De kans is groot dat je op dit punt in je cursussen o zo bekend bent met de structuur van eukaryote cellen - en zo niet, hier is een fantastische inleiding voor jou.
Wat je misschien is opgevallen, is dat de meeste celstructuurdiagrammen er vrij eenvoudig uitzien. Je hebt je cirkelvormige dierlijke cellen, je meer hoekige plantencellen en alle organellen in de celmembraan.
Nou, het is niet verrassend dat die diagrammen - hoewel nauwkeurig! – vertel niet het hele verhaal. De waarheid is dat cellen in allerlei verschillende soorten en maten komen. En, vooral in meercellige organismen zoals dieren en planten, kunnen cellen er drastisch anders uitzien (en werken).
Logisch, toch? Je zou niet verwachten dat de cellen waaruit bijvoorbeeld een bloemblad bestaat, er hetzelfde uitzien en werken als de cellen waaruit de wortels van de plant bestaan. Op dezelfde manier zouden je huidcellen er bijvoorbeeld drastisch anders uitzien dan bijvoorbeeld je levercellen - omdat die twee cellen heel verschillende functies hebben in het menselijk lichaam.
Dat is waar cel specialisatie komt binnen. Door celspecialisatie kunnen nieuwe cellen zich ontwikkelen tot een reeks verschillende weefsels, die allemaal samenwerken om levende organismen als een geheel te laten functioneren.
Het proces van celspecialisatie - precies hoe cellen ontwikkelen tot hun diverse vormen – is complex. Er zijn honderden specifieke celtypen in het lichaam die voortkomen uit de zeer basale en algemene type cellen die stamcellen worden genoemd.
Stamcellen en gespecialiseerde celtypen
Alle gespecialiseerde cellen in het lichaam komen uit hetzelfde weefsel van oorsprong: de groep van stamcellen die de vroegste stadia van een embryo vormen. Stamcellen zijn een uniek type cel, want hoewel het onvolgroeide cellen zijn zonder enige specialisatie, kunnen ze: volg een ontwikkelings "blauwdruk" om je te ontwikkelen tot de duizenden unieke celtypes die door je hele lichaam worden aangetroffen.
Er zijn verschillende soorten stamcellen, gescheiden door het aantal weefsels waarin ze zich kunnen ontwikkelen. De stamcellen die bijvoorbeeld in een embryo worden gevonden, kunnen zich ontwikkelen tot ieder weefseltype - zo ga je van een enkele stamcel naar een volledig gevormde menselijke baby.
Volwassen stamcellen, zoals de stamcellen in uw beenmerg, kunnen zich slechts ontwikkelen tot een handvol volwassen celtypes. Maar de bottom line is dat alle stamcellen zijn niet-gespecialiseerde "precursor"-cellen die zich kunnen ontwikkelen tot ten minste één volwassen celtype.
Hoe stamcellen gespecialiseerde weefsels worden
Stamcellen ontwikkelen zich tot rijpe weefsels via een proces genaamd differentiatie. Om te begrijpen hoe differentiatie werkt, denk eens terug aan de celcommunicatieconcepten je hebt geleerd in je biologielessen.
Celcommunicatie werkt in drie fasen. EEN ontvangst fase, waarin speciale receptoren op het celoppervlak een soort signaal van de omgeving ontvangen; een transductie fase, die die boodschap van het celoppervlak naar de binnenkant van de cel doorgeeft; en een reactie fase, waarbij de cel zijn gedrag verandert op basis van dat signaal.
Dus hoe werkt dat bij celdifferentiatie? Laten we zeggen dat je lichaam meer rode bloedcellen nodig heeft. Het stuurt een signaal naar uw bloedstamcellen dat u meer rode bloedcellen nodig heeft. Dit signaal is ontvangen op het celoppervlak.
De stamcel zendt uit (of transduceert) die boodschap naar de kern, zodat de cel weet dat je lichaam meer rode bloedcellen nodig heeft. Dan de stamcellen reageren door de genen te activeren die hem helpen zich te ontwikkelen tot een rode bloedcel, en voila – de cel wordt een rode bloedcel.
Wat voor soort gespecialiseerde weefsels zijn er in het lichaam?
Hoewel wetenschappers weten dat het menselijk lichaam biljoenen cellen bevat, is het nog steeds een actief onderzoeksgebied uit hoeveel celtypen het lichaam bestaat. De meest recente schatting geeft aan dat er minstens 200 unieke celtypes in het menselijk lichaam, althans op basis van uiterlijk. Sommige wetenschappers denken echter dat die schatting laag is en dat er nog regelmatig nieuwe celtypen worden ontdekt.
Het komt neer op? Je kijkt naar honderden verschillende celspecialisatietrajecten die je stamcellen kunnen volgen.
Menselijke cellen behoren echter allemaal tot een van de vier algemene categorieën:
- epitheelweefsel: Epitheelcellen bekleden uw weefsels en ze zijn belangrijk voor het beschermen van de onderliggende weefsels en voor het helpen bij absorptie. U vindt epitheliale weefsels in uw huid, klierweefsel en meer.
- Bindweefsel: Bindweefsel, nou ja, verbindt en beveiligt uw weefsels. Het biedt structurele ondersteuning aan uw lichaam. Dit weefseltype omvat botten, kraakbeen, pezen, ligamenten en fascia.
- Zenuwweefsel: Je zenuwstelsel helpt informatie door je hele lichaam te sturen. Het is samengesteld uit uw centrale zenuwstelsel (of CZS), dat uw hersenen en ruggenmerg omvat, en uw perifere zenuwstelsel (PNS), dat de zenuwen in de rest van uw lichaam omvat.
- Spierweefsel: Dit type is waarschijnlijk het gemakkelijkst om je voor te stellen - je weet wat spieren zijn! Maar je vindt ook speciale soorten spiercellen in je bloedvaten, maar ook in je hart.
Alle 200 (of meer) soorten cellen waaruit het menselijk lichaam bestaat, zijn te vinden in een van die vier weefseltypen - veel beter te leren dan honderden celtypen te onthouden, toch?
Laten we nu eens kijken naar een van de speciale celtypen die je waarschijnlijk tegenkomt in je biologielessen - degene die je wat meer diepgaand moet weten.
Gespecialiseerde bloedcellen
Jouw bloedsomloop is een van de onderwerpen die je het meest waarschijnlijk zult behandelen in de biologieles - dus dit is het moment om het te leren kennen! Je bloedsomloop bestaat uit een reeks van: aderen – slagaders, aders en haarvaten – evenals enkele gespecialiseerde bloedceltypes:
- rode bloedcellen: Deze rode, schijfvormige cellen zijn degenen die verantwoordelijk zijn voor het transport van zuurstof door uw lichaam. Ze bevatten hemoglobine, een speciaal eiwit dat zich kan binden aan de zuurstof uit de lucht die je inademt, en het vervolgens weer afgeeft aan de weefsels die het nodig hebben.
- witte bloedcellen: Hulp nodig bij het bestrijden van verkoudheid of griep? Uw witte bloedcellen zijn er om u te helpen! Witte bloedcellen vormen een belangrijk onderdeel van uw immuunsysteem. Ze helpen je lichaam gevaarlijke ziekteverwekkers te identificeren en vernietigen ze om te voorkomen dat je te ziek wordt.
- Bloedplaatjes: Het kleinste celtype in uw bloed, bloedplaatjes spelen een sleutelrol bij de vorming van bloedstolsels. Zodra bloedplaatjes schade of gescheurd weefsel detecteren, beginnen ze samen te klonteren en vormen een bloedstolsel om het bloeden te vertragen of te stoppen.
Je lichaam maakt voortdurend verse bloedcellen aan om oudere of beschadigde bloedcellen te vervangen. En al je bloedcellen worden "geboren" in je beenmerg, uit een populatie van stamcellen die gespecialiseerd zijn in het aanmaken van bloedcellen.
Gespecialiseerde zenuwcellen
Je zult waarschijnlijk ook de cellen tegenkomen van de zenuwstelsel in je lichaam. Maar maak je geen zorgen - hoewel de hersenen misschien ingewikkeld lijken, is leren over je zenuwen waarschijnlijk gemakkelijker dan je denkt.
Ten eerste zijn er slechts twee belangrijke classificaties van zenuwcellen: neuronen en glia.
neuronen zijn zenuwen - de cellen die u zich waarschijnlijk voorstelt als u aan uw zenuwstelsel denkt. Ze geven informatie door om al het "denken" in je hersenen te beheersen, en ook om spierbewegingen en andere basisfuncties van het lichaam te regelen.
Ook sturen zenuwen door uw hele lichaam signalen terug naar uw ruggenmerg en hersenen. Pijngevoelige zenuwen vertellen je hersenen bijvoorbeeld wanneer je pijn hebt, zodat je kunt vermijden wat de pijn veroorzaakte.
Glia zijn de ondersteunende cellen die uw zenuwen helpen goed te functioneren. Er zijn een paar belangrijke soorten glia, en ze spelen allemaal een rol bij het helpen van uw hersenen, ruggenmerg en andere zenuwen om efficiënt te communiceren. Sommige gliacellen produceren myeline, een wasachtige substantie die uw neuronen "isoleert" voor een betere communicatie.
Anderen fungeren als de immuuncellen van de hersenen en helpen infecties te bestrijden die anders uw zenuwen zouden beschadigen. En weer anderen helpen je neuronen van voedingsstoffen te voorzien, zodat je zenuwstelsel de energie heeft om goed te werken.
Gespecialiseerde spiercellen
De derde belangrijke celtypen die u waarschijnlijk zult bestuderen, zijn uw spiercellen. En gelukkig zijn de drie soorten spiercellen gemakkelijk te leren.
Ten eerste heb je skeletspiercellen – de cellen die vrijwel alle spieren in uw lichaam vormen. Skeletspier is het soort spier dat – verrassend – aan je skelet is verankerd.
Het trekt samen om je botten te bewegen. Dus, zeg, wanneer je je biceps samentrekt, buig je je elleboog. Skeletspiercellen worden gedeeltelijk vrijwillig aangestuurd door je hersenen. Dat betekent dat je kunt besluiten om bijvoorbeeld je been te bewegen en je hersenen een signaal afgeven dat bij die beweging hoort.
Vervolgens heb je hartspiercellen. Dit zijn de cellen waaruit uw hart bestaat en die samentrekken om bloed door uw lichaam te pompen. Hartspiercelcontractie is: niet vrijwillig gecontroleerd - in plaats daarvan handhaaft uw lichaam een stabiel hartritme zonder dat u erover hoeft na te denken.
Eindelijk zijn er gladde spiercellen. Gladde spieren vormen de bekleding van bepaalde bloedvaten, evenals sommige organen, zoals uw maag. Gladde spieren zijn belangrijk om je organen te helpen bewegen. Samentrekking van gladde spieren helpt bijvoorbeeld voedsel door uw spijsverteringskanaal te verplaatsen om een goede spijsvertering mogelijk te maken.
Net als hartspier wordt de contractie van gladde spieren niet vrijwillig gecontroleerd. Zo hoef je bijvoorbeeld niet na te denken over het verplaatsen van voedsel van je maag naar je darmen, omdat je lichaam het gewoon voor je doet.
Waar het op neerkomt: celspecialisatie
Hier is de kern van wat u moet weten over celspecialisatie:
- Cellen ontwikkelen zich van onrijpe stamcellen tot rijpe, zeer functionele cellen door een proces genaamd differentiatie.
- Differentiatie stelt ontwikkelende cellen in staat om unieke structuren aan te nemen, en het stelt de cel in staat om uit te voeren gespecialiseerde functies.
- Het proces van differentiatie wordt in gang gezet door signalen uit de omgeving en leidt tot veranderingen in genexpressie die de ontwikkeling van de cel begeleiden.
- Differentiatie zorgt ervoor dat cellen zich kunnen ontwikkelen tot de vier belangrijke weefseltypes: epitheelweefsel, zenuwweefsel, bindweefsel en spierweefsel.
- Er zijn tenminste 200 verschillende celtypes in het menselijk lichaam. Sommige die u het beste moet kennen, zijn gespecialiseerde bloedcellen, gespecialiseerde zenuwcellen en gespecialiseerde spiercellen.
