Specializuotos ląstelės: apibrėžimas, tipai ir pavyzdžiai

Yra tikimybė, kad šiuo metu jūsų kursuose jūs taip gerai pažįstate eukariotų ląstelių struktūrą, o jei ne, štai fantastiškas gruntas tau.

Tačiau galbūt pastebėjote, kad dauguma ląstelių struktūros diagramų atrodo gana pagrindinės. Jūs turite savo žiedines gyvūnų ląsteles, kampuotesnes augalų ląsteles ir visas organeles ląstelės membrana.

Na, nenuostabu, kad tos diagramos - nors ir tikslios! - nepasakok visos istorijos. Tiesa ta, kad ląstelių būna įvairių formų ir dydžių. Ląstelės gali atrodyti (ir veikti) labai skirtingai viena nuo kitos, ypač daugialąsčiuose organizmuose, tokiuose kaip gyvūnai ir augalai.

Turi prasmę, tiesa? Jūs negalėtumėte tikėtis, kad ląstelės, kurios sudaro gėlių žiedlapį, atrodys ir elgsis taip pat, kaip ląstelės, sudarančios augalo šaknis. Pvz., Jūsų odos ląstelės atrodytų kardinaliai kitaip nei, tarkime, jūsų kepenų ląstelės, nes šios dvi ląstelės žmogaus organizme atlieka labai skirtingas funkcijas.

Štai kur ląstelių specializacija užeina. Ląstelių specializacija leidžia naujoms ląstelėms išsivystyti į įvairius audinius, kurie visi kartu veikia gyvus organizmus.

Ląstelių specializacijos procesas - tiksliai kaip ląstelės išsivysto į įvairias formas - yra sudėtinga. Kūne yra šimtai specifinių ląstelių tipų, atsirandančių dėl labai pagrindinio ir bendro tipo ląstelių, vadinamų kamieninėmis ląstelėmis.

Visos specializuotos kūno ląstelės yra iš to paties kilmės audinio: kamieninės ląstelės kurie sudaro ankstyviausias embriono stadijas. Kamieninės ląstelės yra unikalus ląstelių tipas, nes, nors ir nesubrendusios ląstelės be jokios specializacijos, jos gali laikykitės raidos „plano“, kad išsivystytumėte į tūkstančius unikalių ląstelių tipų, randamų visame kūne.

Yra skirtingų tipų kamieninės ląstelės, atskiriamos nuo to, kiek audinių jos gali išsivystyti. Pvz., Embrione rastos kamieninės ląstelės gali išsivystyti bet koks audinio tipas - taip jūs einate iš vienos kamieninės ląstelės į visiškai susiformavusį žmogaus kūdikį.

Suaugusios kamieninės ląstelės, kaip ir jūsų kaulų čiulpuose randamos kamieninės ląstelės, gali išsivystyti tik į kelias brandžių ląstelių rūšis. Tačiau esmė tokia visi kamieninės ląstelės yra nespecializuotos „pirmtakinės“ ląstelės, kurios gali išsivystyti bent į vieną subrendusių ląstelių tipą.

Kamieninės ląstelės į brandžius audinius išsivysto vadinamuoju procesu diferenciacija. Norėdami suprasti, kaip veikia diferencijavimas, prisiminkite ląstelių ryšio koncepcijos išmokote savo biologijos pamokose.

Ląstelių ryšys veikia trimis etapais. A priėmimas fazė, kurioje specialūs ląstelės paviršiaus receptoriai gauna tam tikrą aplinkos signalą; a perdavimas fazė, kuri perduoda tą pranešimą iš ląstelės paviršiaus į ląstelės vidų; ir a atsakymą fazė, kai ląstelė keičia savo elgesį, remdamasi tuo signalu.

Taigi, kaip tai veikia ląstelių diferenciacijoje? Tarkime, jūsų kūnui reikia daugiau raudonųjų kraujo kūnelių. Tai siunčia signalą jūsų kamieninėms kraujo ląstelėms, kad jums reikia daugiau raudonųjų kraujo kūnelių. Šis signalas yra gavo ląstelės paviršiuje.

Kamieninė ląstelė perduoda (arba perduoda), kad žinia branduoliui, todėl ląstelė žino, kad jūsų kūnui reikia daugiau raudonųjų kraujo kūnelių. Tada kamieninės ląstelės atsakyti suaktyvindami genus, kurie padės jam išsivystyti į raudonuosius kraujo kūnelius, ir voilà - ląstelė tampa raudonuoju kraujo kūneliu.

Nors mokslininkai žino, kad žmogaus organizme yra trilijonai ląstelių, tiksliai tai, kiek ląstelių tipų sudaro kūnas, vis dar yra aktyvi tyrimo sritis. Naujausiame vertinime pažymima, kad yra bent jau 200 unikalių ląstelių tipų žmogaus kūne, bent jau pagal išvaizdą. Kai kurie mokslininkai mano, kad vis dėlto šis įvertinimas yra mažas, o naujų ląstelių tipai vis dar atrandami reguliariai.

Esmė? Jūs žiūrite į šimtus skirtingų ląstelių specializacijos būdų, kuriuos gali atlikti jūsų kamieninės ląstelės.

Tačiau visos žmogaus ląstelės priklauso vienai iš keturių bendrų kategorijų:

• Epitelinio audinio: Epitelio ląstelės iškloja jūsų audinius, ir jos yra svarbios apsaugant pagrindinius audinius ir padedant absorbcijai. Epitelio audinius rasite savo odoje, liaukų audiniuose ir kt.
• Jungiamasis audinys: Jungiamasis audinys gerai sujungia ir tvirtina jūsų audinius. Tai suteikia struktūrinę paramą jūsų kūnui. Šis audinių tipas apima kaulus, kremzles, sausgysles, raiščius ir fascijas.
• Nervinis audinys: Jūsų nervų sistema padeda perduoti informaciją visame kūne. Jį sudaro jūsų centrinė nervų sistema (arba CNS), apimanti jūsų smegenis ir nugaros smegenis, ir jūsų periferinė nervų sistema (PNS), apimanti viso likusio kūno nervus.
• Raumenų audinys: Šį tipą tikriausiai yra lengviausia vaizduoti - jūs žinote, kokie yra raumenys! Tačiau kraujagyslėse ir širdyje taip pat rasite specialių raumenų ląstelių tipų.

Visi 200 (ar daugiau) žmogaus kūną sudarančių ląstelių tipai yra viename iš šių keturių audinių tipų - daug lengviau išmokti, nei įsiminti šimtus ląstelių tipų, tiesa?

Dabar patikrinkime keletą specialių ląstelių tipų, su kuriais greičiausiai susidursite per savo biologijos pamokas - tas, kurias turėsite žinoti šiek tiek išsamiau.

Tavo kraujotakos sistema yra vienas iš tų, kuriuos greičiausiai apimsite biologijos pamokoje - taigi dabar pats laikas tai pažinti! Jūsų kraujotakos sistema susideda iš serijos kraujagyslės - arterijos, venos ir kapiliarai, taip pat keletas specializuotų kraujo ląstelių tipų:

• raudonieji kraujo kūneliai: Šios raudonos, disko formos ląstelės yra tos, kurios atsakingos už deguonies pernešimą visame kūne. Juose yra hemoglobino, specialaus baltymo, kuris gali prisijungti prie kvėpuojamo oro deguonies, o tada vėl jį išleisti į audinius, kuriems to reikia.
• baltieji kraujo kūneliai: Reikia pagalbos kovojant su peršalimu ar gripu? Jūsų baltieji kraujo kūneliai yra tam, kad jums padėtų! Baltieji kraujo kūneliai yra pagrindinis jūsų imuninės sistemos komponentas. Jie padeda jūsų kūnui nustatyti pavojingus ligų sukėlėjus ir juos sunaikina, kad per daug nesusergtumėte.
• Trombocitai: Mažiausias kraujo ląstelių tipas trombocitai vaidina pagrindinį vaidmenį susidarant kraujo krešuliams. Kai trombocitai pajunta žalą ar suplyšusį audinį, jie pradeda kauptis, formuodami kraujo krešulį, kad sulėtintų arba sustabdytų kraujavimą.

Jūsų kūnas nuolat išnaikina šviežias kraujo ląsteles, kad pakeistų senesnes ar pažeistas. Visos jūsų kraujo ląstelės yra „gimę“ kaulų čiulpuose, iš kamieninių ląstelių populiacijos, kuri specializuojasi kraujo ląstelių kūrime.

Taip pat greičiausiai susidursite su nervų sistema savo kūne. Tačiau nesijaudinkite - nors smegenys gali atrodyti komplikuotos, sužinoti apie savo nervus greičiausiai yra lengviau, nei manote.

Pirma, yra tik dvi pagrindinės nervinių ląstelių klasifikacijos: neuronai ir glija.

Neuronai yra nervai - ląstelės, kurias tikriausiai vaizduojate galvodami apie savo nervų sistemą. Jie perduoda informaciją, kad valdytų visą jūsų smegenų „mąstymą“, taip pat kontroliuoja raumenų judėjimą ir kitas pagrindines kūno funkcijas.

Be to, viso kūno nervai siunčia signalus į nugaros smegenis ir smegenis. Pavyzdžiui, skausmą jaučiantys nervai pasako smegenims, kai esate įskaudintas, kad galėtumėte išvengti to, kas sukėlė skausmą.

Glia yra atraminės ląstelės, kurios padeda tinkamai veikti jūsų nervams. Yra keletas pagrindinių glijos rūšysir visi vaidina svarbų vaidmenį padėdami jūsų smegenims, nugaros smegenims ir kitiems nervams efektyviai bendrauti. Kai kurios glijos ląstelės gamina mieliną - vaškinę medžiagą, kuri „izoliuoja“ jūsų neuronus, kad būtų geriau bendraujama.

Kiti veikia kaip imuninės smegenų ląstelės, padedančios kovoti su infekcijomis, kurios kitaip pakenktų jūsų nervams. Ir dar kiti padeda išlaikyti jūsų neuronus aprūpintais maistinėmis medžiagomis, kad jūsų nervų sistema turėtų energijos tinkamai veikti.

Trečios pagrindinės ląstelių rūšys, kurias greičiausiai tirsite, yra jūsų raumenų ląstelės. Laimei, tris raumenų ląstelių tipus lengva išmokti.

Pirma, jūs turite griaučių raumenų ląstelės - ląstelės, sudarančios praktiškai visus jūsų kūno raumenis. Skeleto raumenys yra tokie raumenys, kurie netikėtai yra pritvirtinti prie jūsų griaučių.

Tai sutraukia jūsų kaulų judėjimą. Taigi, tarkim, susitraukę bicepsą, sulenkite alkūnę. Skeleto raumenų ląsteles iš dalies savanoriškai kontroliuoja jūsų smegenys. Tai reiškia, kad galite nuspręsti, pavyzdžiui, pajudinti koją, ir jūsų smegenys atsiųs tą judesį atitinkantį signalą.

Kitas, jūs turite širdies raumens ląstelės. Tai yra ląstelės, sudarančios jūsų širdį ir susitraukiančios pumpuoti kraują per jūsų kūną. Širdies raumenų ląstelių susitraukimas yra ne savanoriškai valdomas - vietoj to jūsų kūnas palaiko pastovų širdies ritmą, jums nereikia apie tai galvoti.

Galiausiai yra lygiųjų raumenų ląstelės. Lygieji raumenys sudaro tam tikrų kraujagyslių, taip pat kai kurių organų, pavyzdžiui, jūsų skrandžio, gleivinę. Lygieji raumenys yra svarbūs, kad jūsų organai galėtų judėti. Pavyzdžiui, lygiųjų raumenų susitraukimas padeda pernešti maistą virškinimo trakte, kad būtų galima tinkamai virškinti.

Kaip ir širdies raumenys, lygiųjų raumenų susitraukimas nėra savanoriškai kontroliuojamas. Taigi, pavyzdžiui, nereikia galvoti apie maisto perkėlimą iš skrandžio į žarnyną, nes jūsų kūnas tai tiesiog daro už jus.

Štai, ką jums reikia žinoti apie ląstelių specializaciją, esmė:

• Ląstelės vystosi iš nesubrendusių kamieninių ląstelių į subrendusias, labai funkcionalias ląsteles, vadinamu procesu diferenciacija.
• Diferenciacija leidžia besivystančioms ląstelėms įgyti unikalias struktūras ir tai leidžia ląstelėms vykdyti specializuotos funkcijos.
• Diferenciacijos procesą sukelia aplinkos signalai, todėl jie pasikeičia genų ekspresija kurie lemia ląstelės vystymąsi.
• Diferenciacija leidžia ląstelėms išsivystyti į keturi pagrindiniai audinių tipai: epitelio audinys, nervinis audinys, jungiamasis ir raumenų audinys.
• Yra bent jau 200 skirtingų ląstelių tipų žmogaus kūne. Kai kuriuos dalykus, kuriuos turėsite žinoti geriausiai, yra specializuotos kraujo ląstelės, specializuotos nervinės ląstelės ir specializuotos raumenų ląstelės.