È probabile che a questo punto dei tuoi corsi tu abbia familiarità con la struttura delle cellule eucariotiche e, in caso contrario, ecco un fantastico primer per te.
Quello che potresti aver notato, tuttavia, è che la maggior parte dei diagrammi della struttura cellulare sembra piuttosto semplice. Hai le tue cellule animali circolari, le tue cellule vegetali più angolari e tutti gli organelli all'interno del membrana cellulare.
Bene, non sorprendentemente, quei diagrammi - sebbene accurati! – non raccontare tutta la storia. La verità è che le cellule sono disponibili in tutte le forme e dimensioni diverse. E, specialmente negli organismi multicellulari come animali e piante, le cellule possono apparire (e agire) drasticamente diverse l'una dall'altra.
Ha senso, vero? Non ti aspetteresti che le cellule che compongono un petalo di un fiore, ad esempio, abbiano lo stesso aspetto e agiscano come le cellule che compongono le radici della pianta. Allo stesso modo, le cellule della pelle, ad esempio, sembrerebbero drasticamente diverse rispetto, ad esempio, alle cellule del fegato, perché quelle due cellule hanno funzioni molto diverse nel corpo umano.
ecco dove specializzazione cellulare entra. La specializzazione cellulare consente alle nuove cellule di svilupparsi in una gamma di tessuti diversi, che lavorano tutti insieme per far funzionare gli organismi viventi come un tutt'uno.
Il processo di specializzazione cellulare – esattamente Come le cellule si sviluppano nelle loro diverse forme – è complesso. Ci sono centinaia di tipi di cellule specifiche nel corpo che derivano dalle cellule di tipo basilare e generale chiamate cellule staminali.
Cellule staminali e tipi di cellule specializzate
Tutte le cellule specializzate del corpo provengono dallo stesso tessuto originario: il gruppo di cellule staminali che costituiscono le prime fasi di un embrione. Le cellule staminali sono un tipo unico di cellula, perché, sebbene siano cellule immature senza alcuna specializzazione, possono seguire un "progetto" di sviluppo per svilupparsi nelle migliaia di tipi di cellule uniche che si trovano in tutto il corpo.
Esistono diversi tipi di cellule staminali, separate da quanti tessuti possono svilupparsi. Le cellule staminali trovate in un embrione, per esempio, possono svilupparsi in qualunque tipo di tessuto – che è il modo in cui si passa da una singola cellula staminale a un bambino umano completamente formato.
Le cellule staminali adulte, come le cellule staminali che si trovano nel midollo osseo, possono svilupparsi solo in una manciata di tipi di cellule mature. Ma la linea di fondo è che tutti le cellule staminali sono cellule "precursori" non specializzate che possono svilupparsi in almeno un tipo di cellula maturo.
Come le cellule staminali diventano tessuti specializzati
Le cellule staminali si sviluppano in tessuti maturi attraverso un processo chiamato differenziazione. Per capire come funziona la differenziazione, ripensa al concetti di comunicazione cellulare hai imparato nei tuoi corsi di biologia.
La comunicazione cellulare funziona in tre fasi. UN ricezione fase, in cui speciali recettori sulla superficie della cellula ricevono una sorta di segnale dall'ambiente; un trasduzione fase, che trasmette quel messaggio dalla superficie cellulare all'interno della cellula; e un risposta fase, in cui la cellula cambia il suo comportamento in base a quel segnale.
Quindi, come funziona nella differenziazione cellulare? Bene, diciamo che il tuo corpo ha bisogno di più globuli rossi. Invia un segnale alle cellule staminali del sangue che hai bisogno di più globuli rossi. Questo segnale è ricevuto sulla superficie della cellula.
La cellula staminale trasmette (o trasduce) quel messaggio al nucleo, così la cellula sa che il tuo corpo ha bisogno di più globuli rossi. Poi le cellule staminali rispondere attivando i geni che lo aiuteranno a svilupparsi in un globulo rosso, e Ecco – la cellula diventa un globulo rosso.
Che tipo di tessuti specializzati ci sono nel corpo?
Sebbene gli scienziati sappiano che il corpo umano contiene trilioni di cellule, il numero esatto di tipi di cellule che compongono il corpo è ancora un campo di studio attivo. La stima più recente rileva che ci sono almeno 200 tipi di cellule uniche nel corpo umano, almeno in base all'apparenza. Alcuni scienziati pensano che la stima sia bassa, tuttavia, e nuovi tipi di cellule vengono ancora scoperti regolarmente.
La linea di fondo? Stai esaminando centinaia di diversi percorsi di specializzazione cellulare che le tue cellule staminali possono seguire.
Tuttavia, le cellule umane appartengono tutte a una delle quattro categorie generali:
- Tessuto epiteliale: Le cellule epiteliali rivestono i tessuti e sono importanti per proteggere i tessuti sottostanti e per favorire l'assorbimento. Troverai tessuti epiteliali nella pelle, tessuto ghiandolare e altro ancora.
- Tessuto connettivo: Il tessuto connettivo, beh, connette e protegge i tuoi tessuti. Fornisce supporto strutturale al tuo corpo. Questo tipo di tessuto comprende ossa, cartilagine, tendini, legamenti e fascia.
- Tessuto nervoso: Il tuo sistema nervoso aiuta a trasmettere informazioni in tutto il corpo. È composto dal sistema nervoso centrale (o SNC), che include il cervello e il midollo spinale, e il sistema nervoso periferico (SNP), che include i nervi di tutto il resto del corpo.
- Tessuto muscolare: Questo tipo è probabilmente il più facile da immaginare: sai cosa sono i muscoli! Ma troverai anche tipi speciali di cellule muscolari nei vasi sanguigni e nel cuore.
Tutti i 200 (o più) tipi di cellule che compongono il corpo umano si trovano in uno di quei quattro tipi di tessuto: molto più gestibile da imparare che memorizzare centinaia di tipi di cellule, giusto?
Ora, esaminiamo uno dei tipi speciali di cellule che probabilmente incontrerai nelle tue lezioni di biologia: quelli che dovrai conoscere un po' più in profondità.
Cellule del sangue specializzate
Il tuo sistema circolatorio è uno di quelli di cui è più probabile che parli durante il corso di biologia, quindi è il momento di conoscerlo! Il tuo sistema circolatorio è costituito da una serie di vasi sanguigni – arterie, vene e capillari – così come alcuni tipi di cellule del sangue specializzate:
- globuli rossi: Queste cellule rosse a forma di disco sono responsabili del trasporto di ossigeno in tutto il corpo. Contengono l'emoglobina, una proteina speciale che può legarsi all'ossigeno dell'aria che respiri, per poi rilasciarlo nuovamente nei tessuti che ne hanno bisogno.
- globuli bianchi: Hai bisogno di aiuto per combattere il raffreddore o l'influenza? I tuoi globuli bianchi sono lì per aiutarti! I globuli bianchi costituiscono una componente chiave del tuo sistema immunitario. Aiutano il tuo corpo a identificare agenti patogeni pericolosi e li distruggono per impedirti di ammalarti troppo.
- Piastrine: Il tipo di cellula più piccolo nel sangue, le piastrine svolgono un ruolo chiave nella formazione di coaguli di sangue. Una volta che le piastrine rilevano danni o tessuto lacerato, iniziano a raggrupparsi, formando un coagulo di sangue per rallentare o fermare l'emorragia.
Il tuo corpo produce costantemente cellule del sangue fresche per sostituire quelle vecchie o danneggiate. E tutte le tue cellule del sangue "nascono" all'interno del tuo midollo osseo, da una popolazione di cellule staminali specializzate nella creazione di cellule del sangue.
Cellule nervose specializzate
Probabilmente incontrerai anche le cellule del sistema nervoso nel tuo corpo. Ma non preoccuparti: mentre il cervello potrebbe sembrare complicato, conoscere i tuoi nervi è probabilmente più facile di quanto pensi.
Per uno, ci sono solo due principali classificazioni delle cellule nervose: neuroni e glia.
neuroni sono i nervi – le cellule che probabilmente stai immaginando quando pensi al tuo sistema nervoso. Trasmettono informazioni per controllare tutto il "pensiero" nel cervello e controllano anche il movimento muscolare e altre funzioni di base del corpo.
Inoltre, i nervi in tutto il corpo inviano segnali al midollo spinale e al cervello. I nervi sensibili al dolore, ad esempio, comunicano al cervello quando sei ferito, così puoi evitare qualunque cosa abbia causato il dolore.
Glia sono le cellule di supporto che aiutano i tuoi nervi a funzionare correttamente. Ci sono alcuni importanti tipi di gliae tutti svolgono un ruolo nell'aiutare il cervello, il midollo spinale e altri nervi a comunicare in modo efficiente. Alcune cellule gliali producono mielina, una sostanza cerosa che "isola" i neuroni per una migliore comunicazione.
Altri agiscono come cellule immunitarie del cervello, aiutando a combattere le infezioni che altrimenti danneggerebbero i nervi. E altri ancora aiutano a mantenere i tuoi neuroni riforniti di sostanze nutritive in modo che il tuo sistema nervoso abbia l'energia per funzionare correttamente.
Cellule muscolari specializzate
I terzi principali tipi di cellule che studierai sono le cellule muscolari. E, per fortuna, i tre tipi di cellule muscolari sono facili da imparare.
Per prima cosa, hai cellule muscolari scheletriche – le cellule che costituiscono praticamente tutti i muscoli del corpo. Il muscolo scheletrico è il tipo di muscolo che – sorpresa – è ancorato al tuo scheletro.
Si contrae per muovere le ossa. Quindi, diciamo, quando contrai il bicipite, piegherai il gomito. Le cellule muscolari scheletriche sono, in parte, controllate volontariamente dal cervello. Ciò significa che puoi decidere di muovere la gamba, ad esempio, e il tuo cervello invierà un segnale che corrisponde a quel movimento.
Avanti, hai cellule del muscolo cardiaco. Queste sono le cellule che compongono il tuo cuore e si contraggono per pompare il sangue attraverso il tuo corpo. La contrazione delle cellule muscolari cardiache è non controllato volontariamente – invece, il tuo corpo mantiene un ritmo cardiaco costante senza che tu debba pensarci.
Infine, ci sono cellule muscolari lisce. La muscolatura liscia costituisce i rivestimenti di alcuni vasi sanguigni, così come alcuni organi, come lo stomaco. La muscolatura liscia è importante per aiutare i tuoi organi a muoversi. Ad esempio, la contrazione della muscolatura liscia aiuta a spostare il cibo attraverso il tratto digestivo per consentire una corretta digestione.
Come il muscolo cardiaco, la contrazione della muscolatura liscia non è controllata volontariamente. Quindi, ad esempio, non devi pensare a spostare il cibo dallo stomaco all'intestino perché il tuo corpo lo fa solo per te.
La linea di fondo: specializzazione cellulare
Ecco l'essenza di ciò che devi sapere sulla specializzazione cellulare:
- Le cellule si sviluppano da cellule staminali immature in cellule mature e altamente funzionali mediante un processo chiamato differenziazione.
- La differenziazione consente alle cellule in via di sviluppo di assumere strutture uniche e consente alla cellula di svolgere funzioni specializzate.
- Il processo di differenziazione è innescato da segnali provenienti dall'ambiente e si traduce in cambiamenti in espressione genica che guidano lo sviluppo della cellula.
- La differenziazione consente alle cellule di svilupparsi in quattro principali tipi di tessuto: tessuto epiteliale, tessuto nervoso, tessuto connettivo e tessuto muscolare.
- Ci sono almeno 200 diversi tipi di cellule nel corpo umano. Alcuni che dovrai conoscere meglio includono cellule del sangue specializzate, cellule nervose specializzate e cellule muscolari specializzate.