Specializované buňky: definice, typy a příklady

Je pravděpodobné, že v tomto bodě vašich kurzů jste obeznámeni se strukturou eukaryotických buněk - a pokud ne, tady je skvělý základ pro vás.

Možná jste si však všimli, že většina diagramů buněčné struktury vypadá docela jednoduše. Máte své kruhové zvířecí buňky, své hranatější rostlinné buňky a všechny organely uvnitř buněčná membrána.

Není divu, že tyto diagramy - i když jsou přesné! - neříkejte celý příběh. Pravdou je, že buňky mají různé tvary a velikosti. A zejména v mnohobuněčných organismech, jako jsou zvířata a rostliny, mohou buňky vypadat (a jednat) od sebe drasticky odlišně.

Dává to smysl, že? Nečekali byste, že například buňky, které tvoří okvětní lístek, budou vypadat a chovat se stejně jako buňky, které tvoří kořeny rostliny. Podobně by například vypadaly vaše kožní buňky drasticky jinak než například vaše jaterní buňky - protože tyto dvě buňky mají v lidském těle velmi odlišné funkce.

To je tam kde buněčná specializace přichází v. Buněčná specializace umožňuje novým buňkám vyvinout se do řady různých tkání, které všechny společně fungují, aby živé organismy fungovaly jako celek.

Proces buněčné specializace - přesně jak buňky se vyvíjejí do různých forem - je složitá. V těle existují stovky specifických typů buněk, které vznikají z buněk velmi základního a obecného typu nazývaných kmenové buňky.

Všechny specializované buňky v těle pocházejí ze stejné původní tkáně: skupiny kmenové buňky které tvoří nejranější stadia embrya. Kmenové buňky jsou jedinečným typem buněk, protože i když jsou to nezralé buňky bez jakékoli specializace, mohou následujte vývojový „plán“ a vyvinout se do tisíců jedinečných typů buněk nalezených v celém těle.

Existují různé typy kmenových buněk oddělené podle toho, do kolik tkání se mohou vyvinout. Například z kmenových buněk nalezených v embryu se může vyvinout žádný typ tkáně - což je způsob, jakým přecházíte z jedné kmenové buňky na plně vytvořené lidské dítě.

Dospělé kmenové buňky, stejně jako kmenové buňky nalezené ve vaší kostní dřeni, se mohou vyvinout pouze v hrst zralých typů buněk. Závěrem ale je Všechno kmenové buňky jsou nespecializované „prekurzorové“ buňky, které se mohou vyvinout v alespoň jeden zralý buněčný typ.

Kmenové buňky se vyvíjejí do zralých tkání procesem zvaným diferenciace. Abyste pochopili, jak diferenciace funguje, nezapomeňte na koncepty buněčné komunikace naučili jste se na hodinách biologie.

Buněčná komunikace funguje ve třech fázích. A recepce fáze, ve které speciální receptory na povrchu buňky dostávají nějaký druh signálu z prostředí; A transdukce fáze, která přenáší tuto zprávu z povrchu buňky dovnitř buňky; a Odezva fáze, kde buňka mění své chování na základě tohoto signálu.

Jak to tedy funguje v buněčné diferenciaci? Řekněme, že vaše tělo potřebuje více červených krvinek. Vysílá signál do vašich krevních kmenových buněk, že potřebujete více červených krvinek. Tento signál je obdržel na povrchu buňky.

Kmenová buňka vysílá (nebo transdukce) tuto zprávu jádru, takže buňka ví, že vaše tělo potřebuje více červených krvinek. Pak kmenové buňky reagovat aktivací genů, které jí pomohou vyvinout se v červené krvinky, a voilà - buňka se stává červenou krvinkou.

Zatímco vědci vědí, že lidské tělo obsahuje biliony buněk, přesně to, kolik buněčných typů tvoří tělo, je stále aktivním studijním oborem. Nejnovější odhad uvádí, že existují přinejmenším 200 jedinečných typů buněk v lidském těle, alespoň na základě vzhledu. Někteří vědci si myslí, že tento odhad je nízký a nové typy buněk jsou stále pravidelně objevovány.

Sečteno a podtrženo? Díváte se na stovky různých cest buněčné specializace, které mohou vaše kmenové buňky přijmout.

Lidské buňky však patří do jedné ze čtyř celkových kategorií:

• Epitelové tkáně: Epiteliální buňky lemují vaše tkáně a jsou důležité pro ochranu základních tkání a pro pomoc s absorpcí. Najdete epiteliální tkáně ve své kůži, žlázové tkáni a dalších.
• Pojivová tkáň: Pojivová tkáň, dobře, spojuje a zajišťuje vaše tkáně. Poskytuje strukturální podporu vašemu tělu. Tento typ tkáně zahrnuje kosti, chrupavky, šlachy, vazy a fascie.
• Nervová tkáň: Váš nervový systém pomáhá přenášet informace po celém těle. Skládá se z vašeho centrálního nervového systému (nebo CNS), který zahrnuje váš mozek a míchu, a vašeho periferního nervového systému (PNS), který zahrnuje nervy ve zbytku těla.
• Svalová tkáň: Tento typ je pravděpodobně nejjednodušší představit - víte, co jsou svaly! Ale také najdete speciální typy svalových buněk ve vašich cévách, stejně jako ve vašem srdci.

Všech 200 (nebo více) typů buněk, které tvoří lidské tělo, se nachází v jednom z těchto čtyř typů tkání - je mnohem lépe zvládnutelné než naučení se do paměti stovek typů buněk, že?

Podívejme se nyní na některý ze speciálních typů buněk, se kterými se ve svých hodinách biologie pravděpodobně setkáš - ty, které potřebuješ znát trochu hlouběji.

Vaše oběhový systém je jedním z těch, které s největší pravděpodobností projdete na hodině biologie - takže teď je ten pravý čas to poznat! Váš oběhový systém je tvořen řadou cévy - tepny, žíly a kapiláry - stejně jako několik specializovaných typů krevních buněk:

• červené krvinky: Tyto červené buňky ve tvaru disku jsou ty, které jsou odpovědné za přenos kyslíku do celého těla. Obsahují hemoglobin, speciální protein, který se může vázat na kyslík ze vzduchu, který dýcháte, a poté jej uvolnit zpět do tkání, které to potřebují.
• bílé krvinky: Potřebujete pomoc při boji s nachlazením nebo chřipkou? Vaše bílé krvinky jsou tu, aby vám pomohly! Bílé krvinky tvoří klíčovou součást vašeho imunitního systému. Pomáhají vašemu tělu identifikovat nebezpečné patogeny a ničí je, aby vám příliš neochotily.
• Trombocyty: Nejmenší typ buňky ve vaší krvi, krevní destičky hrají klíčovou roli při tvorbě krevní sraženiny. Jakmile destičky pocítí poškození nebo roztrženou tkáň, začnou se shlukovat a vytvoří krevní sraženinu, která zpomalí nebo zastaví krvácení.

Vaše tělo neustále chrlí čerstvé krvinky, aby nahradilo ty starší nebo poškozené. A všechny vaše krvinky se „rodí“ ve vaší kostní dřeni z populace kmenových buněk, které se specializují na tvorbu krvinek.

Pravděpodobně také narazíte na buňky nervový systém ve vašem těle. Ale nebojte se - i když se mozek může zdát komplikovaný, učení o vašich nervech je pravděpodobně snazší, než si myslíte.

Pro jednoho existují pouze dvě hlavní klasifikace nervových buněk: neurony a glia.

Neurony jsou nervy - buňky, které si pravděpodobně zobrazujete, když myslíte na svůj nervový systém. Přenášejí informace k ovládání veškerého „myšlení“ ve vašem mozku a také k ovládání pohybu svalů a dalších základních tělesných funkcí.

Nervy v celém těle také vysílají signály zpět do vaší míchy a mozku. Například nervy snímající bolest říkají vašemu mozku, když jste zraněni, takže se můžete vyhnout tomu, co bolest způsobilo.

Glia jsou podpůrné buňky, které pomáhají vašim nervům správně fungovat. Existuje několik hlavních druhy gliaa všichni hrají roli při pomoci vašemu mozku, míchě a dalším nervům efektivně komunikovat. Některé gliové buňky produkují myelin, voskovitou látku, která „izoluje“ vaše neurony pro lepší komunikaci.

Jiné fungují jako imunitní buňky mozku a pomáhají potlačovat infekce, které by jinak poškodily vaše nervy. A ještě další pomáhají udržovat vaše neurony zásobené živinami, aby měl váš nervový systém energii pro správnou funkci.

Třetí hlavní typy buněk, které pravděpodobně budete studovat, jsou vaše svalové buňky. A naštěstí se tyto tři typy svalových buněk snadno učí.

Zaprvé, máš buňky kosterního svalstva - buňky, které tvoří prakticky všechny svaly ve vašem těle. Kosterní sval je druh svalu, který - překvapení - je ukotven na vaší kostře.

Smršťuje se, abys hýbal kostmi Řekněme tedy, že když si stahujete biceps, ohnete loket. Buňky kosterního svalstva jsou částečně dobrovolně řízeny vaším mozkem. To znamená, že se můžete například rozhodnout pohnout nohou a váš mozek vyšle signál, který tomuto pohybu odpovídá.

Dále máte buňky srdečního svalu. Jedná se o buňky, které tvoří vaše srdce a stahují se, aby pumpovaly krev do vašeho těla. Kontrakce buněk srdečního svalu je ne dobrovolně kontrolované - místo toho si vaše tělo udržuje stabilní srdeční rytmus, aniž byste na to museli myslet.

Konečně existují buňky hladkého svalstva. Hladký sval tvoří obložení určitých krevních cév a také některých orgánů, jako je váš žaludek. Hladký sval je důležitý pro napomáhání pohybu vašich orgánů. Například kontrakce hladkého svalstva pomáhá přesouvat potravu trávicím traktem, aby bylo zajištěno správné trávení.

Stejně jako srdeční sval není kontrakce hladkého svalstva dobrovolně kontrolována. Takže například nemusíte přemýšlet o přesunu jídla ze žaludku do střev, protože vaše tělo to dělá jen za vás.

Zde je seznam toho, co potřebujete vědět o buněčné specializaci:

• Buňky se vyvíjejí z nezralých kmenových buněk do zralých, vysoce funkčních buněk procesem zvaným diferenciace.
• Diferenciace umožňuje vyvíjejícím se buňkám zaujmout jedinečné struktury a umožňuje buňce provádět specializované funkce.
• Proces diferenciace je spuštěn signály z prostředí a vede ke změnám v genová exprese které řídí vývoj buňky.
• Diferenciace umožňuje buňkám vyvinout se do čtyři hlavní typy tkání: epiteliální tkáň, nervová tkáň, pojivová tkáň a svalová tkáň.
• Existují přinejmenším 200 různých typů buněk v lidském těle. Mezi ty, které musíte nejlépe znát, patří specializované krvinky, specializované nervové buňky a specializované svalové buňky.