصناعيين.

الهيكل الأساسي ونمو النبات:

يتكون النبات البالغ أساسًا من ساق وجذر ، ولكل منهما العديد من الفروع (الشكل 42.1). يتميز كل من الجذع والجذر بوجود مناطق نمو قمي تتكون من خلايا مرستيمية. هذه الخلايا هي المصدر الأساسي لجميع أنواع الخلايا في النبات.

يحدث نمو النبات وتطوره بطريقتين مختلفتين:

يتميز هذا بوقف النمو حيث تبلغ أجزاء النبات حجمًا وشكلًا معينًا ، مثل الأوراق والزهور والفواكه.

2. النمو غير المحدد:

يشير هذا إلى النمو المستمر للجذور والسيقان في ظل ظروف مناسبة. من الممكن بسبب وجود طبقات أرضية (في السيقان والجذور) والتي يمكن أن تتكاثر بشكل مستمر. مع إنبات البذور وظهور الشتلات ، تتكاثر الخلايا البائسة لقمة الجذر. فوق قمة الجذر ، تنمو الخلايا في الطول دون تكاثر.

تتطور بعض الخلايا الممدودة في الطبقة الخارجية إلى شعيرات جذرية لامتصاص الماء والمواد المغذية من التربة. مع نمو النبات ، تتمايز الخلايا الجذرية إلى لحاء وخشب. اللحاء مسؤول عن امتصاص العناصر الغذائية بينما يمتص نسيج الخشب الماء.

تنقسم الخلايا الإنشائية لقمة الجذع مما يؤدي إلى نمو الجذع. تتمايز بعض الخلايا الجذعية وتتطور إلى أوراق بدائية ، ثم تغادر. البراعم الإبطية الموجودة بين بدائية الأوراق والساق الممدود تمتلك أيضًا أعمدة أرضية يمكن أن تتكاثر وتؤدي إلى ظهور الفروع والزهور.

تم تصوير منظر تخطيطي للنبات والزهرة في الشكل 42.1 والشكل 42.2 على التوالي.

التربية التقليدية للنباتات وزراعة الأنسجة النباتية:

منذ الأزل ، شارك الإنسان عن كثب في تحسين النباتات لتلبية احتياجاته الأساسية. الطرق التقليدية المستخدمة لتحسين المحاصيل هي عمليات مملة وطويلة الأمد (أحيانًا عقود). علاوة على ذلك ، في طرق التربية التقليدية ، لا يمكن إدخال الجينات المرغوبة لتوليد سمات أو منتجات جديدة.

مع التطورات في زراعة الأنسجة النباتية ، أصبح من الممكن الآن تقليل الوقت اللازم لإنشاء نباتات جديدة ذات الخصائص المرغوبة ، ونقل الجينات الجديدة إلى الخلايا النباتية والإنتاج على نطاق واسع للمنتجات ذات الأهمية التجارية.

المصطلحات المستخدمة في زراعة الأنسجة:

يتم شرح قائمة مختارة من المصطلحات الأكثر استخدامًا في زراعة الأنسجة بإيجاز

تعتبر القطعة المستأصلة من النسيج أو العضو المتمايز نباتًا نباتيًا. يمكن أخذ النبات المستأصل من أي جزء من جسم النبات ، على سبيل المثال ، الأوراق ، والساق ، والجذر.

يشار إلى الكتلة غير المنظمة وغير المتمايزة من الخلايا النباتية باسم الكالس. بشكل عام ، عندما تُزرع الخلايا النباتية في وسط مناسب ، فإنها تنقسم لتشكل الكالس ، أي كتلة من الخلايا المتنيّة.

ظاهرة عودة الخلايا الناضجة إلى الحالة الإنشائية لإنتاج الكالس هي عدم التمايز. التمايز ممكن لأن الخلايا الهادئة غير المنقسمة من النبات المستأصل ، عندما تنمو في وسط زراعة مناسب تعود إلى الحالة الإنشائية.

تعتبر قدرة خلايا الكالس على التمايز إلى عضو نباتي أو نبات كامل بمثابة إعادة تمايز.

يشار إلى قدرة الخلية الفردية على التطور إلى نبات كامل على أنها توتب خلوي. السمات المميزة الكامنة في الخلايا النباتية وهي عدم التمايز وإعادة التمايز هي المسؤولة عن ظاهرة توتب القدرة. يتم شرح المصطلحات الأخرى المستخدمة في زراعة الأنسجة النباتية في الأماكن المناسبة.

تاريخ موجز لثقافة الأنسجة النباتية:

منذ حوالي 250 عامًا (1756) ، أظهر Henri-Louis Duhamel du Monceau تكوّن الكالس في المناطق منزوعة القشرة من نباتات الدردار. يعتبر العديد من علماء النبات هذا العمل بمثابة مقدمة لاكتشاف زراعة الأنسجة النباتية. في عام 1853 ، نشر Trecul صورًا لتكوين الكالس في النباتات.

طور عالم النبات الألماني جوتليب هابرلاند (1902) ، الذي يعتبر أب زراعة الأنسجة النباتية ، مفهوم زراعة الخلايا في المختبر لأول مرة. كان أول من زرع خلايا نباتية معزولة ومتمايزة تمامًا في وسط غذائي. خلال 1934-1940 ، ساهم ثلاثة علماء هم Gautheret و White و Nobecourt إلى حد كبير في التطورات التي حدثت في زراعة الأنسجة النباتية.

حدث تقدم جيد وتطورات سريعة بعد عام 1940 في تقنيات زراعة الأنسجة النباتية. اكتشف Steward and Reinert (1959) لأول مرة إنتاج الأجنة الجسدية في المختبر. كان Maheswari and Guha (1964) من الهند أول من طور ثقافة الآخر وثقافة الملقحات لإنتاج نباتات أحادية الصيغة الصبغية.

انواع من حضاره:

هناك أنواع مختلفة من تقنيات زراعة الأنسجة النباتية ، تعتمد بشكل أساسي على النبات النباتي المستخدم (الشكل 42.3).

يتضمن هذا زراعة الأنسجة المتمايزة من النبات المستأصل الذي ينقص التمايز في المختبر لتشكيل الكالس.

يشار إلى زراعة الأعضاء النباتية المعزولة باسم زراعة الأعضاء. قد يكون العضو المستخدم عبارة عن جنين ، أو بذرة ، أو جذر ، أو السويداء ، أو المبيض ، أو البويضة ، أو المريستيم (طرف النبتة) أو النواة. قد تكون ثقافة الأعضاء منظمة أو غير منظمة.

ثقافة الأعضاء المنظمة:

عندما يتم استخدام بنية جيدة التنظيم للنبات (بذرة ، جنين) في الثقافة ، يشار إليها على أنها ثقافة منظمة. في هذا النوع من الثقافة ، يتم الحفاظ على بنية العضو الفردية المميزة والذرية المتكونة مماثلة في هيكلها مثل تلك الموجودة في العضو الأصلي.

ثقافة الأعضاء غير المنظمة:

يتضمن ذلك عزل خلايا أو أنسجة جزء من العضو وثقافتها في المختبر. تؤدي الثقافة غير المنظمة إلى تكوين الكالس. يمكن تشتيت الكالس إلى تجمعات من الخلايا و / أو خلايا مفردة لإعطاء ثقافة تعليق.

تعتبر زراعة الخلايا الفردية المعزولة ، التي تم الحصول عليها من نسيج مزروع أو الكالس ، بمثابة مزرعة خلوية. يتم إجراء هذه الثقافات في وسط توزيع ويشار إليها باسم مزارع تعليق الخلية.

ثقافة البروتوبلاست:

تُستخدم أيضًا البروتوبلاست النباتية (أي الخلايا الخالية من جدران الخلايا) في المختبر للثقافة.

التقنية الأساسية لزراعة الأنسجة النباتية:

يوضح الشكل 42.4 الإجراء العام المتبع لعزل وثقافة الأنسجة النباتية

يتم تقليم النباتات المستأصلة المطلوبة (البراعم ، السيقان ، البذور) ثم تعقيمها في محلول منظف. بعد الغسيل في ماء مقطر معقم ، توضع النباتات المستأصلة في وسط استزراع مناسب (شكل سائل أو شبه صلب) ويتم تحضينها. هذا يؤدي إلى إنشاء الثقافة. يمكن تقسيم الثقافات الأم ، حسب الحاجة ، لإعطاء الثقافات البنت.

أهم جانب من جوانب تقنية الاستزراع في المختبر هو إجراء جميع العمليات في ظل ظروف معقمة. تعد البكتيريا والفطريات أكثر الملوثات شيوعًا في زراعة الأنسجة النباتية. تنمو بشكل أسرع في الثقافة وغالبًا ما تقتل الأنسجة النباتية.

علاوة على ذلك ، تنتج الملوثات أيضًا مركبات معينة سامة للأنسجة النباتية. لذلك ، من الضروري للغاية الحفاظ على الظروف المعقمة خلال عمليات زراعة الأنسجة. يتم وصف بعض تقنيات الاستزراع هنا بينما تتم مناقشة البعض الآخر في الأماكن المناسبة.

تطبيقات ثقافات الأنسجة النباتية:

ترتبط زراعة الأنسجة النباتية بمجموعة واسعة من التطبيقات - أهمها إنتاج المركبات الصيدلانية والطبية وغيرها من المركبات المهمة صناعيًا.

بالإضافة إلى ذلك ، تعد مزارع الأنسجة مفيدة لعدة أغراض أخرى مذكورة أدناه:

1. لدراسة التنفس والتمثيل الغذائي للنباتات.

2. لتقييم وظائف الجهاز في النباتات.

3. دراسة أمراض النبات المختلفة والعمل على طرق القضاء عليها.

4. تعد الحيوانات المستنسخة أحادية الخلية مفيدة للدراسات الجينية والصرفية والمرضية.

5. يمكن استخدام معلقات الخلايا الجنينية في التكاثر النسيلي على نطاق واسع.

6. يمكن تخزين الأجنة الجسدية من الخلايا المعلقة لفترة طويلة في بنوك الأصول الوراثية.

7. في إنتاج استنساخ متغير بخصائص جديدة ، وهي ظاهرة يشار إليها باسم الاختلافات النسيلية سوما.

8. إنتاج أحاديات الصبغيات (بمجموعة واحدة من الكروموسومات) لتحسين المحاصيل.

9. يمكن اختيار الخلايا الطافرة من الثقافات واستخدامها لتحسين المحاصيل.

10. يمكن زراعة الأجنة غير الناضجة في المختبر لإنتاج هجينة ، وهي عملية يشار إليها باسم إنقاذ الأجنة.

ثقافة الكالس:

الكالس هو الكتلة غير المتمايزة وغير المنظمة للخلايا النباتية. إنه في الأساس نسيج ورمي يتشكل عادة على جروح الأنسجة أو الأعضاء المتمايزة. تعتبر خلايا الكالس متنية بطبيعتها على الرغم من أنها ليست متجانسة حقًا. عند الفحص الدقيق ، وجد أن الكالس يحتوي على كمية من الأنسجة المتمايزة ، إلى جانب الجزء الأكبر من الأنسجة غير المتمايزة.

كثيرًا ما يُلاحظ تكوين الكالس في الجسم الحي نتيجة الجروح عند الحواف المقطوعة للسيقان أو الجذور. غالبًا ما يحدث غزو الكائنات الحية الدقيقة أو إتلافها عن طريق تغذية الحشرات من خلال الكالس. يوضح الشكل رقم 42.5 مخططًا للتقنية المستخدمة في زراعة الكالس وبدء ثقافة التعليق.

إإكسبلنتس لثقافة الكالس:

قد تكون المواد الأولية (الموضحة) لاستزراع الكالس هي الأنسجة المتمايزة من أي جزء من النبات (الجذر ، والساق ، والأوراق ، والعضو ، والزهرة ، إلخ). قد تكون الأنسجة النباتية المختارة في مراحل مختلفة من انقسام الخلايا وتكاثر الخلايا وتنظيمها في هياكل متخصصة مختلفة ومتميزة. إذا كان النبات المستأصل يمتلك خلايا بارزة ، فسيكون انقسام الخلية وتكاثرها سريعًا.

العوامل التي تؤثر على ثقافة الكالس:

من المعروف أن العديد من العوامل تؤثر على تكون الكالس في الثقافة المختبرية. وتشمل هذه مصدر النبات المستأصل وتركيبه الوراثي ، وتكوين الوسط (وسط MS الأكثر شيوعًا) ، والعوامل الفيزيائية (درجة الحرارة ، والضوء ، وما إلى ذلك) وعوامل النمو. العوامل المهمة الأخرى التي تؤثر على زراعة الكالس هي - عمر النبات ، وموقع النبات النباتي ، وعلم وظائف الأعضاء وظروف نمو النبات.

درجة الحرارة في حدود 22-28 درجة مئوية مناسبة لتكوين الكالس المناسب. فيما يتعلق بتأثير الضوء على الكالس ، فإنه يعتمد إلى حد كبير على أنواع النباتات - قد يكون الضوء ضروريًا لبعض النباتات بينما الظلام مطلوب من قبل الآخرين.

تؤثر منظمات النمو في الوسط بقوة على تكوين الكالس. Based on the nature of the explant and its genotype, and the endogenous content of the hormone, the requirements of growth regulators may be categorized into 3 groups

3. Both auxin and cytokinin.

Suspension culture from callus:

Suspension cultures can be initiated by transferring friable callus to liquid nutrient medium (Fig. 42.5). As the medium is liquid in nature, the pieces of callus remain submerged. This creates anaerobic condition and ultimately the cells may die. For this reason, suspension cultures have to be agitated by a rotary shaker. Due to agitation, the cells gets dispersed, besides their exposure to aeration.

Applications of Callus Cultures:

Callus cultures are slow-growth plant culture systems in static medium. This enables to conduct several studies related to many aspects of plants (growth, differentiation and metabolism) as listed below.

أنا. Nutritional requirements of plants.

ثانيا. Cell and organ differentiation.

ثالثا. Development of suspension and protoplast cultures.

v. Genetic transformations.

السادس. Production of secondary metabolites and their regulation.

زراعة الخلايا:

The first attempt to culture single cells (obtained from leaves of flowering plants) was made in as early as 1902 by Haberlandt. Although he was unsuccessful to achieve cell division in vitro, his work gave a stimulus to several researchers. In later years, good success was achieved not only for cell division but also to raise complete plants from single cell cultures.

Applications of Cell Cultures:

Cultured cells have a wide range of applications in biology.

1. Elucidation of the pathways of cellular metabolism.

2. Serve as good targets for mutation and selection of desirable mutants.

3. Production of secondary metabolites of commercial interest.

4. Good potential for crop improvement.

Cell Culture Technique:

The in vitro cell culture technique broadly involves the following aspects:

1. Isolation of single cells.

2. Suspension cultures growth and sub-culturing.

3. Types of suspension cultures.

4. Synchronization of suspension cultures.

5. Measurement of growth of cultures.

6. Measurement of viability of cultured cells.

The salient features of the above steps are briefly described.

1. Isolation of Single Cells:

The cells employed for in vitro culture may be obtained from plant organs, and from cultured tissues.

Plant leaves with homogenous population of cells are the ideal sources for cell culture. Single cells can be isolated from leaves by mechanical or enzymatic methods.

Surface sterilized leaves are cut into small pieces (< 1 cm 2 ), suspended in a medium and subjected to grinding in a glass homogenizer tube. The homogenate is filtered through filters and then centrifuged at a low speed to remove the cellular debris. The supernatant is removed and diluted to achieve the required cell density.

The enzyme macerozyme (under suitable osmotic pressure) can release the individual cells from the leaf tissues. Macerozyme degrades middle lamella and cell walls of parenchymatous tissues.

From cultured tissues:

Single cells can be isolated from callus cultures (grown from cut pieces of surface sterilized plant parts). Repeated sub-culturing of callus on agar medium improves the friability of callus so that fine cell suspensions are obtained.

2. Suspension Cultures — Growth and Subculture:

The isolated cells are grown in suspension cultures. Cell suspensions are maintained by routine sub-culturing in a fresh medium. For this purpose, the cells are picked up in the early stationary phase and transferred. As the cells are incubated in suspension cultures, the cells divide and enlarge.

The incubation period is dependent on:

Among these, cell density is very crucial. The initial cell density used in the subcultures is very critical, and largely depends on the type of suspension culture being maintained. With low initial cell densities, the lag phase and log phases of growth get prolonged.

Whenever a new suspension culture is started, it is necessary to determine the optical cell density in relation the volume of culture medium, so that maximum cell growth can be achieved. With low cell densities, the culture will not grow well, and requires additional supplementation of metabolites to the medium. The normal incubation time for the suspension cultures is in the range of 21-28 days.

3. Types of Suspension Cultures:

There are mainly two types of suspension cultures — batch cultures and continuous cultures.

A batch culture is a cell suspension culture grown in a fixed volume of nutrient culture medium. In batch culture, cell division and cell growth coupled with increase in biomass occur until one of the factors in the culture environment (nutrient, O2 supply) becomes limiting. The cells exhibit the following five phases of growth when the cell number in suspension cultures is plotted against the time of incubation (Fig. 42.6).

1. Lag phase characterized by preparation of cells to divide.

2. Log phase (exponential phase) where the rate of cell multiplication is highest.

3. Linear phase represented by slowness in cell division and increase in cell size expansion.

4. Deceleration phase characterized by decrease in cell division and cell expansion.

5. Stationary phase represented by a constant number of cells and their size.

The batch cultures can be maintained continuously by transferring small amounts of the suspension medium (with inoculum) to fresh medium at regular intervals (2-3 days). Batch cultures are characterized by a constant change in the pattern of cell growth and metabolism. For this reason, these cultures are not ideally suited for the studies related to cellular behaviour.

Continuous cultures:

In continuous cultures, there is a regular addition of fresh nutrient medium and draining out the used medium so that the culture volume is normally constant. These cultures are carried out in specially designed culture vessels (bioreactors).

Continuous cultures are carried out under defined and controlled conditions—cell density, nutrients, O2, pH etc. The cells in these cultures are mostly at an exponential phase (log phase) of growth.

Continuous cultures are of two types—open and closed.

Open continuous cultures:

In these cultures, the inflow of fresh medium is balanced with the outflow of the volume of spent medium along with the cells. The addition of fresh medium and culture harvest are so adjusted that the cultures are maintained indefinitely at a constant growth rate. At a steady state, the rate of cells removed from the cultures equals to the rate of formation of new cells.

Open continuous culture system is regarded as chemostat if the cellular growth rate and density are kept constant by limiting a nutrient in the medium (glucose, nitrogen, phosphorus). In chemostat cultures, except the limiting nutrient, all other nutrients are kept at higher concentrations. As a result, any increase or decrease in the limiting nutrient will correspondingly increase or decrease the growth rate of cells.

In turbidostat open continuous cultures, addition of fresh medium is done whenever there is an increase in turbidity so that the suspension culture system is maintained at a fixed optical density. Thus, in these culture systems, turbidity is preselected on the basis of biomass density in cultures, and they are maintained by intermittent addition of medium and washout of cells.

Closed continuous cultures:

In these cultures, the cells are retained while the inflow of fresh medium is balanced with the outflow of corresponding spent medium. The cells present in the outflowing medium are separated (mechanically) and added back to the culture system. As a result, there is a continuous increase in the biomass in closed continuous cultures. These cultures are useful for studies related to cytodifferentiation, and for the production of certain secondary metabolites e.g., polysaccharides, coumarins.

4. Synchronization of Suspension Cultures:

In the normal circumstances, the cultured plant cells vary greatly in size, shape, cell cycle etc., and are said to be asynchronous. Due to variations in the cells, they are not suitable for genetic, biochemical and physiological studies. For these reasons, synchronization of cells assumes significance.

Synchronization of cultured cells broadly refers to the organized existence of majority of cells in the same cell cycle phase simultaneously.

A synchronous culture may be regarded as a culture in which the cell cycles or specific phase of cycles for majority of cultured cells occurs simultaneously.

Several methods are in use to bring out synchronization of suspension cultures. They may be broadly divided into physical and chemical methods.

Physical methods:

The environmental culture growth influencing physical parameters (light, temperature) and the physical properties of the cell (size) can be carefully monitored to achieve reasonably good degree of synchronization. A couple of them are described

When the suspension cultures are subjected to low temperature (around 4°C) shock synchronization occurs. Cold treatment in combination with nutrient starvation gives better results.

The cells in suspension culture can be selected based on the size of the aggregates, and by this approach, cell synchro­nization can be achieved.

Chemical methods:

The chemical methods for synchronization of suspension cultures include the use of chemical inhibitors, and deprivation of an essential growth factor (nutrient starvation). By this approach, the cell cycle can be arrested at a particular stage, and then allowed to occur simultaneously so that synchronization is achieved.

Inhibitors of DNA synthesis (5-amino uracil, hydroxyurea, 5-fluorodeoxypurine), when added to the cultures results in the accumulation of cells at G1 phase. And on removal of the inhibitor, synchronization of cell division occurs.

Colchicine is a strong inhibitor to arrest the growth of cells at metaphase. It inhibits spindle formation during the metaphase stage of cell division. Exposure to colchicine must be done for a short period (during the exponential growth phase), as long duration exposure may lead to mitoses.

When an essential nutrient or growth promoting compound is deprived in suspension cultures, this results in stationary growth phase. On supplementation of the missing nutrient compound, cell growth resumption occurs synchronously. Some workers have reported that deprivation and subsequent addition of growth hormone also induces synchronization of cell cultures.

5. Measurement of Growth of Cultures:

It is necessary to assess the growth of cells in cultures. The parameters selected for the measuring growth of suspension cultures include cell counting, packed cell volume and weight increase.

Although cell counting to assess culture growth is reasonably accurate, it is tedious and time consuming. This is because cells in suspension culture mostly exist as colonies in varying sizes. These cells have to be first disrupted (by treating with pectinase or chromic acid), separated, and then counted using a haemocytometer.

Packed cell volume:

Packed cell volume (PCV) is expressed as ml of pellet per ml of culture. To determine PCV, a measured volume of suspension culture is centrifuged (usually at 2000 x g for 5 minutes) and the volume of the pellet or packed cell volume is recorded. After centrifugation the supernatant can be discarded, the pellet washed, dried overnight and weighed. This gives cell dry weight.

Cell fresh weight:

The wet cells are collected on a pre-weighed nylon fabric filter (supported in funnel). They are washed to remove the medium, drained under vacuum and weighed. This gives the fresh weight of cells. However, large samples have to be used for accurate weights.

6. Measurement of Viability of Cultured Cells:

The viability of cells is the most important factor for the growth of cells. Viability of cultured cells can be measured by microscopic examination of cells directly or after staining them.

على النقيض من المرحلة المجهري:

The viable cells can be detected by the presence of healthy nuclei. Phase contrast microscope is used for this purpose.

Evan’s blue staining:

A dilute solution of Evan’s blue (0.025% w/v) dye stains the dead or damaged cells while the living (viable) cells remain unstained.

Fluorescein diacetate method:

When the cell suspension is incubated with fluorescein diacetate (FDA) at a final concentration of 0.01%, it is cleaved by esterase enzyme of living cells. As a result, the polar portion of fluorescein which emits green fluorescence under ultraviolet (UV) light is released. The viable cells can be detected by their fluorescence, since fluorescein accumulates in the living cells only.

Culture of Isolated Single Cells (Single Cell Clones):

A clone is a mass of cells, all of them derived through mitosis from a single cell. The cells of the clone are expected to be identical with regard to genotype and karyotype. However, changes in these cells may occur after cloning. Single cells separated from plant tissues under suitable conditions can form clones.

Single cells can be cultured by the following methods:

1. Filter paper raft-nurse tissue technique

4. Bergman’s plating technique.

Filter paper raft-nurse tissue technique:

Small pieces of sterile filter papers are placed on established callus cultures several days before the start of single cell culture. Single cell is now placed on the filter paper (Fig. 42.7A). This filter paper, wetted by the exudates from callus tissue (by diffusion) supplies the nutrients to the single cell. The cell divides and forms clones on the filter paper. These colonies can be isolated and cultured.

Micro-chamber technique:

A microscopic slide or a coverslip can be used to create a micro-chamber. Sometimes, a cavity slide can be directly used. A drop of the medium containing a single cell is placed in the micro-chamber. A drop of mineral oil is placed on either side of the culture drop which is covered with a coverslip (Fig. 42.7B). On incubation, single cell colonies are formed.

Micro-drop method:

For the culture of single cells by micro-drop method, a specially designed dish (cuprak dish) is used. It has a small outer chamber (to be filled with sterile distilled water) and a large inner chamber with a number of micro-wells (Fig. 42.7C). The cell density of the medium is adjusted in such a way that it contains one cell per droplet.

Bergmann’s plating technique:

Bergmann (1960) developed a technique for cloning of single cells. Now a days, Bergmann’s plating technique is the most widely used method for culture of isolated single cells. This method is depicted in Fig. 42.8 and briefly described hereunder.

The cell suspension is filtered through a sieve to obtain single cells in the filtrate. The free cells are suspended in a liquid medium, at a density twice than the required density for cell plating. Now, equal volumes of melted agar (30-35°C) and medium containing cells are mixed.

The agar medium with single cells is poured and spread out in a petridish so that the cells are evenly distributed on a thin layer (of agar after it solidifies). The petridishes (culture dishes) are sealed with a parafilm and incubated at 25°C in dark or diffused light. The single cells divide and develop into clones. The viability of cells in single clones can be measured by the same techniques that have been described for suspension cultures.


Kingdom Alveolata: Dinoflagellates

Dinoflagellates typically possess distinct shapes due to "frames" of cellulose within their cell walls. Their cell surface is generally ridged with perpendicular grooves that house a pair of flagella (shown left). These flagella, the defining characteristic of this group, beat within their grooves and cause dinoflagellates to rotate as they move forward. The word dinoflagellate is derived from the Greek word dinos, which means "rotation" or "whirling," and the Latin flagellum, which means "whip." Many dinoflagellates are photosynthetic accordingly, they comprise a significant proportion of the العوالق النباتية that floats near the surface of the ocean, making them a critical component of the food web. Phytoplankton are an essential food resource for many other organisms, ranging from heterotrophic protists to baleen whales and many other organisms in between (most of whom serve as food themselves for creatures at higher trophic levels).


Figure 16. A dinoflagellate. (Click to enlarge) Ceratium tripos.

Not all dinoflagellates are photosynthetic many are heterotrophic. Some of these heterotrophs exploit chloroplasts from photosynthetic protists, becoming autotrophic themselves for a time. Some dinoflagellates live in symbiosis with different species, as parasites in some cases and as mutualists in others.

Some dinoflagellates, such as those in the genus Noctiluca, have the ability to bioluminesce (make their own light). This is accomplished with the compound luciferin, which is the same chemical that makes fireflies glow. Noctiluca floats just under the surface of the ocean, and when individuals number in the millions they can produce spectacular glowing tides (pictured below). The red border at the advancing wave front (tide line) as it washes onto the beach is a real visible glow that is triggered by the tumbling dinoflagellates as they hit the sand. If you walk along the tide line of such a beach, your footprints actually glow with each step when your foot disturbs these bioluminescent protists. How bioluminescence evolved is not completely understood. The Burglar Alarm theory posits that the bioluminescent glow attracts predators of dinoflagellate predators and this allows the glowing protist to escape predation.


Figure 17. A dinoflagellate. (Click to enlarge) Noctiluca scintillans is one dinoflagellate responsible for red tides.


Figure 18. A bioluminescent algal bloom. (Click to enlarge)

This image shows a bloom of bioluminescent Noctiluca scintillans.


ELI5: What are "eye-floaters" and how do they manifest/disappear?

Floaters are deposits . within the eye’s vitreous humour, which is normally transparent. At a young age, the vitreous is transparent, but as one ages, imperfections gradually develop. The common type of floater, which is present in most people’s eyes, is due to degenerative changes of the vitreous humour.

Eye floaters are suspended in the vitreous humour, the thick fluid or gel that fills the eye. . Thus, floaters follow the rapid motions of the eye, while drifting slowly within the fluid. When they are first noticed, the natural reaction is to attempt to look directly at them. . Floaters are, in fact, visible only because they do not remain perfectly fixed within the eye. Although the blood vessels of the eye also obstruct light, they are invisible under normal circumstances because they are fixed in location relative to the retina, and the brain "tunes out" stabilized images due to neural adaptation.

Basically: they are tiny pieces of tissue floating in our eyeballs. They are normal, especially as we get older.

Our brain tunes floaters out when they're still, which is why they ɽisappear'. And, they're easier to see against light backgrounds like the sky.

Like /u/shriekingapples said it is caused by debris in the eye. The retina is the layer of the eye that has photo receptors (rods and cone), which captures light and causes a chemical and electrical reaction to the nerve. Light that "excites" the rods causes us to see monochromatic color or how black and white something is, while "excited" cones gives us high-resolution color. As we age the jelly of the eye, the vitreous gel, can shrink and pull away from the retina. This results in debris from the eye to go into the vitreous gel and appear as floaters in our vision. So it is normal that we may see floaters as we age. However, be careful of sudden appearances of floaters. Retinal tears and retinal holes can also cause floaters and/or flashers to appear as well. If not treated the retinal tears and holes can cause a retinal detachment, which may cause even more floaters to appear. If a retinal tear or hole is found early, a small office procedures like laser retinopexy or retinal cryopexy can be performed. Left untreated your vision and the flasher/floaters can become worse. Ultimately leading to surgery as the only option to fixing a retinal detachment.

Source: I work at an ophthalmologists office who specializes in vitrealretinal surgery.


What causes tissues manifest the various forms that they do? - مادة الاحياء

Connective tissue is a term used to describe the tissue of mesodermal origin that that forms a matrix beneath the epithelial layer and is a connecting or supporting framework for most of the organs of the body. This lab will focus on the so-called connective tissue proper and cartilage the next lab will focus on bone.

Overview of Connective Tissue

In contrast to epithelia, connective tissue is sparsely populated by cells and contains an extensive extracellular matrix consisting of protein fibers, glycoproteins, and proteoglycans. The function of this type of tissue is to provide structural and mechanical support for other tissues, and to mediate the exchange of nutrients and waste between the circulation and other tissues. These tissues have two principal components, an extracellular matrix and a variety of support cells. These two components will be the focus of this lab.

Most frequently, the different types of connective tissues are specified by their content of three distinguishing types of extracellular fibers: collagenous fibers, elastic fibers, and reticular fibers.

Ground Substance

The ground substance is an aqueous gel of glycoproteins and proteoglycans that occupies the space between cellular and fibrillar elements of the connective tissue. It is characterized by a gel-like viscous consistency and is polyanionic. The characteristics of the ground substance determine the permeability of the connective tissue layer to solutes and proteins.

Collagenous Fibers

Collagenous fibers consist of types I, II, or III collagen and are present in all types of connective tissue. Collagenous connective tissue is divided into two types, based upon the ratio of collagen fibers to ground substance:

  • Loose (areolar connective tissue) is the most abundant form of collagenous connective tissue. It occurs in small, elongated bundles separated by regions that contain ground substance.
  • Dense connective tissue is enriched in collagen fibers with little ground substance. If the closely packed bundles of fibers are located in one direction, it is called regular if oriented in multiple directions, it is referred to as irregular. An example of regular dense connective tissue is that of tendons an example of irregular dense connective tissue is that of the dermis.

Reticular Fibers

Reticular fibers are composed of type III collagen. Unlike the thick and coarse collagenous fibers, reticular fibers form a thin reticular network. Such networks are widespread among different tissues and form supporting frameworks in the liver, lymphoid organs, capillary endothelia, and muscle fibers.

Elastic Fibers

Elastic fibers contain the protein elastin, which co-polymerizes with the protein fibrillin. These fibers are often organized into lamellar sheets, as in the walls of arteries. Dense, regular, elastic tissue characterizes ligaments. Elastic fibers are stretchable because they are normally disorganized – stretching these fibers makes them take on an organized structure.

Cells of the Connective Tissue Proper

Although the connective tissue has a lower density of cells than the other tissues you will study this year, the cells of these tissues are extremely important.

Fibroblasts are by far the most common native cell type of connective tissue. The fibroblast synthesizes the collagen and ground substance of the extracellular matrix. These cells make a large amount of protein that they secrete to build the connective tissue layer. Some fibroblasts have a contractile function these are called myofibroblasts.

Chondrocytes and osteocytes form the extracellular matrix of cartilage and bone. More details and chondrocytes can be found later in this laboratory osteocytes will be covered in the Laboratory on Bone.

The macrophage is the connective tissue representative of the reticuloendothelial, or mononuclear phagocyte, system. This system consists of a number of tissue-specific, mobile, phagocytic cells that descend from monocytes - these include the Kupffer cells of the liver, the alveolar macrophages of the lung, the microglia of the central nervous system, and the reticular cells of the spleen. You will encounter each of these later in the course for now, make sure you recognize that they all descend from monocytes, and that the macrophage is the connective tissue version. Macrophages are indistinguishable from fibroblasts, but can be recognized when they internalize large amounts of visible tracer substances like dyes or carbon particles. Macrophages phagocytose foreign material in the connective tissue layer and also play an important role as antigen presenting cells, a function that you will learn more about in Immunobiology.

Mast cells are granulated cells typically found in connective tissue. These cells mediate immune responses to foreign particles. In particular, they release large amounts of histamine and enzymes in response to antigen recognition. This degranulation process is protective when foreign organisms invade the body, but is also the cause of many allergic reactions.

White fat cells are specialized for the storage of triglyceride, and occur singly or in small groups scattered throughout the loose connective tissue. They are especially common along smaller blood vessels. When fat cells have accumulated in such abundance that they crowd out or replace cellular and fibrous elements, the accumulation is termed adipose tissue. These cells can grow up to 100 microns and usually contain once centrally located vacuole of lipid - the cytoplasm forms a circular ring around this vacuole, and the nucleus is compressed and displaced to the side. The function of white fat is to serve as an energy source and thermal insulator.

Brown fat cells are highly specialized for temperature regulation. These cells are abundant in newborns and hibernating mammals, but are rare in adults. They have numerous, smaller lipid droplets and a large number of mitochondria, whose cytochromes impart the brown color of the tissue. The electron transport chain of these mitochondria is disrupted by an uncoupling protein, which causes the dissipation of the mitochondrial hydrogen ion gradient without ATP production. This generates heat.

Cartilage

Cartilage is a specialized form of connective tissue produced by differentiated fibroblast-like cells called chondrocytes. It is characterized by a prominent extracellular matrix consisting of various proportions of connective tissue fibers embedded in a gel-like matrix. Chondrocytes are located within lacunae in the matrix that they have built around themselves. Individual lacunae may contain multiple cells deriving from a common progenitor. Lacunae are separated from one another as a result of the secretory activity of the chondrocytes.

A highly fibrous, organized, dense connective tissue capsule known as the perichondrium surrounds cartilage. The fibroblast-like cells of this layer have chondrogenic potentiality, and are responsible for the enlargement of cartilage plates by appositional growth. Appositional growth involves cell division, differentiation, and secretion of new extracellular matrix, thereby contributing mass and new cells at the cartilage surface. It is in contrast to interstitial growth, in which new matrix is deposited within mature cartilage.

Three kinds of cartilage are classified according to the abundance of certain fibers and the characteristics of their matrix: