Все живые существа и организмы на состоят из клеток: растения, грибы, бактерии, животные, люди. Несмотря на минимальный размер, все функции целого организма выполняет клетка. Внутри нее протекают сложные процессы, от которых зависит жизнеспособность тела и работа его органов.
Вконтакте
Структурные особенности
Учёные занимаются изучением особенности строения клетки и принципов ее работы. Детально рассмотреть особенности структуры клетки можно только при помощи мощного микроскопа.
Все наши ткани — кожные покровы, кости, внутренние органы состоят из клеток, которые являются строительным материалом , бывают разных форм и размеров, каждая разновидность выполняет определённую функцию, но основные особенности их строения сходны.
Сначала выясним, что лежит в основе структурной организации клеток . В ходе проведенных исследований ученые установили, что клеточным фундаментом является мембранный принцип. Получается, что все клетки образованы из мембран, которые состоят из двойного слоя фосфолипидов, куда с наружной и внутренней стороны погружены молекулы белков.
Какое свойство характерно для всех типов клеток: одинаковое строение, а также функционал — регулирование процесса обмена веществ, использование собственного генетического материала (наличие и РНК ), получение и расход энергии.
В основе структурной организации клетки выделяются следующие элементы, выполняющие определенную функцию:
- мембрана — клеточная оболочка, состоит из жиров и протеинов. Ее основная задача – отделять вещества, находящиеся внутри, от внешней среды. Структуру имеет полупроницаемую: способна пропускать и оксид углерода;
- ядро – центральная область и главный компонент, отделяется от других элементов мембраной. Именно внутри ядра находится информация о росте и развитии, генетический материал, представленный в виде молекул ДНК, входящих в состав ;
- цитоплазма — это жидкая субстанция, образующая внутреннюю среду, где происходят разнообразные жизненно важные процессы, содержит в себе очень много важных компонентов.
Из чего состоит клеточное содержимое, каковы функции цитоплазмы и ее основных компонентов:
- Рибосома — важнейший органоид, который необходим для процессов биосинтеза белков из аминокислот, белки выполняют огромное количество жизненно важных задач.
- Митохондрии – ещё один компонент, находящийся внутри цитоплазмы. Его можно описать одним словосочетанием – энергетический источник. Их функция заключается в обеспечении компонентов питанием для дальнейшего производства энергии.
- Аппарат Гольджи состоит из 5 – 8 мешочков, которые соединены между собой. Основная задача этого аппарата – передача протеинов в другие части клетки для обеспечения энергетического потенциала.
- Очистку от повреждённых элементов производят лизосомы .
- Транспортировкой занимается эндоплазматическая сеть, по которой белки перемещают молекулы полезных веществ.
- Центриоли отвечают за воспроизводство.
Ядро
Поскольку — клеточный центр, поэтому следует уделить его строению и функциям особое внимание. Данный компонент является важнейшим элементом для всех клеток: содержит наследственные признаки. Без ядра стали бы невозможными процессы размножения и передачи генетической информации . Посмотрите на рисунок, изображающий строение ядра.
- Ядерная оболочка, которая выделена сиреневым цветом, пропускает внутрь нужные веществам и выпускает обратно через поры — маленькие отверстия.
- Плазма представляет собой вязкую субстанцию, в ней находятся все остальные ядерные компоненты.
- ядро размещается в самом центре, имеет форму сферы. Его главная функция – образование новых рибосом.
- Если рассмотреть центральную часть клетки в разрезе, то можно увидеть малозаметные синие переплетения — хроматин, главное вещество, который состоит из комплекса белков и длинных нитей ДНК, несущих в себе необходимую информацию.
Клеточная мембрана
Давайте подробнее рассмотрим работу, строение и функции этого компонента. Ниже представлена таблица, наглядно показывающая важность внешней оболочки.
Хлоропласты
Это ещё один наиважнейший компонент. Но почему о хлоропластах не было упомянуто раньше, спросите вы. Да потому, что этот компонент содержится только в клетках растений. Главное различие между животными и растениями заключается в способе питания: у животных оно гетеротрофное, а у растений автотрофное. Это означает, что животные не способны создавать, то есть синтезировать органические вещества из неорганических – они питаются готовыми органическими веществами. Растения же, напротив, способны осуществлять процесс фотосинтеза и содержат особые компоненты — хлоропласты. Это пластиды зеленого оттенка, содержащие вещество хлорофилл. С его участием энергия света преобразуется в энергию химических связей органических веществ.
Интересно! Хлоропласты в большом объеме сосредоточены главным образом в надземной части растений — зелёных плодах и листьях.
Если вам зададут вопрос: назовите важную особенность строения органических соединений клетки, то ответ можно дать следующий.
- многие из них содержат атомы углерода, которые обладают различными химическими и физическими свойствами, а также способны соединяться друг с другом;
- являются носителями, активными участниками разнообразных процессов, протекающих в организмах, либо являются их продуктами. Имеются ввиду гормоны, разные ферменты, витамины;
- могут образовывать цепи и кольца, что обеспечивает многообразие соединений;
- разрушаются при нагревании и взаимодействии с кислородом;
- атомы в составе молекул объединяются друг с другом с помощью ковалентных связей, не разлагаются на ионы и потому медленно взаимодействуют, реакции между веществами протекают очень долго — по нескольку часов и даже дней.
Строение хлоропласт
Ткани
Клетки могут существовать по одной, как в одноклеточных организмах, но чаще всего они объединяются в группы себе подобных и образуют различные тканевые структуры, из которых и состоит организм. В теле человека существует несколько видов тканей:
- эпителиальная – сосредоточена на поверхности кожных покровов, органов, элементов пищеварительного тракта и дыхательной системы;
- мышечная — мы двигаемся благодаря сокращению мышц нашего тела, осуществляем разнообразные движения: от простейшего шевеления мизинцем, до скоростного бега. Кстати, биение сердца тоже происходит за счёт сокращения мышечной ткани;
- соединительная ткань составляет до 80 процентов массы всех органов и играет защитную и опорную роль;
- нервная — образует нервные волокна. Благодаря ей по организму проходят различные импульсы.
Процесс воспроизводства
На протяжении всей жизни организма происходит митоз – так называют процесс деления, состоящий из четырёх стадий:
- Профаза . Две центриоли клетки делятся и направляются в противоположные стороны. Одновременно с этим хромосомы образуют пары, а оболочка ядра начинает разрушаться.
- Вторая стадия получила название метафазы . Хромосомы располагаются между центриолями, постепенно внешняя оболочка ядра полностью исчезает.
- Анафаза является третьей стадией, на протяжении которой продолжается движение центриолей в противоположном друг от друга направлении, а отдельные хромосомы также следуют за центриолями и отодвигаются друг от друга. Начинает сжиматься цитоплазма и вся клетка.
- Телофаза – окончательная стадия. Цитоплазма сжимается до тех пор, пока не появятся две одинаковые новые клетки. Формируется новая мембрана вокруг хромосом и появляется одна пара центриолей у каждой новой клетки.
Интересно! Клетки у эпителия делятся быстрее, чем у костной ткани. Все зависит от плотности тканей и других характеристик. Средняя продолжительность жизни основных структурных единиц составляет 10 дней.
Строение клетки. Строение и функции клетки. Жизнь клетки.
Вывод
Вы узнали каково строение клетки — самой важной составляющей организма. Миллиарды клеток составляют удивительно мудро организованную систему, которая обеспечивает работоспособность и жизнедеятельность всех представителей животного и растительного мира.
«Ячейка жизни» – так называют живую клетку. И это вполне справедливо: именно появление живой клетки можно считать «точкой отсчёта» в истории жизни. Сам по себе белок или нуклеиновая кислота – ещё не жизнь, даже их «встречу» не всегда можно считать жизнью (скажем, в отношении вирусов никто не берётся утверждать с уверенностью, что они живые, хотя и белок, и нуклеиновая кислота у них есть. Но как только появилась структура, не только состоящая из органических веществ и отделённая от внешнего мира, но и поглощающая из него какие-то вещества и перерабатывающая их в иные с выделением энергии, воспроизводящая самоё себя – тут мы уже можем говорить о жизни, поскольку здесь есть два её основополагающих признака: обмен веществ и размножение. Элементарной единицей жизни является клетка.
В ходе эволюции клетки объединялись, образовав со временем многоклеточные организмы. Одним из таких организмов является человек. Сколько клеток включает в себя наше тело?
Но в том-то и дело, что дать на этот вопрос точный ответ не может никто! Во-первых, число их постоянно меняется – одни погибают, другие делятся… одних только клеток кишечного эпителия ежедневно погибает около 70 тысяч! После 25 лет неуклонно сокращается количество клеток головного мозга.
Во-вторых, число клеток в человеческом организме огромно – и это тоже существенным образом затрудняет их подсчёт, ведь дело приходится иметь с числами поистине астрономическими!
Наконец, количество клеток различается от особи к особи (естественно, у младенца оно будет одним, у взрослого человека – другим и т.п.).
Итак, точно указать количество клеток, составляющих человеческий организм, невозможно, однако же некоторые приблизительные подсчёты всё-таки сделаны. Приблизительное их количество составляет десять в двенадцатой степени, или сто триллионов (вот уж поистине тот случай, когда число лучше привести прописью – иначе можно утонуть в нулях!).
Клетки нашего организма поражают не только числом, но и разнообразием. Скажем, наши нервные клетки человека отличаются от его же мышечных клеток сильнее, чем человеческие мышечные клетки от аналогичных кошачьих. Количество некоторых видов клеток «задано» изначально – например, после рождения уже не увеличивается число нервных клеток мозга. У женщины не возникают новые яйцеклетки – только созревают те, что возникли во внутриутробном периоде (дамы, не желающие отказаться от рюмки и сигареты во время беременности, это сказано для вас! Если вы сейчас повредите яйцеклетки вашей дочери, потом это уже нельзя будет исправить, ведь новых яйцеклеток не будет!).
С другой стороны, есть клетки, которые живут считанные дни – а затем им на смену приходят новые. Таковы, например, клетки крови, кишечного эпителия. Именно по обновлению таких клеток в первую очередь «бьёт» радиация, и потому при радиоактивном поражении бывает т.н. «фаза ходячего трупа»: первые симптомы лучевой болезни схлынули, человек вполне хорошо себя чувствует – но он уже обречён, организм ещё «выезжает» на имеющихся клетках – но они постепенно вырабатывают ресурс, а новые им на смену не приходят, и когда эти клетки закончатся – впереди будет только мучительная смерть…
Строение клеток тоже разнообразно. Некоторые из них в процессе эволюции утратили какие-то органеллы – например, эритроциты лишены ядра (оно бы у них только занимало лишнее место). У других клеток функции между их частями распределились самым неожиданным образом: так, обычно функция оболочки сводится к отделению клетки от внешнего мира и защите, а вот у нервных клеток (нейронов) оболочка – главное «действующее лицо», именно она генерирует электрические импульсы, передаваемые по нейронам!
Различаются клетки и по размеру. Примечательно, что «рекордсменами» с «обоих концов» в этом плане оказываются половые клетки: женские клетки (яйцеклетки) – самые крупные, мужские (сперматозоиды) – самые мелкие…
Впрочем, о клетках человеческого тела можно говорить бесконечно, особенно если учесть, что и сегодня о них известно далеко не всё.
Если внимательно изучить организм человека, появится понимание, что его образуют самые разные и важные части. Все эти компоненты объединяет одна общая черта: они состоят из клеток. Клетки представляют собой крошечные строительные блоки жизни. Большинство из них так малы, что их можно увидеть только через микроскоп.
Какого они размера?
Клетки различаются по размеру в зависимости от их типа и функций. Человеческое тело, например, имеет около 200 различных типов клеток. Средняя клетка будет иметь объем всего четыре миллиардных доли кубического сантиметра при весе в один нанограмм!
Учитывая такой крошечный размер, в теле человека должно быть много клеток, но подсчитать точное количество просто невозможно. Во-первых, их нельзя видеть! Что еще более важно, клеток просто слишком много.
Ученые, однако, воспользовались некоторыми продвинутыми методами математики, чтобы вычислить то, что они считают показателем среднего количества клеток в обычном человеческом теле.
Как они могли это сделать?
Некоторые специалисты пытались оценить количество клеток в человеческом организме на основе веса средней клетки и веса среднего человеческого тела. Делая такую простую арифметику, удалось достигнуть результата - около 70 триллионов клеток!
Другие ученые попытались оценить количество клеток в организме человека, основываясь на объеме средней клетки и объеме среднестатистического человеческого организма. Расчеты, основанные на объеме, дали оценку примерно в 15 триллионов клеток. Вот такая получилась разница между двумя оценками.
Проведя более сложные эксперименты, ученые поняли, что различные типы клеток отличаются плотностью и размером. Чтобы получить наиболее точный расчет, команда специалистов решила изучить объем и плотность каждого типа клеток в организме. Например, их исследования показали, что среднее человеческое тело имеет 50 миллиардов жировых клеток и два миллиарда клеток сердечной мышцы. Это очень большое количество, но красных кровяных клеток гораздо больше, около 20-30 триллионов !
И каков общий итог?
Ученые пришли к выводу, что в среднем человеческое тело содержит около 37,2 триллионов клеток! Конечно, конкретное тело будет иметь больше или меньше клеток, чем полученная цифра, в зависимости от размера по сравнению со средними показателями человека. Тем не менее, это хорошая отправная точка для оценки количества клеток в нашем теле!
Каждый день у нас выпадают волосы, но при этом мы, как правило, не лысеем; обрезаем ногти, но они все равно отрастают. Мы удаляем омертвевшие клетки кожи, чтобы придать ей гладкость и сияние, проводим процедуры, запускающие процесс регенерации кожного покрова.
Все это возможно благодаря способности организма к обновлению. Вам наверняка приходилось слышать, что человеческий организм полностью обновляется каждые 7 лет, то есть по окончанию данного периода Вы становитесь другим человеком, ведь каждая клетка Вашего тела замещается новой.
Звучит потрясающе! Но так ли это на самом деле и почему же мы, несмотря на обновление организма, продолжаем стареть ?.
Обновление организма: у каждой клетки свой «срок службы»
Действительно, срок существования отдельных клеток человеческого организма ограничен. После истечения данного срока, клетки умирают, а их место занимают новые. Организм взрослого человека состоит из огромного количества клеток - примерно 50-75 триллионов - и каждый тип клеток имеет свой «срок службы».
После смерти человека не все клетки умирают сразу - некоторым из них для этого требуется несколько минут, другим - часов, третьим - день. Скорость отмирания клеток - один из факторов, который используется для определения причины и времени смерти человека.
Скорость отмирания клеток - один из факторов, который используется для определения причины и времени смерти человека.
Ниже сайт рассмотрит:
- примерное время обновления различных клеток, тканей и органов организма;
- почему мы стареем.
С какой скоростью происходит обновление клеток организма
Ниже приведены примерные темпы обновления клеток человеческого организма:
1. Красные кровяные тельца (эритроциты), переносящие кислород, живут около четырех месяцев.
2. Срок жизни белых кровяных телец в среднем составляет чуть больше года. При этом наиболее многочисленная группа лейкоцитов - нейтрофилы - живут всего пару часов, эозинофилы - 2-5 дней.
3. Тромбоциты живут около 10 дней.
4. Лимфоциты же обновляются со скоростью 10 000 клеток в секунду.
5. Клетки эпидермиса обновляются примерно каждые 10-30 дней недели, кожа восстанавливается в 4 раза быстрее после незначительных травм.
6. «Возраст» волос на голове может достигать 6 - 7 лет. Ежедневно волосы на голове отрастают примерно на 0,5 мм. Волосы на других частях тела - примерно на 0,27 мм в день. Брови обновляются каждые 64 дня.
7. Поверхность роговой оболочки глаза покрыта тонким слоем клеток, которые постоянно обновляются за 7-10 дней. Клетки сетчатки не обновляются, как и хрусталик глаза, потому возрастное ухудшение зрения - распространенная проблема. Однако специалисты занимаются разработкой методов регенерации сетчатки при помощи стволовых клеток.
8. Клетки эпителия тонкого кишечника обновляются каждые 2-4 дня, толстой кишки - примерно каждые 4 дня, слизистой оболочки желудка - около 5 дней.
9. Клетки в коре головного мозга, насколько известно на сегодняшний день, не способны к регенерации, в отличие от нейронов гиппокампа. Поврежденные нервные клетки могут в определенной степени восстанавливаться, если тело нейрона не повреждено.
10. Скорость регенерации нервов после травм составляет примерно 2-3 мм в день.
11. Средний возраст жировой клетки - 8 лет. Каждый год 10% жировых клеток заменяются новыми.
12. Обновление клеток печени занимает примерно 300-500 дней. Человеческая печень обладает отличной способностью к регенерации. Если удалить 70% данного органа, он восстановится до нормальных размеров всего за пару месяцев. Хирурги удаляли даже 90% печени, однако восстановление в данном случае было неполным.
13. Клеткам почек и селезенки для обновления требуется 300-500 дней.
14. Ногти отрастают примерно на 3,5 мм ежемесячно, хотя ноготь на мизинце растет медленнее остальных. Ногти на ногах растут со скоростью около 1,6 мм в месяц, быстрее всего отрастает ноготь на большом пальце.
15. Сердце - один из самых медленно регенерирующихся органов человеческого тела. У 25-летнего человека ежегодно обновляется всего 1 процент клеток сердца, с возрастом эта цифра снижается. За всю жизнь обновляется меньше половины клеток сердца.
Сердце - один из самых медленно регенерирующихся органов человеческого тела.
16. Вкусовые сосочки на языке обновляются каждые 10 дней.
17. Кончики пальцев могут частично регенерироваться после травм. Наилучшие результаты наблюдаются у детей через несколько месяцев после травмы. Для восстановления кончиков пальцев необходимо незатронутое ногтевое ложе. Новый кончик пальца чувствителен, на нем есть отпечаток.
18. Слизистая оболочка бронхиол обновляется каждые 2-10 дней.
19. Микроскопические воздушные мешочки - альвеолы - обновляются за 11-12 месяцев, а поверхностные клетки легких - за 2-3 недели.
20. Мышечные клетки - «долгожители», поскольку срок их жизни - 15 лет.
21. Клетки скелета обновляются постоянно, но довольно медленно - 10% за год, а для полной замены клеток скелета требуется около 10 лет.
Почему же, несмотря на обновление организма, мы стареем
Факт обновления организма был установлен еще в начале 50-х годов в ходе наблюдения за движениями объектов с внедренными в них радиоактивными атомами. Джонас Фрисен, молекулярный биолог из Швеции, занимался изучением обновления организма при помощи измерения уровня радиоактивного углерода-14.
Он обнаружил, что каждые 7-10 лет на смену большинству клеток организма приходят новые. Конечно, данная цифра условна, принимая во внимание скорость обновления, к примеру, клеток сердца и скелета или отсутствие способности к регенерации определенных нейронов, клеток сетчатки, хрусталика, ооцитов.
Триллионы клеток в человеческом теле встречаются во всех формах и размерах. Эти крошечные структуры являются основной . Клетки формируют ткани органов, которые образуют системы органов, работающих вместе для поддерживания жизнедеятельности организма.
В теле есть сотни различных типов клеток, и каждый тип подходит для той роли, которую он выполняет. Клетки пищеварительной системы, к примеру, отличаются по структуре и функции от клеток костной системы. Независимо от различий, клетки тела зависят друг от друга, прямо или косвенно, чтобы организм функционировал как единое целое. Ниже приведены примеры различных типов клеток в организме человека.
Стволовые клетки
Стволовые клетки являются уникальными клетками организма, поскольку они неспециализированы и обладают способностью развиваться в специализированные клетки для определенных органов или тканей. Стволовые клетки способны к многоразовому делению, чтобы пополнить и восстановить ткань. В области исследований стволовых клеток ученые пытаются использовать преимущества возобновляемых свойств, применяя их в создании клеток для восстановления тканей, трансплантации органов и лечения болезней.
Костные клетки
Кости являются типом минерализованной соединительной ткани и основным компонентом скелетной системы. Костные клетки образуют кость, которая состоит из матрицы минералов коллагена и фосфата кальция. В организме есть три основных типа костных клеток. Остеокласты представляют собой крупные клетки, которые разлагают кости для резорбции и ассимиляции. Остеобласты регулируют минерализацию кости и производят остеоид (органическое вещество костной матрицы). Остеобласты созревают для образования остеоцитов. Остеоциты помогают в формировании кости и поддерживают баланс кальция.
Клетки крови
От транспортировки кислорода по всему телу до борьбы с инфекцией, клетки жизненно важны для жизни. Есть три основных типа клеток в крови - это эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Эритроциты определяют тип крови и также ответственны за транспортировку кислорода в клетки. Лейкоциты являются клетками иммунной системы, которые разрушают и обеспечивают иммунитет. Тромбоциты помогают сгущать кровь и предотвращают чрезмерную потерю крови из поврежденных кровеносных сосудов. Клетки крови продуцируются костным мозгом.
Мышечные клетки
Мышечные клетки образуют мышечную ткань, что важно для телесного движения. Скелетная мышечная ткань прикрепляется к костям, способствуя движению. Скелетные мышечные клетки покрыты соединительной тканью, которая защищает и поддерживает пучки мышечных волокон. Сердечные мышечные клетки образуют непроизвольную сердечную мышцу. Эти клетки помогают в сокращении сердца и соединяются друг с другом посредством интеркалированных дисков, позволяющих синхронизировать сердечный ритм. Гладкая мышечная ткань не стратифицирована как сердечная или скелетная мышцы. Гладкая мышца - непроизвольная мышца, которая образует полости тела и стенки многих органов (почек, кишечника, кровеносных сосудов, дыхательных путей легких и т.д.).
Жировые клетки
Жировые клетки, также называемые адипоцитами, являются основным клеточным компонентом жировой ткани. Адипоциты содержат триглицериды, которые могут быть использованы для получения энергии. Во время хранения жира, жировые клетки набухают и приобретают круглую форму. Когда жир используется, эти клетки уменьшаются в размерах. Жировые клетки также обладают эндокринной функцией, поскольку они продуцируют гормоны, влияющие на метаболизм половых гормонов, регуляцию кровяного давления, чувствительность к инсулину, хранение или использование жиров, свертывание крови и сигнализацию клеток.
Клетки кожи
Кожа состоит из слоя эпителиальной ткани (эпидермиса), который поддерживается слоем соединительной ткани (дермы) и подкожным слоем. Самый внешний слой кожи состоит из плоских эпителиальных клеток, которые плотно укомплектованы вместе. Кожа защищает внутренние структуры организма от повреждений, предотвращает обезвоживание, действует как барьер против микробов, сохраняет жир, вырабатывает витамины и гормоны.
Нервные клетки (нейроны)
Клетки нервной ткани или нейроны являются основной единицей нервной системы. Нервы осуществляют передачу сигналов между мозгом, спинным мозгом и органами тела посредством нервных импульсов. Нейрон состоит из двух основных частей: тело клетки и нервные процессы. Тело центральной клетки включает нейронное , ассоциированную и . Нервные процессы - это «пальцеобразные» проекции (аксоны и дендриты), простирающиеся от клеточного тела и способны проводить или передавать сигналы.
Эндотелиальные клетки
Эндотелиальные клетки образуют внутреннюю оболочку сердечно-сосудистой системы и структур лимфатических систем. Эти клетки составляют внутренний слой кровеносных сосудов, лимфатических сосудов и органов, включая мозг, легкие, кожу и сердце. Эндотелиальные клетки ответственны за ангиогенез или создание новых кровеносных сосудов. Они также регулируют движение макромолекул, газов и жидкости между кровью и окружающими тканями, а также помогают регулировать кровяное давление.
Половые клетки
Раковые клетки
Рак является результатом развития аномальных свойств в нормальных клетках, что позволяет им неконтролируемо делиться и распространяться в других местах организма. Развитие может быть вызвано мутациями, которые происходят от таких факторов, как химикаты, радиация, ультрафиолетовое излучение, ошибки репликации или вирусная инфекция. Раковые клетки теряют чувствительность к сигналам против роста, быстро размножаются и утрачивают способность проходить .
