Специализирани клетки: определение, типове и примери

Шансовете са, че на този етап от курсовете ви сте толкова добре запознати със структурата на еукариотните клетки - и ако не, ето фантастичен буквар за вас.

Това, което може би сте забелязали, е, че повечето диаграми на клетъчната структура изглеждат доста елементарни. Имате кръгли животински клетки, по-ъглови растителни клетки и всички органели в клетъчната мембрана.

Е, не е изненадващо, че тези диаграми - макар и точни! - не разказвай цялата история. Истината е, че клетките се предлагат във всички различни форми и размери. И особено в многоклетъчните организми като животни и растения, клетките могат да изглеждат (и да действат) драстично различни помежду си.

Има смисъл, нали? Не бихте очаквали клетките, съставляващи например листенце от цвете, да изглеждат и да действат по същия начин като клетките, изграждащи корените на растението. По същия начин, вашите кожни клетки, например, биха изглеждали драстично по-различно от, да речем, вашите чернодробни клетки - защото тези две клетки имат много различни функции в човешкото тяло.

Ето къде клетъчна специализация влиза. Клетъчната специализация позволява на новите клетки да се развият в набор от различни тъкани, като всички те работят заедно, за да накарат живите организми да функционират като цяло.

Процесът на клетъчна специализация - точно как клетките се развиват в своите разнообразни форми - е сложен. Има стотици специфични клетъчни типове в тялото, които произтичат от най-основния и общ тип клетки, наречени стволови клетки.

Всички специализирани клетки в тялото идват от една и съща тъкан с произход: групата на стволови клетки които съставляват най-ранните етапи на ембриона. Стволовите клетки са уникален тип клетки, тъй като макар да са незрели клетки без каквато и да е специализация, те могат следвайте "план за развитие", за да се развиете в хилядите уникални типове клетки, открити в цялото ви тяло.

Съществуват различни видове стволови клетки, разделени от това в колко тъкани могат да се развият. Например стволовите клетки, открити в ембрион, могат да се развият всякакви тип тъкан - по този начин преминавате от една стволова клетка към напълно оформено човешко бебе.

Възрастните стволови клетки, като стволовите клетки, намиращи се в костния ви мозък, могат да се развият само в шепа зрели клетъчни типове. Но най-важното е това всичко стволовите клетки са неспециализирани "предшественици" клетки, които могат да се развият в поне един зрял тип клетки.

Стволовите клетки се развиват в зрели тъкани чрез процес, наречен диференциация. За да разберете как работи диференциацията, върнете се към концепции за клетъчна комуникация научихте в часовете си по биология.

Клетъчната комуникация работи на три етапа. A рецепция фаза, при която специални рецептори на повърхността на клетката получават някакъв вид сигнал от околната среда; а трансдукция фаза, която предава това съобщение от клетъчната повърхност към вътрешността на клетката; и а отговор фаза, където клетката променя поведението си въз основа на този сигнал.

Е, как работи това при диференциацията на клетките? Е, да кажем, че тялото ви се нуждае от повече червени кръвни клетки. Той изпраща сигнал до вашите кръвни стволови клетки, че имате нужда от повече червени кръвни клетки. Този сигнал е получени на повърхността на клетката.

Стволовата клетка предава (или преобразува) това съобщение към ядрото, така че клетката знае, че тялото ви се нуждае от повече червени кръвни клетки. След това стволовите клетки отговори чрез активиране на гените, които ще му помогнат да се превърне в червени кръвни клетки и voilà - клетката се превръща в червена кръвна клетка.

Докато учените знаят, че човешкото тяло съдържа трилиони клетки, точно колко типове клетки съставляват тялото, все още е активна област на изследване. Най-новата оценка отбелязва, че има поне 200 уникални клетъчни типа в човешкото тяло, поне въз основа на външния вид. Някои учени обаче смятат, че тази оценка е ниска и все още редовно се откриват нови типове клетки.

Долния ред? Разглеждате стотици различни пътища за специализация на клетките, които вашите стволови клетки могат да поемат.

Всички човешки клетки обаче принадлежат към една от четирите общи категории:

• Епителна тъкан: Епителните клетки подреждат тъканите ви и те са важни за защита на подлежащите тъкани, както и за подпомагане на усвояването. Ще откриете епителни тъкани в кожата, жлезистата тъкан и др.
• Съединителната тъкан: Съединителната тъкан, добре, свързва и осигурява вашите тъкани. Той осигурява структурна подкрепа на тялото ви. Този тип тъкан включва кости, хрущяли, сухожилия, връзки и фасции.
• Нервна тъкан: Нервната ви система помага за предаването на информация в тялото ви. Състои се от вашата централна нервна система (или ЦНС), която включва мозъка и гръбначния мозък и периферната нервна система (ПНС), която включва нервите в останалата част от тялото ви.
• Мускулна тъкан: Този тип е може би най-лесният за представяне - знаете какво представляват мускулите! Но ще откриете и специални видове мускулни клетки в кръвоносните съдове, както и сърцето си.

Всичките 200 (или повече) типа клетки, съставляващи човешкото тяло, се намират в един от тези четири типа тъкани - много по-управляеми за учене, отколкото запаметяването на стотици клетъчни типове, нали?

Сега, нека проверим в някой от специалните типове клетки, които вероятно ще срещнете в часовете си по биология - тези, които ще трябва да знаете малко по-задълбочено.

Вашият кръвоносна система е един от тези, които най-вероятно ще покриете в час по биология - така че сега е моментът да го опознаете! Вашата кръвоносна система се състои от поредица от кръвоносни съдове - артерии, вени и капиляри - както и няколко специализирани типа кръвни клетки:

• червени кръвни телца: Тези червени, с форма на диск клетки са тези, които отговарят за пренасянето на кислород в тялото ви. Те съдържат хемоглобин, специален протеин, който може да се свърже с кислорода от въздуха, който дишате, и след това да го освободи обратно в тъканите, които се нуждаят от него.
• бели кръвни телца: Имате нужда от помощ за борба с настинка или грип? Вашите бели кръвни клетки са там, за да ви помогнат! Белите кръвни клетки съставляват ключов компонент на вашата имунна система. Те помагат на тялото ви да идентифицира опасни патогени и ги унищожава, за да не се разболеете.
• Тромбоцити: Тромбоцитите от най-малкия тип клетки в кръвта ви играят ключова роля в образуването на кръвни съсиреци. След като тромбоцитите усетят увреждане или разкъсана тъкан, те започват да се слепват, образувайки кръвен съсирек, за да забавят или спрат кървенето.

Тялото ви постоянно изхвърля пресни кръвни клетки, за да замести по-старите или повредените. И всички ваши кръвни клетки се "раждат" в костния мозък от популация от стволови клетки, които са специализирани в създаването на кръвни клетки.

Вероятно ще попаднете и на клетките на нервна система в тялото ви. Но не се притеснявайте - макар мозъкът да изглежда сложен, научаването на нервите ви вероятно е по-лесно, отколкото си мислите.

Първо, има само две основни класификации на нервните клетки: неврони и глия.

Неврони са нерви - клетките, които вероятно си представяте, когато мислите за вашата нервна система. Те предават информация, за да контролират цялото „мислене“ в мозъка ви, а също така контролират движението на мускулите и други основни функции на тялото.

Също така, нервите в тялото ви изпращат сигнали обратно към гръбначния мозък и мозъка. Например, нервите, усещащи болката, казват на мозъка ви, когато сте наранени, за да можете да избегнете каквото и да е причинило болката.

Глия са поддържащите клетки, които помагат на нервите ви да функционират правилно. Има няколко основни видове глии, и всички играят роля, за да помогнат на мозъка, гръбначния мозък и други нерви да общуват ефективно. Някои глиални клетки произвеждат миелин, восъчно вещество, което „изолира“ вашите неврони за по-добра комуникация.

Други действат като имунни клетки на мозъка, като помагат в борбата с инфекциите, които иначе биха навредили на нервите ви. А други помагат на вашите неврони да бъдат снабдени с хранителни вещества, така че нервната ви система да има енергия да работи правилно.

Третите основни типове клетки, които вероятно ще изучавате, са вашите мускулни клетки. И за щастие трите типа мускулни клетки са лесни за научаване.

Първо, имаш клетки на скелетните мускули - клетките, които изграждат практически всички мускули в тялото ви. Скелетните мускули са видът мускул, който - изненада - е закрепен към скелета ви.

Той се свива, за да премести костите ви. Така че, да речем, когато свиете бицепса си, ще огънете лакътя си. Скелетните мускулни клетки са отчасти доброволно контролирани от мозъка ви. Това означава, че можете да решите например да преместите крака си и мозъкът ви ще изпрати сигнал, който съответства на това движение.

След това имате сърдечни мускулни клетки. Това са клетките, които изграждат сърцето ви и се свиват, за да изпомпват кръвта през тялото ви. Свиването на сърдечните мускулни клетки е не доброволно контролиран - вместо това тялото ви поддържа стабилен сърдечен ритъм, без да се налага да мислите за това.

И накрая, има гладкомускулни клетки. Гладката мускулатура образува обвивките на определени кръвоносни съдове, както и някои органи, като стомаха ви. Гладката мускулатура е важна за подпомагане на вашите органи да се движат. Например, свиването на гладката мускулатура помага за придвижването на храната през храносмилателния тракт, за да позволи правилното храносмилане.

Подобно на сърдечния мускул, свиването на гладката мускулатура не се контролира доброволно. Така че, например, не е нужно да мислите за преместване на храна от стомаха в червата, защото тялото ви просто го прави вместо вас.

Ето същността на това, което трябва да знаете за клетъчната специализация:

• Клетките се развиват от незрели стволови клетки в зрели, силно функционални клетки чрез процес, наречен диференциация.
• Диференциацията позволява на развиващите се клетки да поемат уникални структури и позволява на клетката да изпълнява специализирани функции.
• Процесът на диференциация се задейства от сигнали от околната среда и води до промени в генната експресия които ръководят развитието на клетката.
• Диференциацията позволява на клетките да се развият в четири основни типа тъкан: епителна тъкан, нервна тъкан, съединителна тъкан и мускулна тъкан.
• Има поне 200 различни типа клетки в човешкото тяло. Някои, които ще трябва да знаете най-добре, включват специализирани кръвни клетки, специализирани нервни клетки и специализирани мускулни клетки.