تخصصی شدن سلول همراه با مثال

تمام موجودات چند سلولی از سلول‌های همه توان totipotent cells بوجود می‌آیند. این سلول‌ها به منظور انجام تمام عملکردهای لازم جهت حفظ حیات تخصصی می‌شوند. این مقاله مفهوم تخصصی شدن را همراه با نمونه‌هایی جهت درک بهتر این مطلب توضیح خواهد داد.

شما زمانی یک زن بودید!

تمایز جنسی به علت فعال شدن ژن SRY موجود در کروموزوم Y در طی حدوداً پنج هفته صورت می‌گیرد. این ژن مسئول تولید فاکتور تعیین کننده‌ی بیضه (TDF) است که پس از آن، بر شکل‌گیری ارگان‌های جنسی مرد اثر می‌گذارد.
تمام موجودات زنده یا ممکن است تک سلولی و یا چند سلولی باشند. در موجودات تک سلولی، یک سلول جهت حفظ بقای خود، قادر به انجام تمام عملکردهای حیات به تنهایی است. در موجودات چند سلولی، این امر پیچیده‌تر می‌شود. در موجودات چند سلولی بالاتر، نوعی تقسیم کار وجود دارد.
هر موجود زنده از سیستم‌های اندامی یا دستگاه به وجود آمده است، هر دستگاه دارای چندین اندام تشکیل دهنده‌ی آن است، هر اندام از بافتهایی تشکیل شده است که عملکرد خاصی را به انجام می‌رساند و هر بافت از یک گروه سلول تخصصی تشکیل شده است. بنابراین، بخوبی می‌توان گفت که یک سلول تخصصی واحد کاربردی پایه و اصلی در تمامی موجودات زنده است.

سلول‌های تخصصی چه سلول‌هایی هستند؟

به گروهی سلول که وظیفه‌ی خاصی را برعهده دارند، سلولهای تخصصی گویند. سلول‌های پرتوان Pluripotent cells (سلول‌هایی که قادرند به سلول‌های دیگر تفکیک شوند) تحت فرایند تمایز (تفکیک) قرار می‌گیرند تا سلول‌های تخصصی را که گفته می‌شود تک توان (دارای قدرت رویش در یک جهت یا بصورت یک سلول) (unipotent) هستند را شکل دهند. این سلول‌ها بسته به نوع عملکرد یا وظیفه‌ای که انجام می‌دهند، دارای اشکال، اندازه و آرایش سلولی مختلفی می‌باشند. با این حال، ساختار ژنتیکی تمام سلول‌های بدن یک موجود زنده یکسان است. این تغییرات ساختاری و عملکردی به علت تجلی ژن‌های مختلف در سلول‌های تخصصی متفاوت بوجود می‌آیند. خاطر نشان می‌شود که برخی ژن‌ها به طور ذاتی در تمام سلول‌ها متجلی می‌شوند و مسئول حفظ عملکردهای طبیعی سلولی هستند. برخی از ژن‌ها تنها در سلول‌های تخصصی خاصی متجلی می‌شوند، و چنین ژن‌هایی هستند که مسئول تخصصی شدن سلول می‌باشند.
در گیاهان، بافت‌های مریستمی meristematic tissues تمایز نیافته در قسمتهای نوک اپیکال apical tips یافت می‌شوند و به گیاه اجازه‌ی رشد در طول حیات خود را می‌دهند. در حیوانات، این بافت‌های تمایز نیافته تنها می‌توانند در جنین‌های اولیه early embryos (جنین کمتر از هشت هفته) و یا تنها در محل‌های خاصی یافت ‌شوند.

نمونه‌هایی از تخصصی شدن سلول در حیوانات
نورون

سیستم عصبی مرکزی از یاخته یا سلولهای گلیال glial cells و سلول‌های عصبی یا نورون‌ها تشکیل شده است. نورون در عمل انتقال سیگنال‌ها از نقاط مختلف بدن به مغز، و انتقال پاسخ مناسب از مغز به قسمت‌های مختلف بدن تخصص دارد. طول نورون‌ها بسته به ناحیه‌ای که در آن حضور دارند، می‌تواند تا یک متر برسد. نورون‌ها از سوما یا جسم سلولی soma، دندریت و آکسون تشکیل شده‌اند. سوما جزء سلولی نورون است که حاوی تمام اندامکهای اصلی سلول می‌باشد. دندریت‌ها انشعابات سلولی هستند که پیام‌های عصبی را دریافت می‌کنند و آکسون‌ها، برآمدگی‌های کابل مانند طویلی هستند که پیام‌های عصبی را با کمک مواد شیمیایی بنام انتقال دهنده‌های عصبی neurotransmitters از یک نورون به نورون دیگر انتقال می‌دهند.
............................................................................................................................................

سلول‌های ماهیچه‌ی صاف

تمام عملکردهای غیر ارادی بدن ما توسط سلولهای ماهیچه‌ی صاف انجام می‌شوند. این سلول‌ها دیواره‌های رگ‌های خونی، دستگاه گوارش، مجاری ادرار، دستگاه تنفسی و غیره را تشکیل می‌دهند. این سلول‌ها می‌توانند به سلول‌های ماهیچه‌ی صاف تک واحدی single-unit و سلول‌های ماهیچه‌ی صاف چند واحدی multi-unit طبقه‌بندی شوند. فیبرهای عضلانی تک واحدی به صورت فشرده با هم قرار داده می‌شوند، در حالی که فیبرهای عضلانی چند واحدی آزادانه‌تر قرار داده شده و معمولاً با بافت همبند در هم پیچیده می‌شوند. عضلات صاف تک واحدی به شکل دوک با یک هسته‌ی برجسته یا قابل مشاهده در مرکز می‌باشند. این عضلات درست مثل فیبرهای عضلانی مخطط، منقبض و منبسط می‌شوند، اما دارای خاصیت ارتجاعی بیشتری می‌باشند. این عضلات دارای پروتئین‌هایی همچون میوزین myosin و اکتین actin هستند که به فشردگی سلول‌ها کمک می‌کنند.
............................................................................................................................................

سلول های قرمز خون

سلول‌های قرمز خون وظیفه‌ی حمل اکسیژن از ریه‌ها به بخش‌های مختلف بدن را برعهده دارند؛ آنها همچنین دی‌اکسید کربن را از نقاط مختلف بدن به ریه‌ها حمل می‌کنند. این سلول‌ها به شکل دکمه‌ یعنی دوسوگِرد بوده و فاقد هسته و همچنین بسیاری از اندامکهای سلول‌های دیگر هستند. در سلولهای قرمز پروتئینی بنام هموگلوبین وجود دارد که مسئولیت حمل و نقل اکسیژن این سلولها را برعهده دارد.
............................................................................................................................................

سلول‌های اسپرم

این‌ها سلول‌های تولید مثل نر می‌باشند. سلول‌های بالغ اسپرم هاپلوئید بوده (تعداد ژن‌ها نصف بوده یعنی دارای نیمی از کروموزومهای اصلی مانند کروموزوم سلولهای جنسی می‌باشند) و قادر به حرکت می‌باشند و سلولهای بالغ تولید مثل ماده یعنی تخمک‌ها را بارور می‌سازند، تا تخمک لقاح یافته zygote را بوجود آورند. سلول‌های اسپرم از سر، تنه midpiece، و دم تشکیل شده‌اند. سر متشکل از یک هسته (کروموزوم هاپلوئید) و آکروزوم acrosome می‌باشد. هسته‌ی اسپرم با هسته‌ی هاپلوئید ماده در هم آمیخته تا عمل لقاح را فراهم ساخته و یک فرد دیپلوئید (تعداد کروموزومهای طبیعی به صورت زوج در بدن) را بوجود آورد. آکروزوم متشکل از آنزیم‌هایی همچون هیالورونیداز hyaluronidase و آکروزین acrosin بوده که غشای خارجی سلول تخمک را حل کرده و در انتشار مواد نوکلئیکی کمک می‌کنند. قسمت تنه متشکل از سانتریولcentrioles و میتوکندری است که در اطراف فیلامنت محوری تاژک the axial filament of the flagellum پیچیده می‌شوند. سانتریول‌ها پس از لقاح سانتریول‌های تخمک را تشکیل می‌دهند، در حالی که میتوکندری انرژی لازم را جهت حرکت تاژک (مسئول تحرک سلول) فراهم می‌کند. تاژک به شیوه‌ای شلاق مانند حرکت می‌کند و سلول را رو به جلو حرکت می‌دهد.
............................................................................................................................................

نمونه‌هایی از تخصصی شدن سلول در گیاهان

سلول‌های گارد یا نگهبان Guard Cells

این‌ها سلولهای اپیتلیال epithelial تخصصی هستند که بر روی برگ و ساقه وجود دارند. یک جفت از سلول‌های نگهبان منفذ روزنه را کنترل می‌کنند. آنها میزان تعرق، جذب دی اکسید کربن و مقدار اکسیژن منتشر شده را تعیین می‌نمایند. فشار تورگر (آماسیدگی) Turgor در این سلول‌ها عامل باز و بسته شدن روزنه می‌باشد. هنگامی که سلول‌های نگهبان آب را به خود جذب می‌کنند، فشار تورگر آنها افزایش یافته و منافذ روزنه باز می‌شوند. هنگامی که سلولهای نگهبان آب را خارج می‌سازند، فشار تورگر آنها کاهش یافته، چروکیده می‌شوند و منافذ روزنه بسته می‌شود.
............................................................................................................................................

سلول‌های تار کشنده ریشه

مجدداً، این‌ها سلولهای اپیتلیال تخصصی هستند که در ریشه وجود دارند. این سلول‌ها در جذب مواد معدنی و آب کمک می‌کنند. و در سطح سلول دارای یک زائده‌ی تار مانندی می‌باشند که موجب افزایش سطح آنها جهت جذب مواد مغذی و آب می‌شود. این سلولها دارای یک واکوئل بزرگ می‌باشند که خود را به شکل زادئده‌ی تار مانند امتداد می‌دهد. این واکوئل، بقدری بزرگ است که اندامکهای سلول را به پیرامون جابجا می‌کند و به نظر می‌رسد که این سلول، تنها یک لایه نازک از سیتوپلاسم اطراف خود دارد.
............................................................................................................................................
سلول‌ها در اینترفاز و یا در فاز G0 از چرخه سلولی در معرض تخصصی شدن قرار می‌گیرند. یک انسان بالغ دارای بیش از دویست سلول تخصصی است.