Spezialisierte Zellen: Definition, Typen und Beispiele

Die Chancen stehen gut, dass Sie zu diesem Zeitpunkt in Ihren Kursen mit der Struktur eukaryotischer Zellen ach so vertraut sind – und wenn nicht, hier ist eine fantastische grundierung für dich.

Was Ihnen vielleicht aufgefallen ist, ist, dass die meisten Zellstrukturdiagramme ziemlich einfach aussehen. Sie haben Ihre kreisförmigen Tierzellen, Ihre eher eckigen Pflanzenzellen und alle Organellen innerhalb der Zellmembran.

Nun, nicht überraschend, diese Diagramme – obwohl sie korrekt sind! – Erzählen Sie nicht die ganze Geschichte. Die Wahrheit ist, dass Zellen in allen möglichen Formen und Größen vorkommen. Und vor allem in vielzelligen Organismen wie Tieren und Pflanzen können Zellen drastisch unterschiedlich aussehen (und sich verhalten).

Macht Sinn, oder? Sie würden nicht erwarten, dass die Zellen, aus denen beispielsweise ein Blütenblatt besteht, genauso aussehen und sich genauso verhalten wie die Zellen, aus denen die Wurzeln der Pflanze bestehen. Ebenso würden Ihre Hautzellen zum Beispiel drastisch anders aussehen als beispielsweise Ihre Leberzellen – denn diese beiden Zellen haben im menschlichen Körper sehr unterschiedliche Funktionen.

Das ist wo Zellspezialisierung kommt herein. Die Zellspezialisierung ermöglicht es neuen Zellen, sich zu einer Reihe verschiedener Gewebe zu entwickeln, die alle zusammenarbeiten, um lebende Organismen als Ganzes zu funktionieren.

Der Prozess der Zellspezialisierung – genau Wie Zellen entwickeln sich zu ihren vielfältigen Formen – ist komplex. Es gibt Hunderte von spezifischen Zelltypen im Körper, die aus den sehr grundlegenden und allgemeinen Zelltypen, den Stammzellen, hervorgehen.

Alle spezialisierten Zellen im Körper stammen aus demselben Ursprungsgewebe: der Gruppe der Stammzellen die die frühesten Stadien eines Embryos ausmachen. Stammzellen sind ein einzigartiger Zelltyp, denn obwohl sie unreife Zellen ohne Spezialisierung sind, können sie Folgen Sie einem Entwicklungsplan, um sich zu Tausenden von einzigartigen Zelltypen zu entwickeln, die in Ihrem ganzen Körper zu finden sind.

Es gibt verschiedene Arten von Stammzellen, die sich danach unterscheiden, zu wie vielen Geweben sie sich entwickeln können. Die Stammzellen eines Embryos können sich beispielsweise zu irgendein Gewebetyp – so gelangen Sie von einer einzelnen Stammzelle zu einem voll ausgebildeten menschlichen Baby.

Adulte Stammzellen können sich, wie die Stammzellen in Ihrem Knochenmark, nur zu einer Handvoll reifer Zelltypen entwickeln. Aber die Quintessenz ist das alle Stammzellen sind nicht spezialisierte "Vorläufer"-Zellen, die sich zu mindestens einem reifen Zelltyp entwickeln können.

Stammzellen entwickeln sich durch einen Prozess namens. zu reifem Gewebe Unterscheidung. Um zu verstehen, wie Differenzierung funktioniert, denken Sie zurück an die Zellkommunikationskonzepte Sie haben in Ihrem Biologieunterricht gelernt.

Die Zellkommunikation funktioniert in drei Stufen. EIN Rezeption Phase, in der spezielle Rezeptoren auf der Zelloberfläche ein Signal aus der Umgebung erhalten; ein Transduktion Phase, die diese Nachricht von der Zelloberfläche an das Innere der Zelle weiterleitet; und ein Antwort Phase, in der die Zelle ihr Verhalten basierend auf diesem Signal ändert.

Wie funktioniert das bei der Zelldifferenzierung? Nehmen wir an, Ihr Körper braucht mehr rote Blutkörperchen. Es sendet ein Signal an Ihre Blutstammzellen, dass Sie mehr rote Blutkörperchen benötigen. Dieses Signal ist empfangen auf der Zelloberfläche.

Die Stammzelle überträgt (oder wandelt) diese Nachricht an den Zellkern, damit die Zelle weiß, dass Ihr Körper mehr rote Blutkörperchen benötigt. Dann die Stammzellen reagieren durch die Aktivierung der Gene, die ihm helfen, sich zu einem roten Blutkörperchen zu entwickeln, und voilà – die Zelle wird zu einem roten Blutkörperchen.

Während Wissenschaftler wissen, dass der menschliche Körper Billionen von Zellen enthält, ist die genaue Zusammensetzung des Körpers noch immer ein aktives Forschungsgebiet. Die neueste Schätzung stellt fest, dass es mindestens 200 einzigartige Zelltypen im menschlichen Körper, zumindest nach dem Aussehen. Einige Wissenschaftler halten die Schätzung jedoch für niedrig und neue Zelltypen werden immer noch regelmäßig entdeckt.

Das Endergebnis? Sie sehen sich Hunderte verschiedener Zellspezialisierungswege an, die Ihre Stammzellen nehmen können.

Menschliche Zellen gehören jedoch alle zu einer von vier Gesamtkategorien:

• Epithelgewebe: Epithelzellen säumen Ihr Gewebe und sind wichtig, um das darunter liegende Gewebe zu schützen und bei der Absorption zu helfen. Sie werden Epithelgewebe in Ihrer Haut, Drüsengewebe und mehr finden.
• Bindegewebe: Bindegewebe, nun ja, verbindet und sichert Ihr Gewebe. Es bietet Ihrem Körper strukturelle Unterstützung. Dieser Gewebetyp umfasst Knochen, Knorpel, Sehnen, Bänder und Faszien.
• Nervengewebe: Ihr Nervensystem hilft, Informationen durch Ihren Körper zu übertragen. Es besteht aus Ihrem zentralen Nervensystem (oder ZNS), das Ihr Gehirn und Rückenmark umfasst, und Ihrem peripheren Nervensystem (PNS), das die Nerven im gesamten Rest Ihres Körpers umfasst.
• Muskelgewebe: Dieser Typ ist wahrscheinlich am einfachsten vorzustellen – Sie wissen, was Muskeln sind! Aber auch in Ihren Blutgefäßen und in Ihrem Herzen finden Sie spezielle Arten von Muskelzellen.

Alle der 200 (oder mehr) Zelltypen, aus denen der menschliche Körper besteht, befinden sich in einem dieser vier Gewebetypen – viel leichter zu erlernen, als sich Hunderte von Zelltypen zu merken, oder?

Sehen wir uns nun einen der speziellen Zelltypen an, denen Sie wahrscheinlich in Ihrem Biologieunterricht begegnen werden – diejenigen, die Sie ein wenig tiefer kennen müssen.

Ihre Kreislauf ist eines der Themen, die Sie am ehesten im Biologieunterricht behandeln werden – also ist es jetzt an der Zeit, es kennenzulernen! Ihr Kreislaufsystem besteht aus einer Reihe von Blutgefäße – Arterien, Venen und Kapillaren – sowie einige spezialisierte Blutzelltypen:

• rote Blutkörperchen: Diese roten, scheibenförmigen Zellen sind dafür verantwortlich, Sauerstoff durch Ihren Körper zu transportieren. Sie enthalten Hämoglobin, ein spezielles Protein, das den Sauerstoff aus der Atemluft binden und dann wieder an das Gewebe abgeben kann, das ihn benötigt.
• weiße Blutkörperchen: Benötigen Sie Hilfe im Kampf gegen eine Erkältung oder Grippe? Ihre weißen Blutkörperchen sind da, um Ihnen zu helfen! Weiße Blutkörperchen sind ein wichtiger Bestandteil Ihres Immunsystems. Sie helfen Ihrem Körper, gefährliche Krankheitserreger zu erkennen und zu zerstören, damit Sie nicht zu krank werden.
• Blutplättchen: Blutplättchen sind der kleinste Zelltyp in Ihrem Blut und spielen eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Blutgerinnseln. Sobald die Blutplättchen Schäden oder Geweberisse wahrnehmen, verklumpen sie und bilden ein Blutgerinnsel, um die Blutung zu verlangsamen oder zu stoppen.

Ihr Körper produziert ständig frische Blutkörperchen, um ältere oder beschädigte zu ersetzen. Und alle Ihre Blutzellen werden in Ihrem Knochenmark "geboren", aus einer Population von Stammzellen, die sich auf die Bildung von Blutzellen spezialisiert haben.

Sie werden wahrscheinlich auch auf die Zellen des nervöses System in deinem Körper. Aber keine Sorge – während das Gehirn kompliziert erscheinen mag, ist es wahrscheinlich einfacher, etwas über Ihre Nerven zu lernen, als Sie denken.

Zum einen gibt es nur zwei Hauptklassifikationen von Nervenzellen: Neuronen und Glia.

Neuronen sind Nerven – die Zellen, die Sie sich wahrscheinlich vorstellen, wenn Sie an Ihr Nervensystem denken. Sie übertragen Informationen, um all das "Denken" in Ihrem Gehirn zu steuern und auch Muskelbewegungen und andere grundlegende Körperfunktionen zu steuern.

Außerdem senden Nerven im ganzen Körper Signale zurück an Ihr Rückenmark und Ihr Gehirn. Schmerzempfindliche Nerven zum Beispiel sagen Ihrem Gehirn, wenn Sie verletzt sind, damit Sie vermeiden können, was die Schmerzen verursacht hat.

Glia sind die unterstützenden Zellen, die Ihren Nerven helfen, richtig zu funktionieren. Es gibt ein paar große Arten von Glia, und alle spielen eine Rolle bei der effizienten Kommunikation von Gehirn, Rückenmark und anderen Nerven. Einige Gliazellen produzieren Myelin, eine wachsartige Substanz, die Ihre Neuronen für eine bessere Kommunikation "isoliert".

Andere fungieren als Immunzellen des Gehirns und helfen, Infektionen abzuwehren, die sonst Ihre Nerven schädigen würden. Und wieder andere helfen, Ihre Neuronen mit Nährstoffen zu versorgen, damit Ihr Nervensystem die Energie hat, richtig zu funktionieren.

Der dritte Hauptzelltyp, den Sie wahrscheinlich untersuchen werden, sind Ihre Muskelzellen. Und zum Glück sind die drei Muskelzelltypen leicht zu erlernen.

Zuerst hast du Skelettmuskelzellen – die Zellen, aus denen praktisch alle Muskeln Ihres Körpers bestehen. Skelettmuskulatur ist die Art von Muskel, die – Überraschung – an Ihrem Skelett verankert ist.

Es zieht sich zusammen, um Ihre Knochen zu bewegen. Wenn Sie also beispielsweise Ihren Bizeps anspannen, beugen Sie Ihren Ellbogen. Skelettmuskelzellen werden zum Teil freiwillig von Ihrem Gehirn gesteuert. Das heißt, Sie können sich zum Beispiel entscheiden, Ihr Bein zu bewegen, und Ihr Gehirn sendet ein Signal, das dieser Bewegung entspricht.

Als nächstes hast du Herzmuskelzellen. Dies sind die Zellen, die Ihr Herz bilden und sich zusammenziehen, um Blut durch Ihren Körper zu pumpen. Die Kontraktion der Herzmuskelzellen ist nicht freiwillig kontrolliert – Ihr Körper hält stattdessen einen konstanten Herzrhythmus, ohne dass Sie daran denken müssen.

Schließlich gibt es Weiche Muskelzellen. Glatte Muskulatur bildet die Auskleidung bestimmter Blutgefäße sowie einiger Organe wie des Magens. Glatte Muskulatur ist wichtig, um die Bewegung Ihrer Organe zu unterstützen. Zum Beispiel hilft die Kontraktion der glatten Muskulatur, Nahrung durch Ihren Verdauungstrakt zu bewegen, um eine ordnungsgemäße Verdauung zu ermöglichen.

Wie der Herzmuskel wird die Kontraktion der glatten Muskulatur nicht freiwillig kontrolliert. So müssen Sie zum Beispiel nicht daran denken, Nahrung vom Magen in den Darm zu transportieren, weil Ihr Körper das nur für Sie erledigt.

Hier ist das Wesentliche, was Sie über die Zellspezialisierung wissen müssen:

• Zellen entwickeln sich von unreifen Stammzellen zu reifen, hochfunktionellen Zellen durch einen Prozess namens Unterscheidung.
• Die Differenzierung ermöglicht es sich entwickelnden Zellen, einzigartige Strukturen anzunehmen, und sie ermöglicht der Zelle, spezielle Funktionen.
• Der Differenzierungsprozess wird durch Signale aus der Umgebung ausgelöst und führt zu Veränderungen in Genexpression die die Entwicklung der Zelle leiten.
• Durch Differenzierung können sich Zellen zu den vier Hauptgewebetypen: Epithelgewebe, Nervengewebe, Bindegewebe und Muskelgewebe.
• Es gibt mindestens 200 verschiedene Zelltypen im menschlichen Körper. Einige, die Sie am besten kennen müssen, sind spezialisierte Blutzellen, spezialisierte Nervenzellen und spezialisierte Muskelzellen.