A questo punto dovresti sentirti a tuo agio con l'architettura di base delle cellule eucariotiche; in caso contrario, questo manuale conciso ti aggiornerà.

I tipici diagrammi cellulari, che raffigurano cellule animali circolari, cellule vegetali angolari e organelli interni, sono accurati ma incompleti. Non catturano la vasta diversità della morfologia e della funzione cellulare che esiste negli organismi multicellulari.

Negli animali e nelle piante, le cellule possono apparire e agire in modo notevolmente diverso a seconda del loro ruolo. Ad esempio, la cellula del petalo di un fiore è morfologicamente e funzionalmente distinta dalla cellula della radice e le cellule della pelle differiscono notevolmente dalle cellule del fegato.

Questo fenomeno è chiamato specializzazione cellulare . Consente alle singole cellule di svilupparsi in una serie di tessuti che insieme sostengono le funzioni di un organismo vivente.

Il processo attraverso il quale le cellule acquisiscono forme specializzate è complesso. Centinaia di tipi cellulari distinti nel corpo umano derivano dalle cellule staminali fondamentali presenti nei primi stadi embrionali.

Cellule staminali e tipi di cellule specializzate

Tutte le cellule specializzate del corpo provengono da una fonte comune:le cellule staminali embrionali. Queste cellule sono indifferenziate ma possiedono la notevole capacità di seguire un "progetto" di sviluppo e generare migliaia di tipi cellulari unici.

Le cellule staminali variano in potenza. Le cellule staminali embrionali sono pluripotenti , in grado di dare origine a qualsiasi tipo di tessuto, mentre le cellule staminali adulte, come quelle del midollo osseo, sono più limitate e producono solo un sottoinsieme di cellule mature.

Indipendentemente dalla potenza, ogni cellula staminale è un precursore non specializzato che può diventare almeno un tipo di cellula matura.

Come le cellule staminali diventano tessuti specializzati

Le cellule staminali passano ai tessuti maturi attraverso un processo noto come differenziazione . La differenziazione è guidata da una cascata di comunicazione in tre fasi:ricezione, trasduzione e risposta.

Durante la ricezione, i recettori di superficie rilevano un segnale proveniente dall'ambiente. Nella trasduzione, il segnale viene trasmesso al nucleo. Infine, nella fase di risposta, la cellula altera la sua espressione genetica per adottare una nuova identità.

Ad esempio, quando il corpo richiede più globuli rossi, segnala le cellule staminali derivate dal sangue. Queste cellule ricevono il segnale, lo trasducono nel loro nucleo, attivano i geni eritroidi e maturano in globuli rossi.

Che tipo di tessuti specializzati sono presenti nel corpo?

Le stime attuali, come quelle dell’Atlante delle cellule umane, indicano che esistono almeno 200 tipi distinti di cellule umane in base alla morfologia e alla funzione. Gli scienziati continuano a scoprire nuovi tipi, suggerendo che il numero potrebbe essere più alto.

Le cellule umane rientrano in quattro categorie di tessuti primari, semplificando lo studio della diversità cellulare:

• Tessuto epiteliale: Delinea organi e superfici, fornendo protezione e facilitandone l'assorbimento. Trovato nella pelle e nei tessuti ghiandolari.
• Tessuto connettivo: Fornisce supporto strutturale e lega insieme i tessuti. Include ossa, cartilagine, tendini, legamenti e fascia.
• Tessuto nervoso: Trasmette informazioni in tutto il corpo. Comprende il sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale) e il sistema nervoso periferico (reti nervose).
• Tessuto muscolare: Consente il movimento. Include cellule scheletriche, cardiache e muscolari lisce.

Comprendere queste quattro categorie è molto più gestibile che memorizzare centinaia di singoli tipi di cellule.

Cellule del sangue specializzate

Il sistema circolatorio si basa su una varietà di cellule del sangue specializzate, tutte prodotte nel midollo osseo da cellule staminali emopoietiche:

• Globuli rossi (eritrociti): Cellule a forma di disco che trasportano l'ossigeno tramite l'emoglobina, consegnandolo ai tessuti.
• Globuli bianchi (leucociti): Attori chiave dell'immunità, identificano e distruggono gli agenti patogeni per proteggere il corpo.
• Piastrelle (trombociti): Piccoli frammenti che avviano la coagulazione, formando un tappo per arrestare l'emorragia nei siti di lesione.

Le cellule del sangue vengono continuamente rifornite; ogni nuova cellula ha origine da cellule staminali specializzate nel lignaggio appropriato.

Cellule nervose specializzate

Il sistema nervoso contiene due tipi di cellule primarie:

• Neuroni: Condurre impulsi elettrici, orchestrare il pensiero, il movimento e le funzioni autonome.
• Cellule gliali: Supporta i neuroni attraverso l'isolamento (mielina), la difesa immunitaria e l'apporto di nutrienti.

La glia comprende oligodendrociti, astrociti, microglia e cellule di Schwann, ciascuno dei quali svolge un ruolo essenziale nel mantenimento della salute e della comunicazione neuronale.

Cellule muscolari specializzate

Il tessuto muscolare comprende tre tipi cellulari distinti, ciascuno con funzioni uniche:

• Cellule muscolari scheletriche: Contratto volontariamente per muovere ossa e articolazioni.
• Cellule del muscolo cardiaco: Si contraggono involontariamente, pompando il sangue attraverso le camere del cuore.
• Cellule muscolari lisce: Si contraggono involontariamente, spostando il contenuto attraverso il tratto digestivo, i vasi sanguigni e altri organi.

Il risultato finale:specializzazione cellulare

• Le cellule staminali diventano cellule mature e altamente funzionali tramite la differenziazione .
• La differenziazione conferisce alle cellule strutture uniche e funzioni specializzate.
• I segnali ambientali innescano cambiamenti nell'espressione genetica che dirigono il destino delle cellule.
• Le cellule differenziate formano i quattro principali tipi di tessuto:epiteliale, nervoso, connettivo e muscolare.
• Esistono almeno 200 tipi di cellule distinti nel corpo umano, con esempi chiave tra cui cellule specializzate del sangue, dei nervi e dei muscoli.