К чему способны клетки
Какими невероятными возможностями обладают клетки человеческого организма
Первый рубеж обороны
Солдаты и удача
Строение клетки — пожалуй, самая скучная тема школьного курса биологии. По виду клетка напоминает фасолину, в которой плавают разные странные вещи с интригующими названиями: вакуоли, центриоли, ризосомы и загадочный аппарат Гольджи. Но поскольку все это не имеет никакого отношения к инопланетянам или подводным погружениям, ребята (за исключением тех, кто планирует поступать на биофак) быстро теряют интерес к теме. Однако клеточный мир очень даже способен удивить. К тому же основные исследования в этой области относятся к самым перспективным современным научным направлениям.
Начнем с того, что клетки — это те кирпичики, из которых собраны все организмы. Единственные бесклеточные — вирусы. В свою очередь все клеточные формы жизни делятся на два надцарства. Это более простые по строению прокариоты (доядерные), возникшие на заре времен и отличающиеся поразительной живучестью. Они прекрасно себя чувствуют в экстремальных средах вроде кипятка и концентрированных кислот.
Второе надцарство — эукариоты (ядерные). Клетки, составляющие наше тело, как раз и являются эукариотическими. И хотя они не выживут в жерле вулкана, зато имеют другие уникальные свойства, над созданием которых природе и эволюции пришлось изрядно попотеть. И что самое главное — они содержат генетический материал в виде молекулы ДНК. То есть все признаки вплоть до цвета ваших глаз и волос зашифрованы в каждой из триллионов этих малюток. Не так уж и скучно, не так ли?
Обнуление цикла
Говорят, каждые семь лет человеческий организм обновляется — клетки заменяются новыми. Есть даже такая шутка: как можно отвечать за свои поступки, если я уже не тот, кто был? Факт обновления был обнаружен еще в начале 1950-х годов шведским молекулярным биологом Джонасом Фрисеном. Но если дела обстоят именно так, почему же мы стареем и в итоге умираем? Ответ содержится опять-таки в особенностях жизненного цикла клеток.
Каждая клетка определенного органа имеет свои, если так можно сказать, сроки годности. Например, некоторые группы лейкоцитов живут всего пару часов. Дольше всего обновляются жировые клетки (кто бы сомневался) — один раз в восемь лет. Что касается пресловутого семилетнего срока, то, учитывая разные скорости митоза (процесс обновления), он весьма относителен. То есть клетки печени у вас уже новые, а вот жирок пока прежний. Причем из-за разницы жизненного цикла клетки в этом плане одна за другой хронически не поспевают. Кстати, по последним данным, обновление происходит у каждого человека по-разному и может занимать до 10 лет.
Жизнеспособность клеток имеет и некую мрачную сторону. Например, после смерти тела многие живут еще довольно долго — от нескольких минут до часов и дней. Такая особенность важна, в частности, для криминалистики. На этом же факте основаны и версии о том, что человек некоторое время после смерти видит, слышит и чувствует. На самом деле, когда мозг перестает получать информацию от нервных окончаний и сенсоров, нам уже, грубо говоря, все равно.
Наморщить ум
Если схема защиты существует, то она должна как-то включаться. А это означает, что у клетки есть датчики механического давления, командующие внутриклеточным белкам перестроиться в гармошку. В общем, «внутренний мир» только раскрывает перед нами свои секреты.
Так почему же мы все-таки умираем, несмотря на постоянный процесс обновления? Получается, предпосылки к вечной жизни имеются. Однако не все так просто. Во-первых, есть определенные и очень важные клетки, которые остаются неизменными с рождения до смерти, к ним, в частности, относятся некоторые нейроны мозга, клетки миокарда и сетчатки глаза. После определенного возраста новые клетки не создаются и в скелетных мышцах, поэтому у пожилых людей плохо заживают переломы. Но самый главный фактор называется апоптоз, или процесс запрограммированной клеточной смерти.
Если расправить спирали ДНК, содержащиеся в каждой клетке и представляющие собой «микрофильмы» длиной около 1 метра, а затем соединить их, то можно протянуть (гипотетически, конечно) эту нить на 150 миллионов километров. То есть на расстояние от Земли до Солнца. Естественно, так «потрошить» человека никто не собирается. Но факт сам по себе интересный.
Строение клетки человека, ее свойства и функции в организме человека
Клетки человека: Depositphotos
Каково строение клетки человека и что нам о нем известно? Ученые сумели рассмотреть эту крохотную деталь нашего организма во всех подробностях и хорошо представляют, как она работает и что умеет. Познакомимся с удивительной жизнью клеток, триллионы которых образуют организм человека.
Строение клетки человека
Клетка человека представляет собой элементарную живую систему, основную структурную и функциональную единицу организма, которая может самообновляться, саморегулироваться и самовоспроизводиться.
Организм человека содержит десятки триллионов клеток, которые вместе образуют ткани и органы. Известны разные виды клеток человека: мозг, сердце и печень, например, состоят из специфических клеток.
Но все же общее строение клеток очень похоже, и именно на нем остановимся подробнее. Из чего состоит клетка? Структура клетки человека представлена компонентами.
Цитоплазматическая мембрана
Рассматривать строение клетки начинают с мембраны, так как она ее основа. Об этом компоненте клеток известно следующее:
Мембрана выполняет защитную функцию, регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой, а также поддерживает ее форму.
Цитоплазма клетки человека
Это жидкая среда клетки, в которой находятся все органоиды и разнообразные включения. Основной ее компонент — вода. Это среда для протекания всех химических процессов. Также цитоплазма объединяет всю клетку в единое целое и служит полем для взаимосвязи всех компонентов.
Органоиды
Каждая из этих мельчайших деталей наделена важной функцией и бесперебойно ее выполняет.
Органоиды клетки человека: Freepick
Главный органоид — это ядро. Оно состоит из:
С помощью мембраны ядро отделено от цитоплазмы. Внутри оно наполнено ядерным соком (кариоплазмой). Ядрышко необходимо для процесса синтеза белка. Самая сокровенная часть ядра — это хромосомы, ДНК с записью всей наследственной информации.
Стоит отметить, что количество хромосом разное у каждого вида и никак не связано со сложностью его организации. Так, человеческая клетка содержит 46 хромосом, клетка шимпанзе — 48, собаки — 78.
Клеточное ядро сохраняет наследственную информацию о клетке, передает ее дочерним клеткам во время деления, реализовывает наследственную информацию путем синтеза белков, которые характерны для данной клетки.
Кроме ядра, клетка организма содержит:
В отдельных группах клеток присутствуют органоиды специального назначения. К ним относятся:
Также клетки могут постоянно или временно содержать ряд включений:
Все это умещается в 3–4 микрометре (мкм) — таков средний размер человеческой клетки!
Клетка человека: свойства
Прежде чем рассмотреть функции клетки и ее свойства, обратим внимание на состав клетки человека.
Состав клетки человека
Разобраться в свойствах клетки поможет знание ее состава:
Свойства
Клетки человека наделены следующими свойствами:
Процесс деления клеток человека: Freepick
Размножение
Одно из важнейших и ключевых свойств всех клеток — их способность к делению, благодаря которой организм растет, а старые клетки заменяются новыми.
Размножаются клетки в организме человека непрямым делением. В результате у дочерней клетки сохраняется хромосомный набор, идентичный материнскому. Именно хромосомы содержат всю информацию о наследственных свойствах данного организма и передают ее.
Процесс размножения состоит из нескольких стадий:
Таково базовое строение клетки человека. Это совершенно крохотный и удивительный микромир, который богат органоидами и различными веществами. В нем происходят сложнейшие процессы, благодаря которым мы живем.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Элементарная живая система: почему клетка — основа жизни
Что отделяет жизнь от нежизни, как образуются новые клетки и почему опухоль — это бунт против многоклеточности
Самоорганизация — процесс упорядочения элементов одного уровня в системе за счет внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия. Гипотеза об упорядочении в системе за счет ее внутренней динамики высказывалась философом Р. Декартом в пятой части «Рассуждения о методе».
Метилирование ДНК заключается в присоединении метильной группы к цитозину в составе CpG-динуклеотида в позиции С5 цитозинового кольца. Метилирование в промоторной зоне гена, как правило, приводит к его супрессии.
Активный транспорт — перенос вещества через клеточную мембрану или через слой клеток, протекающий из области низкой концентрации в область высокой, то есть с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев, но не всегда, источником энергии для осуществления активного транспорта служит энергия макроэргических связей АТФ.
Николай Константинович Кольцов (1872–1940) — русский биолог, основатель русской советской школы экспериментальной биологии, автор основополагающей идеи матричного синтеза хромосом
Большинство генов эукариот имеет прерывистое строение, они содержат кодирующие последовательности — экзоны и некодирующие последовательности — интроны. В зрелой молекуле мРНК присутствуют только экзоны, а интроны вырезаются из первичного транскрипта в процессе сплайсинга.
Эндоплазматический ретикулум — внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев
Лактозный оперон — полицистронный оперон бактерий, кодирующий гены метаболизма лактозы. Регуляция экспрессии генов метаболизма лактозы у кишечной палочки была впервые описана в 1961 году учеными Франсуа Жакобом и Жаком Моно. Бактериальная клетка синтезирует ферменты, принимающие участие в метаболизме лактозы, лишь в том случае, когда лактоза присутствует в окружающей среде и клетка испытывает недостаток глюкозы.
ГДЗ биология 5 класс Пасечник С бабочкой Дрофа 2020 Линейный курс Задание: 9 Организм – единое целое
Стр. 61. Вопросы в начале параграфа
№ 1. Что такое клетка?
Клеткой называют структурно-функциональную элементарную единицу строения и жизнедеятельности всех живых организмов на нашей планете, которая способна к обмену веществ, саморегуляции, самовоспроизведению и несет в себе гены.
№ 2. Каковы общие черты строения клетки?
Каждая клетка состоит из клеточной мембраны, ядра, цитоплазмы, органелл. Только при наличии этих компонентов и при условии их тесного взаимодействия друг с другом и с окружающей средой клетки могут нормально жить и функционировать.
№ 3. От чего зависят особенности строения клетки?
Особенности строения клетки зависят от органелл, из которых она состоит, а также от условий и функций, которые она выполняет. Форма клетки зависит от ее функционального приспособления, вязкости и поверхностного натяжения протоплазмы, механического воздействия прилегающих клеток.
Стр. 66. Вопросы после параграфа
№ 1. Что представляют собой организмы? Какие они бывают по клеточному строению?
Организмы представляют собой живые тела, которые обладают совокупностью свойств (обмен веществ, способность к самовоспроизведению, сохранение наследственных признаков, самоподдерживание своего строения и организации), отличающих их от неживой материи.
По клеточному строению разделяют одноклеточные и многоклеточные организмы. Одноклеточные организмы состоят из одной клетки, а потому невидимы для нас. Чтобы их рассмотреть, нужно использовать специальный увеличительный прибор – микроскоп. К таким организмам относятся бактерии, а также некоторые виды растений, грибов и даже животных. Многоклеточные организмы состоят из двух и более клеток. Это все остальные живые организмы.
Также существуют организмы, которые имеют неклеточное строение. Представитель такого вида – вирусы. Их особенность в том, что все свойства живого организма (рост, питание, размножение и т.д.) они начинают проявлять только тогда, когда проникают в клетки другого живого организма.
№ 2. Назовите основные уровни организации многоклеточного организма.
В строении многоклеточного организма выделяют несколько уровней организации:
Системный (уровень систем органов);
№ 3. Что такое ткань?
Ткань – это совокупность клеток и межклеточного пространства, которые объединены между собой общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.
№ 4. От чего зависит наличие различных органов у растений и животных?
Наличие различных органов у растений и животных зависит от того, в какой среде они обитают, чем питаются, какие способы для размножения используют.
Стр. 67. Подумайте
Какова причина разнообразия формы и размеров различных клеток, тканей, органов и систем органов в многоклеточном организме?
Основная причина разнообразия форм (округлая, цилиндрическая, дисковидная, призматическая, звездчатая и т.д.) и размеров (маленькие, большие) различных клеток заключается в функциях, которые они выполняют. Сами функции в клетке распределены между разными органоидами в ее составе – клеточным ядром, митохондриями и т.д.
Например, мышечная ткань состоит из клеток, которые могут менять свой размер, то есть, сокращаться. Соединительная ткань образована не только разными по форме клетками, но и большим количеством плотного или жидкого межклеточного вещества. Нервная ткань образована глиальными и нервными клетками. Эпителиальная ткань образована большим количеством плотно прилегающих друг к другу клеток и небольшого количества межклеточного вещества.
© 2021Copyright. Все права защищены. Правообладатель SIA Ksenokss.
Адрес: 1069, Курземес проспект 106/45, Рига, Латвия.
Тел.: +371 29-851-888 E-mail: [email protected]
Основные типы клеток в человеческом организме и их роль
Триллионы клеток в человеческом теле встречаются во всех формах и размерах. Эти крошечные структуры являются основной единицей живых организмов. Клетки формируют ткани органов, которые образуют системы органов, работающих вместе для поддерживания жизнедеятельности организма.
В теле есть сотни различных типов клеток, и каждый тип клетки 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 крови 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 патогены 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 ядро, ассоциированную цитоплазму и органеллы. 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
Половые клетки или гаметы представляют собой репродуктивные клетки, продуцируемые в мужских и женских половых органах. Мужские половые клетки или сперматозоиды являются подвижными и имеют длинное хвостообразное формирование, называемое жгутиком. Женские половые клетки или яйцеклетки являются не подвижными и относительно большими по сравнению с мужской гаметой. При половом размножении половые клетки объединяются во время оплодотворения, образовывая зиготу. В то время как другие клетки организма реплицируются митозом, гаметы размножаются мейозом.
Раковые клетки
Рак является результатом развития аномальных свойств в нормальных клетках, что позволяет им неконтролируемо делиться и распространяться в других местах организма. Развитие раковых клеток может быть вызвано мутациями, которые происходят от таких факторов, как химикаты, радиация, ультрафиолетовое излучение, ошибки репликации хромосом или вирусная инфекция. Раковые клетки теряют чувствительность к сигналам против роста, быстро размножаются и утрачивают способность проходить апоптоз или запрограммированную гибель клеток.