Клетки анатомия – Клеточное строение человека — состав, функции, свойства и размножение клетки (Таблица)

строение, функции, размножение, виды клеток

Клетки — строительный материал тела. Из них состоят ткани, железы, системы и, наконец, организм.

Клетки

Клетки бывают разных форм и размеров, но для всех из них есть общая схема строения.

Клетка состоит из протоплазмы, бесцветного, прозрачного желеподобного вещества, состоящего на 70% из воды и из разных органических и неорганических веществ. Большинство клеток состоят из трех основных частей: внешняя оболочка, называемая мембраной, центр — ядро и полужидкая прослойка — цитоплазма.

1. Клеточная мембрана состоит из жиров и протеинов; она полупроницаема, т.е. пропускает такие вещества, как кислород и оксид углерода.
2. Ядро состоит из особой протоплазмы, называемой нуклеоплазмой. Ядро часто называют «информационным центром» клетки, поскольку в нем содержится вся информация о росте, развитии и функционировании клетки в форме ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). В ДНК содержится материал, необходимый для развития хромосом, которые несут наследственную информацию от материнской клетки к дочерней. В клетках человека 46 хромосом, по 23 от каждого родителя. Ядро окружено мембраной, которая отделяет его от других структур клетки.
3. В цитоплазме находится множество структур, называемых оргаиеллами, или «маленькими органами», в число которых входят: митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, эндоплазматическая сеть и центриоли:

• Митохондрии — сферические, продолговатые структуры, которые часто именуют «энергетическими центрами», поскольку они обеспечивают клетку силой, необходимой для производства энергии.
• Рибосомы — гранулярные образования, источник протеина, необходимого клетке для роста и восстановления.
• Аппарат Гольджи состоит из 4-8 соединенных между собой мешочков, которые производят, сортируют и поставляют протеины в другие части клетки, для которых они являются источником энергии.
• Лизосомы — сферические структуры, которые вырабатывают вещества для избавления от поврежденных или изношенных частей клетки. Они являются «очистителями» клетки.
• Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, по которым вещества транспортируются внутри клетки.
• Центриоли — две тонкие цилиндрические структуры, расположенные под прямым углом. Они участвуют в формировании новых клеток.

Клетки не существуют самостоятельно; они работают в группах из подобных клеток — тканях.

Ткани

Эпителиальная ткань

Из эпителиальной ткани состоят стенки и покровы многих органов и сосудов; различают два ее типа: простая и сложная.

Простая эпителиальная ткань состоит из одного слоя клеток, которые бывают четырех видов:

• Чешуйчатая: плоские клетки лежат шкалообразно, край к краю, в ряд, подобно кафельному полу. Чешуйчатый покров встречается у частей тела, которые мало подвержены износу и повреждению, например стенки альвеол легких в респираторной системе и стенки сердца, кровеносные и лимфатические сосуды в кровеносной системе.
• Кубовидная: кубические клетки, расположенные в ряд, формируют стенки некоторых желез. Эта ткань пропускает жидкость в процессе секреции, например при выделении пота из потовой железы.
• Столбчатая: ряд высоких клеток, которые формируют стенки многих органов пищеварительной и мочевыделительной систем. Среди столбчатых клеток — кубкообразные, которые производят водянистую жидкость — слизь.
• Реснитчатая: одинарный слой чешуйчатых, кубовидных или столбчатых клеток, имеющих выступы, называемые ресничками. Все реснички непрерывно совершают волнообразные движения в одну сторону, что позволяет веществам, например слизи или ненужным субстанциям, продвигаться по ним. Из такой ткани сформированы стенки органов дыхательной системы и репродуктивных органов. 2. Сложная эпителиальная ткань состоит из множества слоев клеток и бывает двух основных видов.

Слоистая — множество слоев чешуйчатых, кубовидных или столбчатых клеток, из которых формируется защитный слой. Клетки либо сухие и затвердевшие, либо влажные и мягкие. В первом случае клетки ороговевшие, т.е. они высохли, и получился волокнистый протеин — кератин. Мягкие клетки — не ороговевшие. Примеры твердых клеток: верхний слой кожи, волосы и ногти. Покровы из мягких клеток -слизистая оболочка рта и язык.

Переходная — по строению схожа с неороговевшим слоистым эпителием, но клетки более крупные и округлые. Это делает ткань эластичной; из нее образованы такие органы, как мочевой пузырь, то есть те, которые должны растягиваться.

Как простой, так и сложный эпителий, должны прикрепляться к соединительной ткани. Место соединения двух тканей известно как нижняя мембрана.

Соединительная ткань

Бывает твердой, полутвердой и жидкой. Насчитывают 8 видов соединительной ткани: ареолярная, жировая, лимфатическая, эластичная, фиброзная, хрящевая, костная и кровяная.

1. Ареолярная ткань — полутвердая, проницаемая, находится по всему телу, являясь связующей и опорной для других тканей. Она состоит из протеиновых волокон коллагена, эластина и ретикулина, которые обеспечивают ее силу, эластичность и прочность.
2. Жировая ткань — полутвердая, присутствует там же, где и ареолярная, формируя изоляционный подкожный слой, который способствует сохранению телом тепла.
3. Лимфатическая ткань — полутвердая, содержащая клетки, которые защищают организм, поглощая бактерии. Лимфатическая ткань формирует те органы, которые ответственны за контроль здоровья организма.
4. Эластичная ткань — полутвердая, является основой эластичных волокон, которые могут растягиваться и при необходимости восстанавливать форму. Примером является желудок.
5. Фиброзная ткань — прочная и твердая, состоящая из соединительных волокон из протеина коллагена. Из этой ткани образованы сухожилия, которые соединяют мышцы и кости, и связки, соединяющие кости между собой.
6. Хрящевая ткань — твердая, обеспечивающая связь и защиту в форме гиалиновых хрящей, соединяющих кости с суставами, волокнистых хрящей, соединяющих кости с позвоночником, и эластичных хрящей уха.
7. Костная ткань — твердая. Из нее состоят твердый, плотный компактный слой кости и несколько менее плотное губчатое вещество кости, которые вместе формируют костную систему.
8. Кровь — жидкое вещество, состоящее на 55% из плазмы и на 45% из клеток. Плазма составляет основную жидкую массу крови, а клетки в ней выполняют защитную и соединительную функции.

Мышечная ткань

Мышечная ткань обеспечивает движение тела. Различают скелетную, висцеральную и кардиальную виды мышечной ткани.

1. Скелетная мышечная ткань — бороздчатая. Она отвечает за сознательное движение тела, например движение при ходьбе.
2. Висцеральная мышечная ткань — гладкая. Она ответственна за непроизвольные движения, такие как передвижение пищи по пищеварительной системе.
3. Сердечная мышечная ткань обеспечивает пульсацию сердца — сердцебиение.

Нервная ткань

Нервная ткань выглядит как пучки волокон; она составлена клетками двух видов: нейронами и нейроглиями. Нейроны — длинные, чувствительные клетки, которые принимают сигналы и реагируют на них. Нейроглии поддерживают и защищают нейроны.

Органы и железы

В организме ткани разных видов соединяются и образуют органы и железы. Органы имеют особое строение и функции; они составлены тканями двух или более видов. К органам относятся сердце, легкие, печень, мозг и желудок. Железы состоят из эпителиальной ткани и вырабатывают особые вещества. Различают два типа желез: эндокринные и экзокринньте. Эндокринные железы называют железами внутренней секреции, т.к. они выбрасывают вырабатываемые вещества — гормоны — непосредственно в кровь. Экзокринные (железы внешней секреции) — в каналы, например, пот из соответствующих желез по соответствующим каналам доходит до поверхности кожи.

Системы организма

Группы связанных между собой органов и желез, которые выполняют сходные функции, формируют системы мы организма. К ним относятся: покровная, скелетная, мышечная, респираторная (дыхательная), кровеносная (циркуляторная), пищеварительная, мочеполовая, нервная и эндокринная.

Организм

В организме все системы работают сообща, обеспечивая жизнь человека.

Размножение

Мейоз: новый организм образуется при слиянии мужской спермы и женской яйцеклетки. И в яйцеклетке, и в сперме содержится по 23 хромосомы, в целой клетке — в два раза больше. Когда происходит оплодотворение, яйцеклетка и сперматозоид сливаются, образуя зиготу, у которой
46 хромосом (по 23 от каждого из родителей). Зигота делится (митоз), и формируется эмбрион, зародыш и, наконец, человек. В процессе этого развития клетки приобретают индивидуальные функции (некоторые из них становятся мышечными, другие костными и т.д.).

Митоз — простое деление клеток — продолжается на протяжении всей жизни. Существуют четыре стадии митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

1. Во время профазы делится каждая из двух центриолей клетки, при этом двигаясь в противоположные части клетки. В то же самое время хромосомы в ядре образуют пары, а мембрана ядра начинает разрушаться.
2. Во время метафазы хромосомы размещаются по оси клетки между центриолями, одновременно с этим исчезает защитная мембрана ядра.
   Во время анафазы продолжается раздвижение центриолей. Отдельные хромосомы начинают движение в противоположных направлениях, следуя за центриолями. Цитоплазма в центре клетки суживается, и клетка сжимается. Процесс деления клетки называется цитокинезом.
3. Во время телофазы цитоплазма продолжает сжиматься, пока не образуются две идентичные дочерние клетки. Вокруг хромосом формируется новая защитная мембрана, а у каждой новой клетки — по одной паре центриолей. Сразу после деления в образовавшихся дочерних клетках недостаточно органелл, но по мере роста, называемого интерфазой, они достраиваются, перед тем как клетки снова поделятся.

Частота деления клетки зависит от ее вида, к примеру, клетки кожи размножаются быстрее, чем костные.

Выделение

Ненужные вещества образуются в результате дыхания и обмена веществ и должны быть удалены из клетки. Процесс их удаления из клетки происходит по той же схеме, что и впитывание питательных веществ.

Движение

Маленькие волоски (реснички) некоторых клеток совершают движения, а целые кровяные клетки двигаются по всему организму.

Чувствительность

Клетки играют огромную роль в формировании тканей, желез, органов и систем, которые мы будем подробно изучать, продолжая наше путешествие по организму.

Возможные нарушения

Болезни возникают в результате разрушения клеток. С развитием болезни это отражается на тканях, органах и системах и может оказать влияние на весь организм.

Клетки могут разрушаться по ряду причин: генетических (наследственные заболевания), дегенеративных (при старении), зависящих от окружающей среды, например при слишком высоких температурах, или химических (отравления).

К другим причинам относятся: микробы и вирусы, бактерии и грибки, а также паразиты, такие как черви, насекомые и клещи.

• Вирусы могут существовать только в живых клетках, которые они захватывают и в которых размножаются, вызывая инфекции, например простудные (вирус герпеса).
• Бактерии могут жить и вне тела и делятся на патогенные и непатогенные. Патогенные бактерии вредны и вызывают заболевания, такие как импетиго, а непатогенные безвредны: они поддерживают здоровье организма. Некоторые такие бактерии живут на поверхности кожи и защищают ее.
• Грибки используют для жизни другие клетки; они тоже бывают патогенными и непатогенными. Патогенные грибки — это, например, грибки ног. Некоторые непатогенные грибки используют в производстве антибиотиков, в том числе пенициллина.
• Черви, насекомые и клещи являются возбудителями заболеваний. К ним относятся глисты, блохи, вши, чесоточные клещи.

Микробы заразны, т.е. могут передаваться от человека к человеку в процессе инфицирования. Заражение может произойти при личном контакте, например прикосновении, или при контакте с инфицированным инструментом, таким как щетка для волос. При болезни могут проявляться симптомы: воспаление, жар, отеки, аллергические реакции и опухоли.

• Воспаление — краснота, жар, отек, боль и утеря способности нормально функционировать.
• Жар — повышенная температура тела.
• Отек — припухлость в результате избыточного количества жидкости в ткани.
• Опухоль — аномальное разрастание ткани. Может быть доброкачественной (неопасной) и злокачественной (может прогрессировать, приводя к летальному исходу).

Заболевания можно классифицировать, разделяя на локальные и системные, наследственные и приобретенные, острые и хронические.

• Локальные — болезни, при которых затронута определенная часть или зона организма.
• Системные — болезни, при которых поражен весь организм или несколько его частей.
• Наследственные заболевания есть уже при рождении.
• Приобретенные заболевания развиваются после рождения.
• Острые — заболевания, которые возникают внезапно и быстро проходят.
• Хронические болезни долговременны.

Жидкость

Человеческий организм на 75% состоит из воды. Большая часть этой воды, находящаяся в клетках, называется внутриклеточной жидкостью. Остальная вода содержится в крови и слизи и называется внеклеточной жидкостью. Количество воды в организме связано с содержанием в нем жировой ткани, а также от пола и возраста. В жировых клетках не содержится вода, поэтому в организме худых людей процентное содержание воды выше, чем у тех, у кого большая жировая прослойка. Кроме того, у женщин обычно больше жировой ткани, чем у мужчин. С возрастом содержание воды уменьшается (больше всего воды в организмах младенцев). Большую часть воды обеспечивают еда и питье. Другой источник воды — диссимиляция в процессе обмена веществ. Ежедневная потребность человека в воде — около 1,5 литра, т.е. столько же, сколько организм теряет за день. Вода уходит из организма с мочой, фекалиями, потом и при дыхании. Если тело теряет больше воды, чем получает, происходит обезвоживание. Баланс воды в организме регулируется жаждой. Когда организм обезвоживается, во рту возникает ощущение сухости. Мозг реагирует на этот сигнал жаждой. Возникает желание пить, чтобы восстановить баланс жидкости в организме.

Отдых

Каждый день есть время, когда человек может спать. Сон — это отдых для тела и мозга. Во время сна тело частично находится в сознании, большинство его частей временно приостанавливают свою работу. Организму нужно это время полного отдыха, чтобы «подзарядить батарейки». Потребность в сне зависит от возраста, рода деятельности, образа жизни и уровня стресса. Она также индивидуальна для каждого человека и варьирует от 16 часов в сутки для младенцев до 5 для пожилых людей. Сон идет в две фазы: медленный и быстрый. Медленный сон глубокий, без сновидений, он составляет около 80% всего сна. Во время быстрого сна мы видим сны, обычно три-четыре раза за ночь, продолжительностью до часа.

Активность

Наравне со сном организм нуждается в активности, чтобы оставаться здоровым. В организме человека есть клетки, ткани, органы и системы, ответственные за движение, некоторые из них контролируемы. Если человек не пользуется этой возможностью и предпочитает сидячий образ жизни, контролируемые движения становятся ограниченными. В результате недостаточной физической нагрузки может снизиться умственная активность, и фраза «если не будешь пользоваться, потеряешь» относится и к телу, и к разуму. Баланс между отдыхом и активностью разный для разных систем организма и будет рассмотрен в соответствующих главах.

Воздух

Воздух — это смесь атмосферных газов. Он состоит приблизительно на 78% из азота, на 21% из кислорода, и еще 1% составляют другие газы, в том числе углекислый. Кроме этого, воздух содержит определенное количество влаги, примесей, пыли и т.д. Вдыхая, мы употребляем воздух, используя примерно 4% кислорода, содержащегося в нем. В процессе потребления кислорода образуется углекислый газ, поэтому в воздухе, который мы выдыхаем, больше оксида углерода и меньше кислорода. Уровень азота в воздухе не меняется. Кислород необходим для поддержания жизни, без него все существа погибли бы за считанные минуты. Другие компоненты воздуха могут быть вредны для здоровья. Уровень загрязнения воздуха бывает разным; следует по возможнос ти избегать вдыхания загрязненного воздуха. Например, при вдыхании воздуха, содержащего табачный дым, происходит пассивное курение, которое может оказать отрицательное воздействие на организм. Искусство дыхания — то, что чаще всего сильно недооценивают. Оно будет развиваться, чтобы мы могли использовать наиболее полно эту естественную способность.

Возраст

Старение — это прогрессирующее ухудшение способности организма реагировать на поддержание гомеостаза. Клетки способны самовоспроизводится митозом; считается, что в них запрограммировано определенное время, в течение которого они размножаются. Это подтверждается постепенным замедлением и в конце концов прекращением жизненно важных процессов. Еще один фактор, влияюший на процесс старения, -эффект свободных радикалов. Свободные радикалы -токсичные вещества, сопровождающие энергетический обмен. К ним относятся загрязнение, радиация и некоторая пища. Они причиняют вред определенным клеткам, потому что влияют не их способность усваивать питательные вещества и избавляться от продуктов распада. Итак, старение вызывает заметные изменения в анатомии и физиологии человека. В этом процессе постепенного ухудшения усиливается склонность организма к заболеваниям, появляются физические и эмоциональные симптомы, с которыми трудно бороться.

Цвет

Цвет — необходимая часть жизни. Каждая клетка для того, чтобы выжить, нуждается в свете, а в нем содержится цвет. Растениям свет нужен для выработки кислорода, который людям необходим для дыхания. Радиоактивная солнечная энергия дает питание, которое необходимо физическим, эмоциональным и духовным аспектам человеческой жизни. Изменения света влекут за собой изменения в организме. Так, восход солнца пробуждает наш организм, в то время как закат и связанное с ним исчезновение света вызывает сонливость. В свете есть и видимые, и невидимые цвета. Около 40% солнечных лучей несут видимые цвета, которые становятся такими из-за разницы их частот и длин волн. К видимым цветам относятся красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый — цвета радуги. Совмещенные, эти цвета образуют свет.

Свет проникает в организм через кожу и глаза. Глаза, раздражаемые светом, подают сигнал мозгу, который интерпретирует цвета. Кожа ощущает разные колебания, производимые разными цветами. Этот процесс большей частью подсознательный, но его можно вывести на сознательный уровень, тренируя восприятие цветов руками и пальцами, что иногда называют «лечением цветом».

Определенный цвет может производить только один эффект на организм, в зависимости от длины его волн и частоты колебаний, кроме того, разные цвета связывают с разными частями тела. Мы подробнее ознакомимся с ними в следующих главах.

Знание

Знание терминов анатомии и физиологии поможет вам лучше узнать человеческий организм.

Анатомия относится к строению, и есть специальные термины, которыми обозначают анатомические понятия:

• Передний — находящийся в передней части корпуса
• Задний — находящийся в задней части корпуса
• Нижний — относящийся к нижней части тела
• Верхний — расположенный выше
• Внешний — находящийся снаружи организма
• Внутренний — находящийся внутри тела
• Лежащий навзничь — опрокинувшийся на спину, вверх лицом
• Лежащий ничком — размещенный лицом вниз
• Глубокий — находящийся под поверхностью
• Поверхностный — лежащий у поверхности
• Продольный — расположенный по длине
• Поперечный — лежащий поперек
• Средняя линия — центральная линия тела, от макушки до пальцев ног
• Срединный — расположенный посередине
• Боковой — удаленный от середины
• Периферический — максимально удаленный от прикрепления
• Ближний — ближайший к прикреплению

Физиология относится к функционированию.

В ней используются следующие термины:

• Гистология — клетки и ткани
• Дерматология — покровная система
• Остеология — скелетная система
• Миология — мышечная система
• Кардиология — сердце
• Гематология — кровь
• Гастроэнтерология — пищеварительная система
• Гинекология — женская репродуктивная система
• Нефрология — мочевыделительная система
• Неврология — нервная система
• Эндокринология — выделительная система

Специальный уход

Гомеостаз — это состояние, при котором клетки, ткани, органы, железы, системы органов работают в гармонии с собой и друг с другом.

Эта совместная работа обеспечивает наилучшие условия для здоровья отдельных клеток, ее поддержание — необходимое условие для благополучия всего организма. Один из главных факторов, влияющих на гомеостаз, -стресс. Стресс бывает внешним, например колебания температуры, шумы, недостаток кислорода и т.д., или внутренним: боль, волнение, страх и т. д. Организм сам борется с ежедневными стрессами, у него для этого есть эффективные механизмы противодействия. И все же нужно держать ситуацию под контролем, чтобы не произошел дисбаланс. Серьезный дисбаланс, вызванный излишним продолжительным стрессом, может подорвать здоровье.

Косметические и оздоровительные процедуры помогают клиенту осознать действие стресса, возможно, вовремя, а дальнейшая терапия и советы специалиста предотвращают возникновение дисбаланса и способствуют поддержанию гомеостаза.

www.sweli.ru

Клетка человека | Анатомия Клетки, строение, функции, картинки на EUROLAB

Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии (англ. Cell biology).  

Строение клеток Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток — прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки — более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше. Эукариотические клетки — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими. Несмотря на многообразие форм организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам. Живое содержимое клетки — протопласт — отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

Прокариотическая клетка

Прокариоты (от лат. pro — перед, до и греч. κάρῠον — ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды.

Эукариотическая клетка

Эукариоты (эвкариоты) (от греч. ευ — хорошо, полностью и κάρῠον — ядро, орех) — организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства (кроме динофлагеллят) комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты-прокариоты — митохондрии, а у водорослей и растений — также и пластиды.

Клеточная мембрана Клеточная мембрана – очень важная часть клетки. Она удерживает вместе все клеточные компоненты и разграничивает внутреннюю и наружную среду. Кроме того, модифицированные складки клеточной мембраны образуют многие органеллы клетки. Клеточная мембрана представляет собой двойной слой молекул (бимолекулярный слой, или бислой). В основном это молекулы фосфолипидов и других близких к ним веществ. Липидные молекулы имеют двойственную природу, проявляющуюся в том, как они ведут себя по отношению к воде. Головы молекул гидрофильные, т.е. обладают сродством к воде, а их углеводородные хвосты гидрофобны. Поэтому при смешивании с водой липиды образуют на ее поверхности пленку, аналогичную пленке масла; при этом все их молекулы ориентированы одинаково: головы молекул – в воде, а углеводородные хвосты – над ее поверхностью. В клеточной мембране два таких слоя, и в каждом из них головы молекул обращены наружу, а хвосты – внутрь мембраны, один к другому, не соприкасаясь таким образом с водой. Толщина такой мембраны ок. 7 нм. Кроме основных липидных компонентов, она содержит крупные белковые молекулы, которые способны «плавать» в липидном бислое и расположены так, что одна их сторона обращена внутрь клетки, а другая соприкасается с внешней средой. Некоторые белки находятся только на наружной или только на внутренней поверхности мембраны или лишь частично погружены в липидный бислой.

Основная функция клеточной мембраны заключается в регуляции переноса веществ в клетку и из клетки. Поскольку мембрана физически в какой-то мере похожа на масло, вещества, растворимые в масле или в органических растворителях, например эфир, легко проходят сквозь нее. То же относится и к таким газам, как кислород и диоксид углерода. В то же время мембрана практически непроницаема для большинства водорастворимых веществ, в частности для сахаров и солей. Благодаря этим свойствам она способна поддерживать внутри клетки химическую среду, отличающуюся от наружной. Например, в крови концентрация ионов натрия высокая, а ионов калия – низкая, тогда как во внутриклеточной жидкости эти ионы присутствуют в обратном соотношении. Аналогичная ситуация характерна и для многих других химических соединений. Очевидно, что клетка тем не менее не может быть полностью изолирована от окружающей среды, так как должна получать вещества, необходимые для метаболизма, и избавляться от его конечных продуктов. К тому же липидный бислой не является полностью непроницаемым даже для водорастворимых веществ, а пронизывающие его т.н. «каналообразующие» белки создают поры, или каналы, которые могут открываться и закрываться (в зависимости от изменения конформации белка) и в открытом состоянии проводят определенные иона (Na+, K+, Ca2+) по градиенту концентрации. Следовательно, разница концентраций внутри клетки и снаружи не может поддерживаться исключительно за счет малой проницаемости мембраны. На самом деле в ней имеются белки, выполняющие функцию молекулярного «насоса»: они транспортируют некоторые вещества как внутрь клетки, так и из нее, работая против градиента концентрации. В результате, когда концентрация, например, аминокислот внутри клетки высокая, а снаружи низкая, аминокислоты могут тем не менее поступать из внешней среды во внутреннюю. Такой перенос называется активным транспортом, и на него затрачивается энергия, поставляемая метаболизмом. Мембранные насосы высокоспецифичны: каждый из них способен транспортировать либо только ионы определенного металла, либо аминокислоту, либо сахар. Специфичны также и мембранные ионные каналы. Такая избирательная проницаемость физиологически очень важна, и ее отсутствие – первое свидетельство гибели клетки. Это легко проиллюстрировать на примере свеклы. Если живой корень свеклы погрузить в холодную воду, то он сохраняет свой пигмент; если же свеклу кипятить, то клетки погибают, становятся легко проницаемыми и теряют пигмент, который и окрашивает воду в красный цвет. Крупные молекулы типа белковых клетка может «заглатывать». Под влиянием некоторых белков, если они присутствуют в жидкости, окружающей клетку, в клеточной мембране возникает впячивание, которое затем смыкается, образуя пузырек – небольшую вакуоль, содержащую воду и белковые молекулы; после этого мембрана вокруг вакуоли разрывается, и содержимое попадает внутрь клетки. Такой процесс называется пиноцитозом (буквально «питье клетки»), или эндоцитозом. Более крупные частички, например частички пищи, могут поглощаться аналогичным образом в ходе т.н. фагоцитоза. Как правило, вакуоль, образующаяся при фагоцитозе, крупнее, и пища переваривается ферментами лизосом внутри вакуоли до разрыва окружающей ее мембраны. Такой тип питания характерен для простейших, например для амеб, поедающих бактерий. Однако способность к фагоцитозу свойственна и клеткам кишечника низших животных, и фагоцитам – одному из видов белых кровяных клеток (лейкоцитов) позвоночных. В последнем случае смысл этого процесса заключается не в питании самих фагоцитов, а в разрушении ими бактерий, вирусов и другого инородного материала, вредного для организма. Функции вакуолей могут быть и другими. Например, простейшие, живущие в пресной воде, испытывают постоянный осмотический приток воды, так как концентрация солей внутри клетки гораздо выше, чем снаружи. Они способны выделять воду в специальную экскретирующую (сократительную) вакуоль, которая периодически выталкивает свое содержимое наружу. В растительных клетках часто имеется одна большая центральная вакуоль, занимающая почти всю клетку; цитоплазма при этом образует лишь очень тонкий слой между клеточной стенкой и вакуолью. Одна из функций такой вакуоли – накопление воды, позволяющее клетке быстро увеличиваться в размерах. Эта способность особенно необходима в период, когда растительные ткани растут и образуют волокнистые структуры. В тканях в местах плотного соединения клеток их мембраны содержат многочисленные поры, образованные пронизывающими мембрану белками – т.н. коннексонами. Поры прилежащих клеток располагаются друг против друга, так что низкомолекулярные вещества могут перегодить из клетки в клетку – эта химическая система коммуникации координирует их жизнедеятельность. Один из примеров такой координации – наблюдаемое во многих тканях более или менее синхронное деление соседних клеток.

Цитоплазма

В цитоплазме имеются внутренние мембраны, сходные с наружной и образующие органеллы различного типа. Эти мембраны можно рассматривать как складки наружной мембраны; иногда внутренние мембраны составляют единое целое с наружной, но часто внутренняя складка отшнуровывается, и контакт с наружной мембраной прерывается. Однако даже в случае сохранения контакта внутренняя и наружная мембраны не всегда химически идентичны. В особенности различается состав мембранных белков в разных клеточных органеллах.

Структура цитоплазмы

Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другие органоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено. Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами» и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

Эндоплазматический ретикулум

В эукариотической клетке существует система переходящих друг в друга мембранных отсеков (трубок и цистерн), которая называется эндоплазматическим ретикулумом (или эндоплазматическая сеть, ЭПР или ЭПС). Ту часть ЭПР, к мембранам которого прикреплены рибосомы, относят к гранулярному (или шероховатому) эндоплазматическому ретикулуму, на его мембранах происходит синтез белков. Те компартменты, на стенках которых нет рибосом, относят к гладкому (или агранулярному) ЭПР, принимающему участие в синтезе липидов. Внутренние пространства гладкого и гранулярного ЭПР не изолированы, а переходят друг в друга и сообщаются с просветом ядерной оболочки.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи представляет собой стопку плоских мембранных цистерн, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом. Аппарат Гольджи асимметричен — цистерны располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи) содержат наименее зрелые белки, к этим цистернам непрерывно присоединяются мембранные пузырьки — везикулы, отпочковывающиеся от эндоплазматического ретикулума. По-видимому, при помощи таких же пузырьков происходит дальнейшее перемещение созревающих белков от одной цистерны к другой. В конце концов от противоположного конца органеллы (транс-Гольджи) отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки.

Ядро

Ядро окружено двойной мембраной. Очень узкое (порядка 40 нм) пространство между двумя мембранами называется перинуклеарным. Мембраны ядра переходят в мембраны эндоплазматического ретикулума, а перинуклеарное пространство открывается в ретикулярное. Обычно ядерная мембрана имеет очень узкие поры. По-видимому, через них осуществляется перенос крупных молекул, таких, как информационная РНК, которая синтезируется на ДНК, а затем поступает в цитоплазму. Основная часть генетического материала находится в хромосомах клеточного ядра. Хромосомы состоят из длинных цепей двуспиральной ДНК, к которой прикрепляются основные (т.е. обладающие щелочными свойствами) белки. Иногда в хромосомах имеется несколько идентичных цепей ДНК, лежащих рядом друг с другом, – такие хромосомы называются политенными (многонитчатыми). Число хромосом у разных видов неодинаково. Диплоидные клетки тела человека содержат 46 хромосом, или 23 пары. В неделящейся клетке хромосомы прикреплены в одной или нескольких точках к ядерной мембране. В обычном неспирализованном состоянии хромосомы настолько тонки, что не видны в световой микроскоп. На определенных локусах (участках) одной или нескольких хромосом формируется присутствующее в ядрах большинства клеток плотное тельце – т.н. ядрышко. В ядрышках происходит синтез и накопление РНК, используемой для построения рибосом, а также некоторых других типов РНК.

Лизосомы

Лизосомы — это маленькие, окруженные одинарной мембраной пузырьки. Они отпочковываются от аппарата Гольджи и, возможно, от эндоплазматического ретикулума. Лизосомы содержат разнообразные ферменты, которые расщепляют крупные молекулы, в частности белковые. Из-за своего разрушительного действия эти ферменты как бы «заперты» в лизосомах и высвобождаются только по мере надобности. Так, при внутриклеточном пищеварении ферменты выделяются из лизосом в пищеварительные вакуоли. Лизосомы бывают необходимы и для разрушения клеток; например, во время превращения головастика во взрослую лягушку высвобождение лизосомных ферментов обеспечивает разрушение клеток хвоста. В данном случае это нормально и полезно для организма, но иногда такое разрушение клеток носит патологический характер. Например, при вдыхании асбестовой пыли она может проникнуть в клетки легких, и тогда происходит разрыв лизосом, разрушение клеток и развивается легочное заболевание.

Цитоскелет

К элементам цитоскелета относят белковые фибриллярные структуры, расположенные в цитоплазме клетки: микротрубочки, актиновые и промежуточные филаменты. Микротрубочки принимают участие в транспорте органелл, входят в состав жгутиков, из микротрубочек строится митотическое веретено деления. Актиновые филаменты необходимы для поддержания формы клетки, псевдоподиальных реакций. Роль промежуточных филаментов, по-видимому, также заключается в поддержании структуры клетки. Белки цитоскелета составляют несколько десятков процентов от массы клеточного белка.

Центриоли

Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может колебаться для разных организмов от 1 до 3. Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки. Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путём синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей. Центриоли, по-видимому, гомологичны базальным телам жгутиков и ресничек.

Митохондрии

Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий. Внутренний просвет митохондрий, называемый матриксом отграничен от цитоплазмы двумя мембранами, наружной и внутренней, между которыми располагается межмембранное пространство. Внутренняя мембрана митохондрии образует складки, так называемые кристы. В матриксе содержатся различные ферменты, принимающие участие в дыхании и синтезе АТФ. Центральное значение для синтеза АТФ имеет водородный потенциал внутренней мембраны митохондрии. Митохондрии имеют свой собственный ДНК-геном и прокариотические рибосомы, что безусловно указывает на симбиотическое происхождение этих органелл. В ДНК митохондрий закодированы совсем не все митохондриальные белки, большая часть генов митохондриальных белков находятся в ядерном геноме, а соответствующие им продукты синтезируются в цитоплазме, а затем транспортируются в митохондрии. Геномы митохондрий отличаются по размерам: например геном человеческих митохондрий содержит всего 13 генов. Самое большое число митохондриальных генов (97) из изученных организмов имеет простейшее Reclinomonas americana.

Химический состав клетки

Обычно 70–80 % массы клетки составляет вода, в которой растворены разнообразные соли и низкомолекулярные органические соединения. Наиболее характерные компоненты клетки – белки и нуклеиновые кислоты. Некоторые белки являются структурными компонентами клетки, другие – ферментами, т.е. катализаторами, определяющими скорость и направление протекающих в клетках химических реакций. Нуклеиновые кислоты служат носителями наследственной информации, которая реализуется в процессе внутриклеточного синтеза белков. Часто клетки содержат некоторое количество запасных веществ, служащих пищевым резервом. Растительные клетки в основном запасают крахмал – полимерную форму углеводов. В клетках печени и мышц запасается другой углеводный полимер – гликоген. К часто запасаемым продуктам относится также жир, хотя некоторые жиры выполняют иную функцию, а именно служат важнейшими структурными компонентами. Белки в клетках (за исключением клеток семян) обычно не запасаются. Описать типичный состав клетки не представляется возможным прежде всего потому, что существуют большие различия в количестве запасаемых продуктов и воды. В клетках печени содержится, например, 70% воды, 17% белков, 5% жиров, 2% углеводов и 0,1% нуклеиновых кислот; оставшиеся 6% приходятся на соли и низкомолекулярные органические соединения, в частности аминокислоты. Растительные клетки обычно содержат меньше белков, значительно больше углеводов и несколько больше воды; исключение составляют клетки, находящиеся в состоянии покоя. Покоящаяся клетка пшеничного зерна, являющегося источником питательных веществ для зародыша, содержит ок. 12% белков (в основном это запасаемый белок), 2% жиров и 72% углеводов. Количество воды достигает нормального уровня (70–80%) только в начале прорастания зерна.

Методы изучения клетки

Световой микроскоп.

В изучении клеточной формы и структуры первым инструментом был световой микроскоп. Его разрешающая способность ограничена размерами, сравнимыми с длиной световой волны (0,4–0,7 мкм для видимого света). Однако многие элементы клеточной структуры значительно меньше по размерам. Другая трудность состоит в том, что большинство клеточных компонентов прозрачны и коэффициент преломления у них почти такой же, как у воды. Для улучшения видимости часто используют красители, имеющие разное сродство к различным клеточным компонентам. Окрашивание применяют также для изучения химии клетки. Например, некоторые красители связываются преимущественно с нуклеиновыми кислотами и тем самым выявляют их локализацию в клетке. Небольшая часть красителей – их называют прижизненными – может быть использована для окраски живых клеток, но обычно клетки должны быть предварительно зафиксированы (с помощью веществ, коагулирующих белок) и только после этого могут быть окрашены. Перед проведением исследования клетки или кусочки ткани обычно заливают в парафин или пластик и затем режут на очень тонкие срезы с помощью микротома. Такой метод широко используется в клинических лабораториях для выявления опухолевых клеток. Помимо обычной световой микроскопии разработаны и другие оптические методы изучения клетки: флуоресцентная микроскопия, фазово-контрастная микроскопия, спектроскопия и рентгеноструктурный анализ.

Электронный микроскоп.

Электронный микроскоп имеет разрешающую способность ок. 1–2 нм. Этого достаточно для изучения крупных белковых молекул. Обычно необходимо окрашивание и контрастирование объекта солями металлов или металлами. По этой причине, а также потому, что объекты исследуются в вакууме, с помощью электронного микроскопа можно изучать только убитые клетки.

Авторадиография.

Если добавить в среду радиоактивный изотоп, поглощаемый клетками в процессе метаболизма, то его внутриклеточную локализацию можно затем выявить с помощью авторадиографии. При использовании этого метода тонкие срезы клеток помещают на пленку. Пленка темнеет под теми местами, где находятся радиоактивные изотопы.

Центрифугирование.

Для биохимического изучения клеточных компонентов клетки необходимо разрушить – механически, химически или ультразвуком. Высвобожденные компоненты оказываются в жидкости во взвешенном состоянии и могут быть выделены и очищены с помощью центрифугирования (чаще всего – в градиенте плотности). Обычно такие очищенные компоненты сохраняют высокую биохимическую активность.

Клеточные культуры.

Некоторые ткани удается разделить на отдельные клетки так, что клетки при этом остаются живыми и часто способны к размножению. Этот факт окончательно подтверждает представление о клетке как единице живого. Губку, примитивный многоклеточный организм, можно разделить на клетки путем протирания сквозь сито. Через некоторое время эти клетки вновь соединяются и образуют губку. Эмбриональные ткани животных можно заставить диссоциировать с помощью ферментов или другими способами, ослабляющими связи между клетками. Американский эмбриолог Р.Гаррисон (1879–1959) первым показал, что эмбриональные и даже некоторые зрелые клетки могут расти и размножаться вне тела в подходящей среде. Эта техника, называемая культивированием клеток, была доведена до совершенства французским биологом А.Каррелем (1873–1959). Растительные клетки тоже можно выращивать в культуре, однако по сравнению с животными клетками они образуют большие скопления и прочнее прикрепляются друг к другу, поэтому в процессе роста культуры образуются ткани, а не отдельные клетки. В клеточной культуре из отдельной клетки можно вырастить целое взрослое растение, например морковь.

Микрохирургия.

С помощью микроманипулятора отдельные части клетки можно удалять, добавлять или каким-то образом видоизменять. Крупную клетку амебы удается разделить на три основных компонента – клеточную мембрану, цитоплазму и ядро, а затем эти компоненты можно вновь собрать и получить живую клетку. Таким путем могут быть получены искусственные клетки, состоящие из компонентов разных видов амеб. Если принять во внимание, что некоторые клеточные компоненты представляется возможным синтезировать искусственно, то опыты по сборке искусственных клеток могут оказаться первым шагом на пути к созданию в лабораторных условиях новых форм жизни. Поскольку каждый организм развивается из одной единственной клетки, метод получения искусственных клеток в принципе позволяет конструировать организмы заданного типа, если при этом использовать компоненты, несколько отличающиеся от тех, которые имеются у ныне существующих клеток. В действительности, однако, полного синтеза всех клеточных компонентов не требуется. Структура большинства, если не всех компонентов клетки, определяется нуклеиновыми кислотами. Таким образом, проблема создания новых организмов сводится к синтезу новых типов нуклеиновых кислот и замене ими природных нуклеиновых кислот в определенных клетках.

Слияние клеток.

Другой тип искусственных клеток может быть получен в результате слияния клеток одного или разных видов. Чтобы добиться слияния, клетки подвергают воздействию вирусных ферментов; при этом наружные поверхности двух клеток склеиваются вместе, а мембрана между ними разрушается, и образуется клетка, в которой два набора хромосом заключены в одном ядре. Можно слить клетки разных типов или на разных стадиях деления. Используя этот метод, удалось получить гибридные клетки мыши и цыпленка, человека и мыши, человека и жабы. Такие клетки являются гибридными лишь изначально, а после многочисленных клеточных делений теряют большинство хромосом либо одного, либо другого вида. Конечный продукт становится, например, по существу клеткой мыши, где человеческие гены отсутствуют или имеются лишь в незначительном количестве. Особый интерес представляет слияние нормальных и злокачественных клеток. В некоторых случаях гибриды становятся злокачественными, в других нет, т.е. оба свойства могут проявляться и как доминантные, и как рецессивные. Этот результат не является неожиданным, так как злокачественность может вызываться различными факторами и имеет сложный механизм.

www.eurolab.ua

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ ЧЕЛОВЕКА

Клетка — элементарная структурная единица любого живого существа — является основной составляющей нашего организма: в нее входят элементы, необходимые для взаимообмена с внешней средой, предназначение которых состоит в поддержании целостности клетки и получении питательных веществ, а также размножении делением хромосом.

Микроворсинки — тонкие складки цитоплазматической мембраны, которые увеличивают поверхность клетки и принимают участие во взаимообмене веществ с окружающей средой.

Клеточная, или цитоплазматическая, мембрана — полупроницаемая оболочка клетки, через которую осуществлюется взаимообмен структур клетки с внешней средой.

Складчатый эндоплазматический ретикулум — система мембран и микроканалов, в которых размещаются рибосомы.

Вакуоли — ограниченные мембраной полости, служащие для хранения питательных веществ и выделения секрета.

Микрофиламенты — тонкие нити, состоящие из белка, связанные с внутренними протоками в клетке и ответственные за сокращения мышечных волокон.

Гладкий эндоплазматический ретикулум — система мембран и канальцев, которая упрощает транспортировку веществ внутри клетки.

Аппарат Гольджи — совокупность полостей и трубочек, основной задачей которых является преобразование, транспортировка и удаление химических веществ, необходимых для клеточной активности.

Центриоли — трубчатые органеллы, принимающие участие в процессе деления клетки.

Внутриклеточные нити — трубчатые волокна, формирующие тип внутренней формы клетки и отвечающие за ее форму.

Лизосома — крошечная полость, содержащая ферменты и ответственная за расщепление питательных веществ и удаление ненужных клетке структур.

Ядро — сферическое образование, содержащее генетический материал, ответственный за функционирование клетки и передачу наследственных признаков.

Ядрышко — маленькое сферическое тельце в ядре клетки, которое посылает сигналы рибосомам в цитоплазме о необходимости выработки белков.

Ядерная оболочка — оболочка ядра, отделяющая его от цитоплазмы.

Митохондрия — органелла клетки, в которой происходит сжигание питательных веществ и выработка энергии.

Цитоплазма — вещество желеобразной консистенции, заполняющее внутреннюю часть клетки, в котором содержатся питательные вещества, органеллы клетки и клеточное ядро.

Рибосома — органелла в форме зерна, синтезирующая белки.

tardokanatomy.ru

Клетка | Структурные особенности человека

Клетка (cellula) представляет живую систему, состоящую из двух частей — цитоплазмы и ядра, являющихся основой строения, развития и жизнедеятельности всех животных и растительных организмов (рис. 5, 6). Клетки, объединенные с внеклеточными структурами, формируют ткани. Контроль и взаимоотношение клеток, находящихся в составе тканей, устанавливают нервная система и гормоны. Адгезия (слипание) клеток обеспечивает структурное и функциональное единство тканей. Развитие клеточной структуры в филогенезе имело большое значение в эволюции органической жизни. Благодаря клеточной структуре возможны размножение, рост и передача наследственных свойств новым организмам, восстановление органов и тканей (регенерация). Клетки каждой ткани имеют различную форму: пластинок, кубиков, цилиндров, шариков, веретен или вообще переходят без четких границ друг в друга (синцитий). Эти формы чаще изображены из клеток, уплотненных (фиксированных) химическими веществами. В действительности живые клетки имеют неровные контуры с многочисленными выпячиваниями и отростками, которые представляют весьма динамичные образования.

5. Схема субмикроскопического строения фиксированной клетки. 1 — оболочка клетки; 2 — гиалоплазма; 3 — внутриклеточные нити; 4 — липоидные гранулы; 5 — эргастоплазма и в ней: 6 — альфа-цитомембраны; 7— рибосомы; 8 — ядра; 9 — поры в ядерной оболочке; 10 — ядерная оболочка; 11 — ядрышко; 12 — внутриклеточный сетчатый аппарат; 13 — митохондрий; 14—центриоли.

6. Схема строения фиксированной клетки при световой микроскопии. 1 — оболочка клетки; 2 — цитоплазма; 3 — внутриклеточный сетчатый аппарат; 4 — клеточный центр; 5 — митохондрии; 6 — белковые гранулы; 7 — ядро с оболочкой; 8 — глыбки хроматина; 9 — ядрышко;10 — вакуоли; 11 — липоидные гранулы.

Клетка состоит из ядра и цитоплазмы. Ядро (nucleus) имеет шарообразную овоидную форму и содержит хромосомы, которые хорошо выражены в фазе деления клеток и не видны в интерфазных ядрах. В состав ядра входят: а) хроматин, имеющий форму глыбок или нитей. Ядерная дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) локализуется в хроматине и связана только с хромосомами, которые в период митотического деления спирально скручены в хромонемы. В интерфазный период хромосомы расправляются и тончайшие их нити видны только при электронной микроскопии; б) кариолимфа (ядерный сок) — среда, где локализуются разбухшие деспирализованные хромосомы, ядрышки и глобулины; в) ядрышки, синтезирующие рибонуклеиновую кислоту (РНК), которая через поры ядерной оболочки проникает в цитоплазму. Они состоят из гранул рибонуклеопротеида и РНК. Ядрышки исчезают в период деления ядра. В клетках, активно синтезирующих белок, имеются крупные ядрышки с большим содержанием РНК; г) ядерная оболочка, состоящая из двух мембран, пронизанных сквозными отверстиями, через которые кариолимфа сообщается с цитоплазмой.

Большей частью в клетках имеется одно ядро, кроме зрелых эритроцитов, где ядро отсутствует; встречаются клетки с двумя, тремя и сотнями ядер. Функция ядра более активна в период между делениями клетки. Химическая структура ядра состоит из ДНК, РНК, солей Mg, Na, К, Са, предшественников нуклеиновых кислот—нуклеотидов и ядерных белков: а) гистоны, связанные с ДНК; б) глобулины, соединенные с ядерными ферментами нуклеинового обмена и анаэробного гликолиза; в) негистоновые белки, связанные с РНК; г) труднорастворимые белки.

Цитоплазма представляет основу, где располагаются различные органоиды и включения, находящиеся в основном веществе клетки, представляющем бесструктурную глобулярную гиалоплазму.

Органоиды. Микротрубочки представляют трехслойные образования, выполняющие функцию опорных элементов для других органоидов и включений клетки. Рибосомы являются частицами белка, РНК, солей Mg и полиаминов в виде гранул, свободных и прикрепленных к мембране эргастоплазматической сети. Рибосомы синтезируют белки. Эргастоплазматическая (эндоплазматическая) сеть состоит из вакуолизированных элементов разнообразной формы. К наружной мембране этой сети прикреплены гранулы рибосом. Сеть необычайно динамична, легко перестраивается при внешних воздействиях в сферические, мешковидные, пластинчатые образования. Эргастоплазматическая сеть участвует в синтезе протеинов и в проведении возбуждения внутри клетки. Комплекс Гольджи имеет сетевидное строение, располагаясь около ядра и окружая клеточный центр. Представляет собой уплощенные мешочки или цистерны, содержащие продукты секреции эргастоплазматического комплекса. Лизосомы — сферические частицы, содержащие около 12 гидролитических ферментов. Митохондрии имеют форму нитевидных образований, состоящих из двухслойных мембран. В центре митохондрии расположены кристы (гребни), являющиеся производными внутреннего слоя. Митохондрии участвуют в окислении веществ. Клеточный центр располагается около ядра и имеет форму цилиндрических трубочек, названных центриолями. В период митотического деления клеток центриоли ориентируют хромосомы по полюсам клетки.  Специализированными структурами цитоплазмы являются микроворсинки, реснички, жгутики, миофибриллы, нейрофибриллы, тонофибриллы.

Включения. В процессе обмена веществ в клетке откладываются различные вещества типа белковых, липидных, углеводных, пигментных гранул.

www.medical-enc.ru

Понятие о строении и функциях клетки

В строении тела человека важнейшую роль игра» ют клетки, поэтому, приступая к изучению анатомий и физиологии, нужно прежде всего познакомиться о их строением и функциями.

Понятие о клетках возникло в XVII в., когда впервые стали применять с целью научных наблюдений оптические стекла (линзы). Голландец А. Левенгук, который занимался шлифованием стекол, из любви к этому тонкому искусству впервые начал рассматривать мельчайшие живые существа в капле воды. Он создал первый микроскоп и положил основание научной микроскопии. К новой области увлекательных исследований обратились многочисленные ученые. В результате их работ к 30-м годам XIX столетия накопился обширный материал по изучению микроскопического строения живой природы, на основе которого были сделаны чрезвычайно важные выводы. Установлено было, с одной стороны, что существуют простейшие организмы, представленные всего лишь одной клеткой, с другой стороны, выяснилось, что растения и животные, имеющие сложное строение тела, состоят из огромного числа клеток. При этом оказалось, что все клетки, какому бы организму они ни принадлежали, имеют одинаковые законы строения. Отсюда был сделан важнейший вывод, что все живые существа нашей планеты — и растения, и животные — имеют общее происхождение, общие источники развития в процессе эволюции.

Рис. 1.
а — животная клетка; б — растительная клетка. 1 — оболочка; 2 — протоплазма; 3 — ядро.

Строение клетки можно схематически представить следующим образом (рис. 1). Ее основные части составляют протоплазма, ядро и оболочка. Главной частью клетки является протоплазма. По внешнему виду она представляет вязкую, бесцветную прозрачную жидкость. Химический состав ее очень сложен: сюда входят органические вещества — белки, жиры, углеводы, витамины — и неорганические вещества — вода, минеральные соли. По объему вода составляет 95—98% (!) всей массы клетки; вода с растворенными в ней солями составляет среду, в которой протекают все процессы жизнедеятельности клетки. Из органических веществ важнейшую роль играют белки. Именно белковые молекулы обеспечивают в силу особенности своего строения и химических свойств основной жизненный процесс — обмен веществ. Жиры и углеводы служат главным образом энергетическим материалом: за счет их окисления («сгорания») образуется энергия, необходимая для жизни. Структура протоплазмы очень сложна. Рассматривая клетку под микроскопом, можно обнаружить, что в протоплазме имеются некоторые образования, так называемые органоиды (рис. 2), которые подобно органам сложного организма регулируют жизненные процессы.

Рис. 2. Схема строения клетки по данным электронной микроскопии.
1 — околоядерное пространство; 2 — ядро; 3 — ядрышко; 4 — эндоплазматическая сеть; 5 —аппарат Гольджи; 6 — цистерны; 7 — рибосомы; 8 — митохондрии.

Важнейшим регулирующим аппаратом клетки является ее ядро, без которого она не может функционировать полноценно: утрачивает способность к росту и размножению. Особое значение имеют находящиеся в ядре специальные образования — хромосомы. Ученые давно уже связывали с ними важнейшую способность живых организмов передавать по наследству потомству свои основные свойства. Однако только в последние годы удалось выяснить их химическую структуру и принципиальный механизм наследственности. В результате исследований биохимиков и генетиков (ученых, занимающихся наукой о наследственности) доказано, что хромосомы состоят из частиц, называемых генами *. Каждый ген представляет собой как бы шифр определенных свойств организма.

* Слово ген происходит от греческого — «генос» — рождение, род.

www.medical-enc.ru

Анатомия человека — Клетки

Клетка является основной структурной единицей организма. В середине XIX века Т. Шванн создал клеточную теорию. ее основные положения утверждали, что все ткани состоят из клеток, а клетки животных и растений по принципу строения сходны между собой. Деятельность организмов — это совокупность жизнедеятельности всех клеток.  Большое влияние на дальнейшее развитие клеточной теории сделал Р. Вирхов. Он не только свел воедино многочисленные разрозненные факты, но и убедительно показал, что клетки является постоянной структурой и возникают только путем размножения, порождая себе подобные.  Клетка является элементарной единицей всего живого, так как ей присущи все свойства живых организмов: высокая упорядоченность ее структурных элементов, использование внешней энергии для обеспечения жизнедеятельности и поддержания упорядоченности (преодоление энтропии), обмен веществ, рост, размножение, передача биологической информации потомкам, реакция на раздражение, регенерация (восстановление), адаптация (приспособление) к окружающей среде.  Современная клеточная теория включает следующие принципиальные положения:  — Клетки является универсальной элементарной единицей живого;  — Клетки всех организмов сходны по строению, функцией и химическим составом; клетки сохраняют, превращают и реализуют генетическую информацию;  — Клетки размножаются только путем деления исходной (материнской) клетки;  — Многоклеточные организмы являются сложными целостными системами;  — Благодаря деятельности клеток происходит рост, развитие, обмен веществ и энергии в организме.  — Химическая организация клетки. В состав веществ, обеспечивающих жизнедеятельность клетки, входят почти все известные химические элементы, но четыре из них составляют 98% массы клетки. Это — кислород (65-75%), углерод (15-18%), водород (8-10%) и азот (1,5-3%). Другие элементы делятся на макроэлементы (около 1,9%) и микроэлементы (около 0,1%). К макроэлементов относятся: сера, фосфор, хлор, калий, натрий, магний, кальций и железо, к микроэлементов — цинк, медь, йод, фтор, марганец, селен, кобальт и т.д. Несмотря на очень малое содержание, микроэлементы играют важную биологическую роль. Они влияют на обмен веществ, без них невозможна нормальная жизнедеятельность каждой клетки и организма в целом.  — Клетка состоит из неорганических и органических веществ. Из неорганических веществ в клетке преобладает вода (до 80%).Вещества, растворяются в воде (соли, щелочи, кислоты, белки, углеводы, спирты и др.), называются гидрофильными. Гидрофобные вещества (жиры и жироподобные вещества) не растворяются в воде. Есть органические вещества с удлиненными молекулами, у которых один конец гидрофильный, а другой гидрофобный: их называют амфипатичнимы. Примером амфипатичних веществ являются фосфолипиды, которые являются составной частью биологических мембран.  — Неорганические вещества (соли, кислоты, щелочи, положительные и отрицательные ионы) составляют от 1,0 до 1,5% массы клетки. Среди органических веществ преобладают белки (10-20%), жиры или липиды (1-5%), углеводы (0,2-2,0%), нуклеиновые кислоты (1-2%). Содержание низкомолекулярных веществ в клетке не превышает 0,5%.  — Молекула белка является полимером, она состоит из многочисленных единиц (мономеров), которые повторяются. Мономеры белка — аминокислоты (их 20), которые соединяются между собой пептидными связями и образуют полипептидные цепи (первичную структуру белка). Цепь закручивается в спираль — вторичная структура белка.  Белки выполняют важнейшие жизненные функции. В частности, белками являются ферменты (биологические катализаторы), что значительно увеличивают скорость химических реакций в клетке. Белки, входя в состав всех клеточных структур, выполняют пластическую (строительную) функцию. Они образуют клеточный каркас. Движение клеток осуществляют специальные белки (актин, миозин, динеин). Белки обеспечивают транспорт веществ через клеточную мембрану и внутри клетки. Антитела, выполняющие защитную функцию, также являются белками. Наконец, белки являются одним из источников энергии.  Углеводы делятся на моносахариды и полисахариды. Полисахариды также построены из мономеров — моносахаридов. Среди моносахаридов в клетке важнейшими являются глюкоза (содержит 6 атомов углерода) и пентозы (5 атомов углерода). Пентозы входят в состав нуклеиновых кислот. Моносахариды хорошо растворяются в воде, полисахарид малорастворимые. В животных клетках полисахариды представлены гликогеном. Углеводы являются источником энергии. Сложные углеводы, соединенные с белками (гликопротеины) и с жирами (гликолипиды), являются составными клеточных мембран и играют важную роль во взаимодействиях клеток.  К липидов относятся жиры и жироподобные вещества. Молекулы жиров построены из глицерина и жирных кислот. Жироподобные веществами являются холестерин, некоторые гормоны, лецитин. Липиды являются основным компонентом клеточных мембран (описаны ниже), а также важнейшим источником энергии. Например, если при полном окислении 1 г белка или углеводов выделяется 17,6 кДж энергии, то при полном окислении 1 г жира — 38,9 кДж.  Нуклеиновые кислоты являются полимерными молекулами, что образованные из мономеров — нуклеотидов, каждый из которых состоит из пуриновых или пиримидиновых оснований, сахара пентозы и остатка фосфорной кислоты. Во всех клетках есть два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК), отличающиеся между собой по составу азотистых оснований и сахаров. Молекула ДНК состоит из двух разнонаправленных полинуклеотидных цепей, закрученных одна вокруг другой в виде двойной спирали. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания расположены внутри двойной спирали. Азотистые основания обеих цепей соединены между собой комплементарно водородными связями, при этом аденин соединяется только с тимином, а гуанин с цитозином  (А — Т, G — С). Количество гуанина всегда равно количеству цитозина, а количество тимина — количества гуанина Одно кольцо спирали имеет длину 3,4 нм и содержит 10 пар азотистых оснований, а диаметр спирали составляет около 2 нм. ДНК хранит в себе генетическую информацию, которая закодирована последовательностью расположения азотистых оснований. Она определяет специфичность синтезированных клеткой белков, то есть последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Вместе с ДНК дочерним клеткам передается генетическая информация, определяющая все свойства клетки во взаимодействии с условиями среды. ДНК содержится в ядре и митохондриях клеток. Молекула РНК образована только одним полинуклеотидных цепью.  Организм человека состоит примерно из 6 х 1013 клеток. Размеры клеток человека колеблются от нескольких микрометров (например, малые лимфоциты имеют диаметр примерно 7 мкм) до 200 мкм (яйцеклетка). Напомним, что 1 микрометр (мкм) =- 10_6 м, 1 нанометр (нм) = 109 г. Форма клеток разнообразна. Они могут быть шаровидными, овоиднимы, грушевидными, веретенообразных, плоскими, кубическими, призматическими, полигональных, пирамидальными, звездчатыми т.д. Основными функциональными структурами клетки являются ее поверхностный комплекс, цитоплазма и ядро. Поверхностный комплекс состоит из гликокаликса, клеточной мембраны (плазмолемы) и кортикального слоя цитоплазмы. В цитоплазме выделяют гиало-плазму (матрикс, цитозоле), органеллы и включения (рис. 1У Таблицу 2). Основными структурными компонентами ядра является кариолема (кариотека), кариоплазма и хромосомы. Петли некоторых хромосом могут переплетаться, и в этом участке образуется ядрышко. Плазмолема, кариолема и ряд органелл образованные из биологических мембран.

anatomia.ucoz.com

Основы анатомии. Строение клетки организма

 

Наука, занимающаяся изучением строения организма, называется анатомией, а наука, изучающая функции, то есть деятельность как организма в целом, так и отдельных его частей (органов), — физиологией. Знание анатомии и физиологии дает возможность понимать, какие изменения происходят в организме животного под влиянием факторов кормления, содержания, микроклимата и др.

Любой организм состоит из отдельных микроскопических образований, называемых клетками.

Клетка. Состоит из протоплазмы, в состав которой входят цитоплазма и ядро. Снаружи клетка окружена оболочкой. Клетки проявляют все основные свойства живого вещества: между ними и окружающей средой происходит непрерывный обмен веществ, они могут расти и размножаться. Значительно различаются клетки между собой по размерам и форме. Их форма может быть шаровидной, веретенообразной, пирамидообразной и т.д. Некоторые клетки (например, нервные) имеют длинные, различной формы отростки. Размер клеток животных организмов колеблется от 10 до 100 микрометров (1 мкм = 0,001 миллиметра), причем он не зависит от величины животного. Количество клеток в организме исчисляется сотнями миллиардов. Так, в сером веществе головного мозга насчитывают миллиарды нервных клеток.

Цитоплазма — это вязкая бесцветная масса, тяжелее воды. Она содержит органические и неорганические вещества, а также органоиды (рибосомы, митохондрии, эндоплазматическую сеть, лизосомы и др.). Установлено, что лизосомы представляют собой как бы «желудок» клетки, где происходит «переваривание» попадающих в нее питательных веществ. Митохондрии снабжают клетку энергией, а ядро обеспечивает деление ее.

На рибосомах лежит функция воспроизведения тела клетки — веществ, из которых она состоит. Следовательно, между составными частями самой простой единицы (клетки) организма наблюдается строгое распределение функций.

Ядро клетки может существовать только вместе с цитоплазмой. Если его удалить из нее, то это повлечет за собой нарушение обмена веществ в клетке, замедление, а затем и остановку роста. Безъядерная клетка не может восстанавливать свою целостность при повреждении и не может делиться. Чаще всего в клетке имеется одно ядро, но встречаются клетки с двумя и большим числом ядер. Форма ядра округлая, овальная или бобовидная. В большинстве случаев каждому виду клеток присуща своя форма ядра, причем она часто соответствует форме клеток. Величина ядра зависит от количества цитоплазмы. Содержимое ядра (кариоплазма) в большинстве клеток не имеет морфологической структуры. В нем находятся одно или несколько ядрышек. Ядро покрыто оболочкой, в которой имеются поры, что облегчает обмен веществ между цитоплазмой и кариоплазмой. Однако оболочка ядра обладает избирательной способностью, в результате чего одни вещества цитоплазмы свободно проходят через нее в ядро, а другие задерживаются.

Ядро состоит из органических (белок, нуклеиновые кислоты) и неорганических (соли кальция и магния) соединений. В каждом клеточном ядре имеются хромосомы. Хромосомы человека выглядят иначе, чем, допустим, хромосомы мотылька, но везде они несут одну и ту же «службу»— управляют синтезом белка. Именно в хромосомах находится главный «архитектор» синтеза белка — дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). В ДНК закодированы наследственные признаки организма, их несут гены, которых в каждой хромосоме насчитывается сотни и даже тысячи.

Таким образом, клетка имеет довольно сложное строение, в ее состав входят компоненты, которые играют важную роль в жизнедеятельности организма.

Группы однородных клеток образуют ткани. В организме животных различают соединительную, мышечную, костную, нервную и другие ткани. Из отдельных тканей построены органы (например, печень, почки, сердце, селезенка) и целые системы органов движения, кровеносная, дыхательная, пищеварительная, нервная и т. д.).

big-fermer.ru