Оргинизм человека Оргинизм человека Оргинизм человека Оргинизм человека Главная страница



ru - de - ua - by fr - es - en

Клетка

Вся живая материя состоит из клеток. Эти элементарные живые системы, мельчайшие структурно-функциональные единицы тела, выполняют все основные процессы его жизнеобеспечения.

Представьте себе, что вы отдыхаете на морском побережье. Возьмите в руку горсть песка. Сколько там песчинок? Сотни, тысячи? Пожалуй, их не сосчитать. А сколько песчинок было бы в сделанной из песка фигуре человека? Трудно даже представить.

Как и песочная фигура, тело человека состоит из крошечных кирпичиков -клеток. Они куда меньше песчинок: увидеть их можно только под микроскопом. Клетки нашего тела не похожи друг на друга величиной, цветом и формой. У большинства из них под тонкой оболочкой содержится прозрачное вещество, похожее на желе, а в нем - еще меньшие внутренние структуры, т. н. органоиды. Величина, форма клетки, а также типы имеющихся в ней органоидов зависят от функций, выполняемых ею в организме для поддержания его четкой и бесперебойной работы.

Из клеток состоят не только люди, но и все животные, растения и другие живые организмы. Собственно, клетка есть наименьшая структурно-функциональная единица живой материи. Некоторые простейшие животные состоят всего из одной клетки, например, амеба. В маленькой личинке - несколько тысяч клеток, в выросшем из нее насекомом - несколько миллионов, а в человеке - страшно подумать! - более 50 000 000 000 000 (т. е. миллионов миллионов) клеток.


Что же это за кирпичики?

Обычная животная клетка (у растений клетки немного другие) окружена тонкой мембраной из плазмы и содержит желеобразную цитоплазму с десятком различных органоидов. Клетку человека лучше рассмотреть на примере клетки печени.

Каждая клетка печени (т. н. гепатоцит) имеет ширину от 10 до 20 микронов (1 микрон - одна сотая миллиметра) и содержит все основные органоиды. Гепатоцит отвечает за сложные химические реакции, связанные с перевариванием пищи и усвоением питательных веществ.

Красная клетка крови имеет другую структуру и вообще лишена органоидов. Ее название - эритроцит (названия многих клеток заканчиваются на "-цит", а наука о клетках именуется цитологией), формой она напоминает пончик, размер - всего 2 микрона, а задача - переносить кислород от легких к тканям.


Обновление клеток

В нашем теле находятся десятки различных видов клеток. Похожие на пауков остеоциты формируют наши кости, хрящи в суставах состоят из хондроцитов, а мышечные клетки соединяются в гигантские цепочки до 30 см в длину при толщине в волос. Легкие, сердечная мышца, мозг и нервы также сделаны из разных типов клеток.

В течение всей жизни у человека сохраняется одинаковый набор типов клеток, но не самих клеток. Клетки большинства типов имеют ограниченный срок жизни. Белая клетка крови (лейкоцит), борясь с инфекцией, проживет всего несколько часов, а клетка кожного покрова - месяц.

Эритроцит в среднем живет до 4 месяцев, затем стареет, меняет форму и погибает, а его останки перерабатываются печенью и селезенкой. На смену ему приходит новый эритроцит, причем каждую секунду их в организме вырабатывается до 2 миллионов! А вот возраст нервных клеток соответствует возрасту человека - они, как известно, не восстанавливаются.


Оболочка клетки

Тонкая оболочка клетки называется клеточной или плазматической мембраной. Ее ширина - 0,1 микрона (т. е. одна десятитысячная миллиметра). Эластичность мембраны позволяет клетке менять форму.

Мембрана пропускает в клетку только нужные ей вещества: кислород для дыхания, питательные вещества для внутренних процессов переработки и источники энергии - обычно в виде глюкозы, т. е. сахара. В то же время, через мембрану из клетки выводятся вредные химические вещества (например, углекислый газ) и прочие отходы жизнедеятельности.

Молекулы одних веществ сами по себе перемещаются из мест, где их слишком много, туда, где их не хватает. Для других молекул в мембране имеются "насосы" и "двери". Процесс всасывания и выталкивания молекул через мембрану называется активным транспортом.

В обычный световой микроскоп мембрана видна лишь как тонкая темная линия вокруг клетки, но под электронным микроскопом, позволяющим наблюдать объекты, в тысячи раз меньшие по размеру, можно рассмотреть мозаичную структуру мембраны, состоящую из двойного ряда фосфолипидных молекул (жироподобное вещество), облепленных островками белка. Именно в этих островках находятся большинство "насосов" и "дверей". У некоторых клеток плазматическая мембрана не натянутая и гладкая, а образует складки или снабжена похожими на пальцы волосками - микроворсинками. Складки и волоски увеличивают площадь поверхности клетки и помогают ей лучше поглощать питательные вещества и избавляться от ненужных продуктов. К примеру, кишечный тракт человека выстлан клетками с очень длинными ворсинками, чтобы в процессе пищеварения всосать как можно больше питательных веществ. На отдельных участках поверхности клетки мембрана образует складки, заворачивающиеся в глубь клетки - т. н. эндоплазматическую сеть.


Сложнейшая структура

Внутри клеточной мембраны заключена прозрачная цитоплазма, заполняющая пространство между органоидами. Через слабый микроскоп она выглядит как бесформенное желе, а в современный микроскоп хорошо видно, что цитоплазму во всех направлениях пересекают постоянно меняющие конфигурацию мельчайшие палочковидные и нитевидные структуры. Они служат клетке каркасом, придавая ей форму, удерживая органоиды в определенном месте и образуя каналы, по которым движется содержимое клетки

Микроскопические трубчатые и нитевые образования также важны для движения клетки: они скапливаются, резко сокращаются, быстро перестраиваются, и таким образом некоторые клетки (в частности, белые кровяные) перемещаются, подобно амебам.

Один из важнейших органоидов клетки называется митохондрией. Внешне митохондрия напоминает сосиску, а внутри образует складки. У большинства клеток имеется как минимум по нескольку митохондрий. Они - ее энергоблоки.


Передача энергии

В любом энергоблоке одна форма энергии преобразуется в другую; скажем, на электростанции сжигаемый уголь, газ или энергия солнца превращаются в столь полезное нам электричество. Почти так же действует митохондрия. Она вбирает в себя разные количества глюкозы и других Сахаров, отдельные жиры и прочие богатые энергией вещества, попадающие в клетку в процессе переваривания съеденной человеком пищи, а затем на поверхности внутренних складок превращает их в молекулы соединения под названием аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), служащего в клетке универсальным переносчиком энергии. Клетка накапливает эти молекулы и постоянно использует их в процессе жизнедеятельности.

Любая клетка потребляет некоторое количество АТФ для поддержания жизни и нормального, здорового функционирования. Если же клетка производит какие-нибудь вещества "на экспорт", расщепляет вредные отходы или меняет свою форму, ей необходима дополнительная энергия. Чем больше энергии потребляет клетка, тем больше митохондрий она содержит. К примеру, в мышечной клетке, которая часто меняет свою форму во время сокращения мышцы, может быть несколько сот митохондрий, каждую секунду перерабатывающих миллионы энергетических молекул.


Производство белка

Одну из важнейших групп молекул живых организмов составляют белки (протейпы). Некоторые белки образуют структурные составляющие клетки - например, упоминавшиеся выше островки на ее мембране. Другие белки образуют весьма важные клеточные вещества, называемые ферментами или энзимами. Ферменты предстают в сотнях различных видов, имеют особую форму и управляют скоростью протекания химических реакций, происходящих в клетке. Клетка в необходимом количестве вырабатывает нужные ферменты, а те управляют ее внутренними процессами. Таким образом, белки образуют клетку и в то же время являются ее орудиями труда.


Белковые вещества

Белки вырабатываются в круглых рибосомах, находящихся в цитоплазме. Иногда они группируются в полирибосомы, беспорядочно разбросанные в цитоплазме, но чаще поодиночке располагаются на складках эндоплазматической сетки.

Белки состоят из около 20 видов более простых молекул аминокислот. Рибосомы, сжигая АТФ, выбирают аминокислоты из цитоплазмы, соединяют их в нужной последовательности и в нужных пропорциях, образуя различные белки.

Эндоплазматическая сеть бывает двух видов: шероховатая гранулярная, к мембранам которой прикреплено множество рибосом, и гладкая агранулярная. На агранулярной сети рибосом нет и, как полагают, она причастна к выработке иных важных молекул - липидов (подобных тем, что вместе с белками образуют мозаичную структуру клеточной мембраны).

Некоторые белки и липиды используются клеткой для внутренних процессов, а другие идут "на экспорт". К примеру, отдельные клетки желудка, кишечника и поджелудочной железы вырабатывают пищеварительные белковые ферменты, которые вступают в реакцию со съеденной пищей и расщепляют ее на пригодные для усвоения частицы.

По сути, каждая клетка, вырабатывающая белок для других частей организма, включает в себя множество гранулярных эндоплазматических сетей, а клетка, вырабатывающая большие объемы липидов или их производных (например, естественных гормонов стероидов), имеет больше гладких сетей.

Некоторые белки, как в свертки, завернуты в оболочки и называются вакуолями. Эти пузырьки могут накапливаться и сохраняться недалеко от центра клетки в органоиде, называющемся комплексом Гольджи по имени открывшего его в 1898 г. итальянского ученого.

Если белок нужен клетке для внутренних процессов, пузырек движется по цитоплазме до места назначения и там открывается, или сливается с другой оболочкой, и выпускает свое содержимое. Если же белку необходимо покинуть клетку, пузырек подходит к внешней мембране клетки и сливается с ней. Белки поступают в кровь или другие среды организма и движутся далее до своего конечного пункта.

Важность мембраны для жизни клетки доказывается работой еще двух органоидов - лизосом и пероксисом.

Некоторые ферменты расщепляют белки в процессе пищеварения или при замене разрушившихся клеток. Эти мощ ные ферменты вскоре после формирования укладываются в липидно-мембранные "пакеты" - лизосомы, препятствующие их соприкосновению с клеточными белками в окружающей цитоплазме, чтобы они не взялись переваривать содержимое самой клетки.

С одной стороны, лизосома помогает регулировать потребление веществ: при разрыве ее мембраны ферменты высвобождаются и расщепляют попавшие в клетку частицы пищи или микроорганизмы. С другой, лизосомы сдерживают поступление пищеварительных ферментов в желудок и кишечник: они запасают ферменты и при необходимости выпускают их из клеток.

Пероксисомы отвечают за детоксикацию клетки: они обезвреживают яды и другие опасные вещества, проникшие в клетку. Накопление алкоголя и других токсинов пагубно отразилось бы на организме, а пероксисомы заботятся о чистоте и "трезвости" клеток.


Реснички и жгутики

Еще один клеточный органоид называется центриолью. Обычно две прилежащие друг к другу центриоли находятся в центре клетки и при ее делении расходятся к полюсам, определяя т. н. ось веретена деления. Центриоль выглядит как полый цилиндр малой высоты, стенка которого состоит из 9 групп продольных трубочек, по три трубочки в каждой группе.

Центриоли способны к самовоспроизведению; их точные копии поднимаются к поверхности клетки и там служат основой для клеточных выступов - ресничек и жгутиков.


На страже легких

Клетки, выстилающие внутренние стенки легких, снабжены десятками ресничек, которые то и дело "моргают", освобождая легкие от вредных частиц и оберегая их нежную ткань от загрязнения.

Жгутики намного длиннее ресничек. Жгутиками, к примеру, снабжены сперматозоиды, которые внешне похожи на головастиков с длинными хвостами. Благодаря жгутику сперматозоид способен передвигаться в жидкой среде.


Центр управления

В большинстве клеток основным и самым важным органоидом является ядро. Оно окружено двойной оболочкой, снабжен ной округлыми и щелевыми отверстиями.

Оболочка ядра соединена с мембрана ми эндоплазматической сети и с внешней мембраной клетки. Внутри ядра находится одно или несколько темных ядрышек, где формируются части рибосом.

Ядро можно смело назвать центром управления клеткой. Именно ядро "подсказывает" органоидам и другим составляю щим клетки, что им следует делать и в какой момент. Ядро также рассылает "указания", какие белки, липиды и прочие жизненно важные молекулы должны быть выработаны. Оно же определяет форму, величину, деятельность и срок существования клетки. Ядро обладает такими широкими полномочиями (и такими большими возможностями) потому, что содержит хромосомы, а в них гены - "код жизни", инструкции для важнейшего процесса на Земле - продолжения рода.

 
 
 
 
Rambler's Top100