Спеціалізовані клітини: визначення, типи та приклади

Швидше за все, на цьому етапі ваших курсів ви настільки добре знайомі зі структурою еукаріотичних клітин - а якщо ні, ось фантастичний буквар для вас.

Проте ви, напевно, помітили, що більшість діаграм клітинної структури виглядають досить елементарно. У вас є кругові клітини тварин, ваші більш кутові рослинні клітини та всі органели всередині клітинна мембрана.

Ну, не дивно, що ці схеми - хоча і точні! - не розказуй цілої історії. Істина полягає в тому, що клітини бувають різних форм і розмірів. І, особливо у багатоклітинних організмів, таких як тварини та рослини, клітини можуть різко виглядати (і діяти) одна від одної.

Має сенс, так? Наприклад, ви не очікуєте, що клітини, з яких складається пелюстка квітки, будуть виглядати і діяти так само, як клітини, що складають коріння рослини. Так само, наприклад, ваші клітини шкіри будуть виглядати кардинально інакше, ніж, скажімо, ваші клітини печінки - оскільки ці дві клітини мають дуже різні функції в організмі людини.

Ось де клітинна спеціалізація

Процес клітинної спеціалізації - точно як клітини розвиваються у свої різноманітні форми - є складним. В організмі існують сотні специфічних типів клітин, які виникають із самих основних та загальних типів клітин, які називаються стовбуровими клітинами.

Всі спеціалізовані клітини в організмі походять з однієї тканини, що походить: з групи стовбурові клітини які складають найраніші стадії ембріона. Стовбурові клітини - це унікальний тип клітин, оскільки, хоча вони є незрілими клітинами без будь-якої спеціалізації, вони можуть дотримуйтесь розвиваючого "плану", щоб перерости у тисячі унікальних типів клітин, що зустрічаються у всьому тілі.

Існують різні типи стовбурових клітин, розділені тим, на скільки тканин вони можуть розвинутися. Наприклад, стовбурові клітини, що знаходяться в ембріоні, можуть перерости в будь-який тип тканини - саме так ви переходите від однієї стовбурової клітини до повністю сформованої дитини.

Дорослі стовбурові клітини, як і стовбурові клітини, що знаходяться у вашому кістковому мозку, можуть перерости лише в кілька зрілих типів клітин. Але суть у тому всі стовбурові клітини - це неспеціалізовані клітини-попередники, які можуть перерости принаймні в один зрілий тип клітин.

Стовбурові клітини розвиваються в зрілі тканини через процес, який називається диференціація. Щоб зрозуміти, як працює диференціація, згадайте концепції стільникового зв'язку ви дізналися на своїх уроках біології.

Стільниковий зв’язок працює у три етапи. A прийом фаза, в якій спеціальні рецептори на поверхні клітини отримують якийсь сигнал із навколишнього середовища; a трансдукція фаза, яка передає це повідомлення з поверхні клітини всередину клітини; і a відповідь фаза, де клітина змінює свою поведінку на основі цього сигналу.

То як це працює при диференціації клітин? Ну, припустимо, ваше тіло потребує більше еритроцитів. Він надсилає сигнал до ваших стовбурових клітин крові про те, що вам потрібно більше еритроцитів. Цей сигнал є отримано на поверхні клітини.

Стовбурова клітина передає (або перетворювачів) це повідомлення до ядра, тому клітина знає, що ваше тіло потребує більше еритроцитів. Потім стовбурові клітини відповісти активуючи гени, які допоможуть йому перерости в еритроцити, і вуаля - клітина стає еритроцитом.

Незважаючи на те, що вчені знають, що людське тіло містить трильйони клітин, саме те, скільки типів клітин складається з тіла, все ще є активною сферою дослідження. Остання оцінка зазначає, що таких є принаймні 200 унікальних типів клітин в організмі людини, принаймні на основі зовнішнього вигляду. Деякі вчені вважають, що оцінка низька, і нові типи клітин все ще регулярно виявляються.

Суть? Ви розглядаєте сотні різних шляхів спеціалізації клітин, якими можуть пройти ваші стовбурові клітини.

Однак усі клітини людини належать до однієї з чотирьох загальних категорій:

• Епітеліальна тканина: Епітеліальні клітини вистилають ваші тканини, і вони важливі для захисту підлеглих тканин, а також для сприяння всмоктуванню. Ви знайдете епітеліальні тканини в шкірі, залозистій тканині тощо.
• Сполучна тканина: Сполучна тканина добре з'єднує і захищає ваші тканини. Він забезпечує структурну підтримку вашого тіла. До цього типу тканин належать кістки, хрящі, сухожилля, зв’язки та фасції.
• Нервова тканина: Ваша нервова система допомагає передавати інформацію по всьому тілу. Він складається з вашої центральної нервової системи (або ЦНС), яка включає ваш мозок та спинний мозок, та вашої периферичної нервової системи (ПНС), яка включає нерви у всій іншій частині вашого тіла.
• М'язова тканина: Цей тип, мабуть, найпростіший для уявлення - ви знаєте, що таке м’язи! Але ви також знайдете особливі типи м’язових клітин у судинах, а також у серці.

Усі 200 (або більше) типів клітин, що складають людське тіло, знаходяться в одному з цих чотирьох типів тканин - набагато важче навчитися, ніж запам’ятовувати сотні типів клітин, так?

А тепер давайте перевіримо один із особливих типів клітин, з якими ви, мабуть, стикаєтесь на своїх уроках біології - ті, які вам потрібно буде знати трохи глибше.

Ваш серцево-судинна система є однією з тих, яку ви, найімовірніше, висвітлите на уроці біології - тож саме час це дізнатись! Ваша кровоносна система складається з ряду кровоносні судини - артерії, вени та капіляри - а також кілька спеціалізованих типів клітин крові:

• червоні кров'яні тільця: Ці червоні клітини у формі диска відповідають за перенесення кисню по всьому тілу. Вони містять гемоглобін, особливий білок, який може зв’язуватися з киснем із повітря, яким ви дихаєте, а потім викидати його назад у тканини, які потребують цього.
• Білі кров’яні клітини: Потрібна допомога в боротьбі із застудою чи грипом? Ваші білі кров’яні клітини готові вам допомогти! Білі кров’яні клітини складають ключовий компонент вашої імунної системи. Вони допомагають вашому організму виявляти небезпечні патогени та знищують їх, щоб не захворіти.
• Тромбоцити: Тромбоцити найменшого типу в крові, тромбоцити відіграють ключову роль у формуванні тромбу. Як тільки тромбоцити відчувають пошкодження або порвані тканини, вони починають злипатися, утворюючи згусток крові, щоб уповільнити або зупинити кровотечу.

Ваше тіло постійно видає свіжі клітини крові, щоб замінити старі або пошкоджені. І всі ваші клітини крові "народжуються" у вашому кістковому мозку із сукупності стовбурових клітин, які спеціалізуються на створенні клітин крові.

Ви також напевно натрапите на клітини нервова система у вашому тілі. Але не хвилюйтеся - хоча мозок може здатися складним, вивчити ваші нерви, швидше за все, простіше, ніж ви думаєте.

По-перше, існує лише дві основні класифікації нервових клітин: нейрони та глія.

Нейрони це нерви - клітини, які ви, мабуть, зображаєте, коли думаєте про свою нервову систему. Вони передають інформацію, щоб контролювати все «мислення» у вашому мозку, а також контролюють рух м’язів та інші основні функції тіла.

Крім того, нерви у всьому тілі надсилають сигнали назад до спинного та головного мозку. Наприклад, нерви, що сприймають біль, повідомляють мозку, коли вам боляче, щоб ви могли уникнути того, що спричинило біль.

Глія є підтримуючими клітинами, які допомагають нормально функціонувати вашим нервам. Є кілька основних типи глії, і всі вони відіграють певну роль у допомозі ефективному спілкуванню мозку, спинного та інших нервів. Деякі гліальні клітини виробляють мієлін, воскоподібну речовину, яка «ізолює» ваші нейрони для кращого спілкування.

Інші діють як імунні клітини мозку, допомагаючи боротися з інфекціями, які інакше зашкодять вашим нервам. А ще інші допомагають забезпечити ваші нейрони живильними речовинами, щоб ваша нервова система мала енергію для нормальної роботи.

Третій основний тип клітин, який ви, ймовірно, будете вивчати - це ваші м’язові клітини. І, на щастя, три типи м’язових клітин легко вивчити.

По-перше, у вас є клітини скелетних м’язів - клітини, які складають практично всі м’язи вашого тіла. Скелетні м’язи - це м’язи, які - несподівано - прив’язані до вашого скелета.

Він стискається, щоб рухати ваші кістки Отже, скажімо, коли ви стискаєте біцепс, ви зігнете лікоть. Клітини скелетних м’язів, частково, добровільно контролюються вашим мозком. Це означає, що ви можете вирішити рухати ногою, наприклад, і ваш мозок надішле сигнал, який відповідає цьому рухові.

Далі, у вас є клітини серцевого м’яза. Це клітини, які складають ваше серце і стискаються, щоб прокачувати кров по вашому тілу. Скорочення клітин серцевого м’яза є ні добровільно керований - натомість ваше тіло підтримує рівномірний серцевий ритм, і вам не потрібно про це думати.

Нарешті, є клітини гладких м’язів. Гладкі м’язи складають оболонки певних судин, а також деяких органів, таких як шлунок. Гладкі м’язи важливі для того, щоб допомогти вашим органам рухатися. Наприклад, скорочення гладких м’язів допомагає переміщати їжу через ваш травний тракт, щоб забезпечити правильне травлення.

Як і серцевий м’яз, скорочення гладких м’язів не контролюється добровільно. Так, наприклад, вам не потрібно думати про переміщення їжі зі шлунку в кишечник, оскільки ваше тіло просто робить це за вас.

Ось суть того, що вам потрібно знати про спеціалізацію клітин:

• Клітини розвиваються з незрілих стовбурових клітин у зрілі, високофункціональні клітини за допомогою так званого процесу диференціація.
• Диференціація дозволяє клітинам, що розвиваються, набувати унікальних структур, і це дозволяє клітині здійснювати діяльність спеціалізовані функції.
• Процес диференціації запускається сигналами навколишнього середовища і призводить до змін в експресія гена що направляють розвиток клітини.
• Диференціація дозволяє клітинам розвиватися в чотири основних типи тканин: епітеліальна тканина, нервова тканина, сполучна тканина та м’язова тканина.
• Є принаймні 200 різних типів клітин в організмі людини. Деякі з них, які вам потрібно буде знати найкраще, включають спеціалізовані клітини крові, спеціалізовані нервові клітини та спеціалізовані м’язові клітини.