• en
  • ru

Введение. Клетка

Введение
Анатомия человека принадлежит к биологическим наукам и представляет собой науку, изучающую происхождение, развитие, внешнее и внутреннее строение, функциональные особенности живого человека. Она ставит своей задачей описание формы, макроскопического строения, топографии органов с учётом половых, индивидуальных, конституциональных особенностей организма, а также филогенетических и онтогенетических моментов развития. Изучение строения человека проводится с позиций целостного организма. Анатомия привлекает и данные антропологии — науки о человеке, которая рассматривает у человека не только возрастные, половые и индивидуальные особенности, но и расовые, этнические, профессиональные, изучает социальные влияния, выясняет факторы, определяющие историческое развитие человека. Таким образом, биология рассматривает человека с эволюционных позиций.
Анатомия человека имеет важное прикладное значение для медицины. Вместе с гистологией (наукой о тканях), физиологией, биохимией и другими дисциплинами она составляет основу теоретических знаний в подготовке врача. Выдающийся физиолог И. П. Павлов отметил, что, только познав строение и функции органов, мы можем правильно понять причины болезней и возможности их ликвидации. Без знания строения человека невозможно понять изменения, вызванные болезнью, установить локализацию патологического процесса, провести хирургические вмешательства, а, следовательно, правильно диагностировать заболевания и лечить больных.
Термин “анатомия” происходит от древнегреческого слова, которое переводится, как «рассекаю, расчленяю». Анатомия — это наука, изучающая строение организма, его органов, тканей, клеток. Она тесно связана с физиологией — наукой, изучающей функции целостного организма, отдельных клеток, органов и их систем.
Организм человека состоит из клеток, тканей, органов и систем. В целом организме выделение системы органов сугубо условно, так как функционально все системы взаимосвязаны. Система органов представляет совокупность многих органов, развивающихся из общего зачатка, выполняющих общую функцию и топографически взаимосвязанных.
Клетка
Цитология (греч. “цитос” – клетка, “логос” – наука) – наука изучающая строение, основные функции и роль клетки. А так же цитология изучает строение и химический состав клеток, внутриклеточные структуры и их функции, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, адаптацию клеток к условиям окружающей среды. Она имеет самые тесные связи с биологическими науками, например с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой.
Цитология – достаточно молодая наука, ее возраст всего около 100 лет, хотя термин “клетка” известен уже более 300 лет. В середине XVII в. Р. Гук, рассматривая тонкий срез пробки с помощью микроскопа увидел, что пробка состоит из маленьких ячеек – клеток. Тогда он впервые за всю историю человечества применил термин “клетка”.

Современная клеточная – теория включает следующие положения:
• Клетка – является основной единицей строения и развития всех живых организмов;
• Клетки всех организмов сходны (гомологичны ) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ как одноклеточных, так и многоклеточных;
• Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки на несколько одинаковых дочерних клеток;
• В сложных многоклеточных организмах клетки сгруппированы по выполняемой ими функции и образуют ткани. Из тканей же состоят все органы организма, которые тесно связаны между собой и подчинены гуморальным и нервным системам регуляции.
• вне клетки жизнь существовать не может.

Строение и функции оболочки клетки
Клетка каждого из организмов, представляет собой целостную живую систему, которая состоит из трех неразрывно связанных между собой частей:
а) Оболочка клетки
Оболочка клетки напрямую взаимодействует с внешней средой и с соседними клетками (в многоклеточных организмах). Она состоит из наружного слоя и плазматической мембраны. Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает безопасность. Хотя клеточная стенка довольно плотная, но через ее стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ. Поверхностный слой клеток очень тонкий, эластичный. Его нельзя увидеть в световой микроскоп и состоит он из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой клеток получил название гликокаликс . Гликокаликс выполняет прежде всего функцию непосредственной связи клеток с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Образование гликокаликса, так же как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток.

Плазматическая мембрана. Под гликокаликсом и клеточной стенкой плазматическая мембрана, граничащая непосредственно с цитоплазмой.
В состав плазматической мембраны входят липопротеиды (жиробелки). Расположены они упорядочено и соединены друг с другом химическими связями. По современным представлениям молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют, так называемый, билипидный слой. Молекулы белков располагаются в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину.
Плазматическая мембрана (плазмолема) выполняет много важных функций, от которых завидят жизнедеятельность клеток: барьерная функция, скелет клетки, который придает ей определенную структуру. Одной из главных функций является транспорт веществ через мембрану. Так, в клетку поступают ионы гормоны аминокислоты (не белки), углеводы, жиры, а выводятся продукты синтеза и продукты жизнедеятельности клетки. Транспорт происходит при участии белков, из-за градиента концентрации и др.
В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность, хотя есть соединения с помощью щели (синапсы у животных).
На поверхности многих клеток животных, например различных эпителиев, находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной, – микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится на поверхности клеток кишечника, где происходит интенсивное переваривание и всасывание пищи.

Фагоцитоз. Крупные молекулы органических веществ, например белков и полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцита (греч. “фагео” – пожирать). В фагоците непосредственное участие принимает плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и окружает частицу, которая в “мембранной упаковке” погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль и в ней перевариваются поступившие в клетку органические вещества.

Цитоплазма. Отграниченная от внешней среды плазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазме располагаются ядро и различные органоиды. Ядро, в норме, располагается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразные включения – продукты клеточной деятельности, вакуоли. В составе основного вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основные процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной живой системы.

Эндоплазматическая сеть. Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Известны два ее типа – гранулярная и гладкая. На мембранах каналов и полостей гранулярной сети располагается множество мелких округлых телец – рибосом, которые придают мембранам шероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несут рибосом на своей поверхности.
Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети – участие в синтезе белка, который осуществляется в рибосомах.
На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются в каналах и полостях, а затем транспортируются к различным органоидам клетки, где потребляются или накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений. Эндоплазматическая сеть связывает между собой основные органоиды клетки.

Рибосомы. Рибосомы обнаружены в клетках всех организмов. Это микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.
В одной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либо на мембранах гранулярной эндоплазматической сети, либо свободно лежат в цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК. Функция рибосом – это синтез белка. Синтез белка – сложный процесс, который осуществляется не одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой. Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостях эндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидам и участкам клетки, где они потребляются. Эндоплазматическая сеть и рибосомы, расположенные на ее мембранах, представляют собой единый аппарат биосинтеза и транспортировки белков.

Митохондрии. В цитоплазме большинства клеток животных и растений содержатся мелкие тельца (0,2-7 мкм) – митохондрии (греч. “митос” – нить, “хондрион” – зерно, гранула).
Митохондрии хорошо видны в световой микроскоп, с помощью которого можно рассмотреть их форму, расположение, сосчитать количество. Оболочка митохондрии состоит из двух мембран – наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внутренняя мембрана, напротив, образует многочисленные складки, которые направлены в полость митохондрии. Складки внутренней мембраны называют кристами (лат. “криста” – гребень, вырост) Число крист неодинаково в митохондриях разных клеток. Их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен, причем особенно много крист в митохондриях активно функционирующих клеток, например мышечных.
Митохондрии называют “силовыми станциями” клеток” так как их основная функция – синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой универсальный источник энергии, необходимый для осуществления процессов жизнедеятельности клетки и целого организма.
Новые митохондрии образуются делением уже существующих в клетке митохондрий.

Аппарат Гольджи. Во многих клетках животных, например в нервных, он имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и расположенные группами (по 5-10); крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей . Все эти элементы составляют единый комплекс.
Аппарат Гольджи выполняет много важных функций. По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической деятельности клетки – белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала накапливаются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме. Еще одна важная функция этого органоида заключается в том, что на его мембранах происходит синтез жиров и углеводов (полисахаридов), которые используются в клетке и которые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата Гольджи происходят обновление и рост плазматической мембраны.

Лизосомы. Представляют собой небольшие округлые тельца. От Цитоплазмы каждая лизосома отграничена мембраной. Внутри лизосомы находятся ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
К пищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы, сливаются с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль, внутри которой находится пищевая частица, окруженная ферментами лизосом. Вещества, образовавшиеся в результате переваривания пищевой частицы, поступают в цитоплазму и используются клеткой.
Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Образование новых лизосом происходит в клетке постоянно. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, как и всякие другие белки синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Затем эти ферменты поступают по каналам эндоплазматической сети к аппарату Гольджи, в полостях которого формируются лизосомы. В таком виде лизосомы поступают в цитоплазму.

Клеточный центр. В клетках животных вблизи ядра находится органоид, который называют клеточным центром. Основную часть клеточного центра составляют два маленьких тельца – центриоли, расположенные в небольшом участке уплотненной цитоплазмы. Каждая центриоль имеет форму цилиндра длиной до 1 мкм. Центриоли играют важную роль при делении клетки; они участвуют в образовании веретена деления.

Клеточные включения. К клеточным включениям относятся углеводы, жиры и белки. Все эти вещества накапливаются в цитоплазме клетки в виде капель и зерен различной величины и формы. Они периодически синтезируются в клетке и используются в процессе обмена веществ.

Ядро. Каждая клетка одноклеточных и многоклеточных животных, а также растений содержит ядро. Форма и размеры ядра зависят от формы и размера клеток. В большинстве клеток имеется одно ядро, и такие клетки называют одноядерными. Существуют также клетки с двумя, тремя, с несколькими десятками и даже сотнями ядер. Это – многоядерные клетки.
Ядерный сок – полужидкое вещество, которое находится под ядерной оболочкой и представляет внутреннюю среду ядра.

Химический состав клетки. Неорганические вещества
Атомный и молекулярный состав клетки. В микроскопической клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке,- одно из основных условий ее жизни, развития и функционирования.
Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира.
Содержание химических элементов в клетке
Кислород 65-75 % Кальций 0,04-2,00%
Углерод 15-16 % Магний 0,02-0,03 %
Водород 8-10 % Натрий 0,02-0,03 %
Азот 1,5-3,0 % Железо 0,01-0,015 %
Фосфор 0,2-1,0 % Цинк 0,0003 %
Калий 0,15-0,4 % Медь 0,0002 %
Сера 0,15-0,2 % Йод 0,0001%
Хлор 0,05-0,1 % Фтор 0,0001 %

Из 109 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство. Особенно велико содержание в клетке четырех элементов – кислорода, углерода, азота и водорода. В сумме они составляют почти 98% всего содержимого клетки. Следующую группу составляют восемь элементов, содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Это сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо. В сумме они составляют 1.9%. Все остальные элементы содержатся в клетке в исключительно малых количествах (меньше 0,01%). На атомном уровне различий между химическим составом органического и не органического мира нет. Различия обнаруживаются на более высоком уровне организации – молекулярном.