Анатомия / Учебники по анатомии человека, анатомия человека учебник

Ткани и клетки. Клетки часть 1.

Want create site? Find Free WordPress Themes and plugins.

Клетка

Согласно современным представлениям, каждая клетка является универсальной структурно-функциональной единицей живого (рис. 2). Клетки всех живых организмов имеют сходное строение. Размножаются клетки только путем деления.

Клетка (cellula) — это элементарная упорядоченная единица живого. Она осуществляет функции реценции (распознавания), обмена веществ и энергии, размножения, роста и  регенерации,  приспособления к меняющимся условиям внутренней и внешней среды. Клетки разнообразны по своей форме, строению, химическому составу и функциям. В организме человека имеются плоские, шарообразные, овоидные, кубические, призматические, пирамидальные, звездчатые клетки. Встречаются клетки размером от нескольких микрометров (малый лимфоцит) до 200 микрометров (яйцеклетка).

От окружающей среды и соседних клеток содержимое каждой клетки отделено цитолеммой (плазмолеммой) , которая обеспечивает взаимоотношения клетки с внеклеточной средой. Составными компонентами клетки, расположенными кнутри от цитолеммы, являются ядро и цитоплазма, которая состоит из гиалоплазмы и расположенных в ней органелл и включений.

kletkastroenie

Цитолемма (cytolemma), или плазмолемма, — клеточная оболочка толщиной 9—10 нм. Она выполняет разделительную и защитную функции, воспринимает воздействия окружающей среды благодаря наличию рецепторов (функция рецепции). Цитолемма, выполняя обменные, транспортные функции, осуществляет перенос различных молекул (частиц) из окружающей клетку среды внутрь клетки и в обратном направлении. Процесс переноса внутрь клетки называется эндоцитозом. Эндоцитоз подразделяют на фагоцитоз и пиноцитоз. При фагоцитозе клетка захватывает и поглощает крупные частицы (частицы погибших клеток, микроорганизмы). При пиноцитозе цитолемма образует выпячивания, превращающиеся в пузырьки, в которые вовлекаются мелкие частицы, растворенные или взвешенные в тканевой жидкости. Пиноцитозные пузырьки перемещают оказавшиеся в них частицы внутрь клетки.

Цитолемма участвует также в выведении веществ из клетки — экзоцитозе. Экзоцитоз осуществляется с помощью пузырьков, вакуолей, в которых выводимые из клетки вещества перемещаются вначале к цитолемме. Оболочка пузырьков сливается с цитолеммой, и их содержимое поступает во внеклеточную среду.

citolemma_stroenie

Рецепторная функция осуществляется на поверхности цитолеммы с помощью гликолипидов и гликопротеидов, которые способны распознавать химические вещества и физические факторы.
Рецепторы клетки могут различать такие биологически активные вещества, как гормоны, медиаторы и др. Рецепция цитолеммы является важнейшим звеном при межклеточных взаимодействиях.

В цитолемме, являющейся полупроницаемой биологической мембраной, выделяют три слоя: наружный, промежуточный и внутренний. Наружный и внутренний слои цитолеммы, толщиной около 2,5 нм каждый, составляют электронно-плотный липидный двойной слой (бислой). Между этими слоями находится электронно-светлая гидрофобная зона липидных молекул, ее толщина около 3 нм (рис. 3). В каждом монослое липидного бислоя имеются различные липиды: в наружном — цитохром, гликолипиды, углеводные цепи которых направлены кнаружи;  во внутреннем монослое, обращенном к цитоплазме, — молекулы холестерина, АТФ-синтетаза. В толще цитолеммы располагаются молекулы белка. Одни из них (интегральные, или трансмембранные) проходят через всю толщу цитолеммы. Другие белки (периферические, или внешние) лежат во внутреннем или наружном монослое мембраны. Мембранные белки выполняют различные функции: одни являются рецепторами, другие — ферментами, третьи — переносчиками различных веществ, поскольку выполняют транспортные функции.

Наружная поверхность цитолеммы покрыта тонкофибриллярным слоем (от 7,5 до 200 нм) гликокаликса. Гликокаликс (glycocalyx) образован боковыми углеводными цепями гликолипидов, гликопротеидов и другими углеводными соединениями. Углеводы в виде полисахаридов образуют ветвящиеся цепочки, соединенные слипидами и белками цитолеммы.

Цитолемма на поверхности некоторых клеток образует специализированные структуры: микроворсинки, реснички, межклеточные соединения.

Микроворсинки (microvilli) длиной до 1—2 мкм и диаметром до 0,1 мкм — это покрытые цитолеммой пальцевидные выросты. В центре микроворсинки проходят пучки параллельных актиновых филаментов, прикрепленных к цитолемме у верхушки микроворсинки и по бокам ее. Микроворсинки увеличивают свободную поверхность клеток. У лейкоцитов и клеток соединительной ткани микроворсинки короткие, у кишечного эпителия — длинные, причем их так много, что они образуют так называемую щеточную каемку. Благодаря актиновым филаментам микроворсинки подвижны.

Реснички и жгутики также подвижны, их движения маятникообразные, волнообразные. Свободная поверхность реснитчатого эпителия дыхательных путей, семявыносящих канальцев, маточных труб покрыта ресничками длиной до 5—15 мкм и диаметром 0,15—0,25 мкм. В центре каждой реснички имеется осевой филамент (аксонема), образованный девятью соединенными между собой периферическими двойными микротрубочками, которые окружают аксонему. Начальная (проксимальная) часть микротрубочки заканчивается в виде базального тельца, расположенного в цитоплазме клетки и состоящего также из микротрубочек. Жгутики по своему строению похожи на реснички, они совершают согласованные колебательные движения благодаря скольжению микротрубочек друг относительно друга.

Цитолемма участвует в образовании межклеточных соединений. Межклеточные соединения образуются в местах соприкосновения клеток друг с другом, они обеспечивают межклеточные взаимодействия. Такие соединения (контакты) подразделяются на простые, зубчатые и плотные. Простое соединение — это сближение цитолемм соседних клеток (межклеточное пространство) на расстояние, равное 15—20 нм. При зубчатом соединении выпячивания (зубцы) цитолеммы одной клетки заходят (вклиниваются) между зубцами другой клетки. Если выступы цитолеммы длинные, глубоко заходят между такими же выступами другой клетки, то такие соединения называют пальцевидными (интердигитации).

У специальных плотных межклеточных соединений цитолемма соседних клеток настолько сближена, что они сливаются друг с другом. При этом создается так называемая запирающая зона, непроницаемая для молекул. Если плотное соединение цитолеммы происходит на ограниченном участке, то образуется пятно слипания (десмосома). Десмосома представляет собой площадку высокой электронной плотности диаметром до 1,5 мкм, выполняющую функцию механической связи одной клетки с другой. Такие контакты чаще встречаются между эпителиальными клетками.

Встречаются также щелевидные соединения (нексусы), длина которых достигает 2—3 мкм. Цитолеммы у таких соединений отстоят друг от друга на 2—3 нм. Через такие контакты легко проходят ионы, молекулы. Поэтому нексусы называют также проводящими соединениями. Так, например, в миокарде через нексусы передается возбуждение от одних кардиомиоцитов другим.

Гиалоплазма

Гиалоплазма (hyaloplasma; от греч. hy&linos — прозрачный) составляет примерно 53—55 % от общего объема цитоплазмы (cytopl&sma), образуя гомогенную массу сложного состава. В гиалоплазме присутствуют белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, ферменты. При участии рибосом в гиалоплазме синтезируются белки, происходят различные реакции промежуточного обмена. В гиалоплазме располагаются также органеллы, включения и клеточное ядро.

Органеллы клетки

Органеллы (organellae) являются обязательными микроструктурами для всех клеток, выполняющими определенные жизненно важные функции. Различают мембранные и немембранные органеллы. К мембранным органеллам, отграниченным от окружающей их гиалоплазмы мембранами, относятся эндоплазматическая сеть, внутренний сетчатый аппарат (комплекс Гольджи), лизосомы, пероксисомы, митохондрии.

Мембранные органеллы клетки.

Все мембранные органеллы построены из элементарных мембран, принцип организации которых аналогичен строению цитолемм. Цитофизиологические процессы связаны с постоянным слипанием, слиянием и разделением мембран, при этом возможны слипание и объединение только топологически одинаковых монослоев мембран. Так, наружный, обращенный к гиалоплазме слой любой мембраны органеллы идентичен внутреннему слою цитолеммы, а внутренний, обращенный в полость органеллы слой аналогичен наружному слою цитолеммы.

Эндоплазматическая сеть (reticulum endoplasmaticum) представляет собой единую непрерывную структуру, образованную системой цистерн, трубочек и уплощенных мешочков. На электронных микрофотографиях различают зернистую (шероховатую, гранулярную) и незернистую (гладкую,  агранулярную) эндоплазматическую сеть. Внешняя сторона зернистой сети покрыта рибосомами, незернистая лишена рибосом. Зернистая эндоплазматическая сеть синтезирует (на рибосомах) и транспортирует белки. Незернистая сеть синтезирует липиды и углеводы и участвует в их обмене [например, стероидные гормоны в корковом веществе надпочечников и клетках Лейдига  (сустеноцитах) яичек; гликоген — в клетках печени]. Одной из важнейших функций эндоплазматической сети является синтез мембранных белков и липидов для всех клеточных органелл.

Внутренний сетчатый аппарат, или комплекс Гольджи (apparatus reticularis internus), представляет собой совокупность мешочков, пузырьков, цистерн, трубочек, пластинок, ограниченных биологической мембраной. Элементы комплекса Гольджи соединены между собой узкими каналами. В структурах комплекса Гольджи происходят синтез и накопление полисахаридов, белково-углеводных комплексов, которые выводятся из клеток. Так образуются секреторные гранулы. Комплекс Гольджи имеется во всех клетках человека, кроме эритроцитов и роговых чешуек эпидермиса. В большинстве клеток комплекс Гольджи расположен вокруг или вблизи ядра, в экзокринных клетках — над ядром, в апикальной части клетки. Внутренняя выпуклая поверхность структур комплекса Гольджи обращена в
сторону эндоплазматической сети, а внешняя, вогнутая, — к цитоплазме.

Мембраны комплекса Гольджи образованы зернистой эндоплазматической сетью и переносятся транспортными пузырьками. От внешней стороны комплекса Гольджи постоянно отпочковываются секреторные пузырьки, а мембраны его цистерн постоянно обновляются. Секреторные пузырьки поставляют мембранный материал для клеточной мембраны и гликокаликса. Таким образом обеспечивается обновление плазматической мембраны.

Лизосомы (lysosomae) представляют собой пузырьки диаметром 0,2—0,5 мкм, содержащие около 50 видов различных гидролитических ферментов (протеазы, липазы, фосфолипазы, нуклеазы,  гликозидазы, фосфатазы). Лизосомальные ферменты синтезируются на рибосомах зернистой эндоплазматической сети, откуда переносятся транспортными пузырьками в комплекс Гольджи. От пузырьков комплекса Гольджи отпочковываются первичные лизосомы. В лизосомах поддерживается кислая среда, ее рН колеблется от 3,5 до 5,0. Мембраны лизосом устойчивы к заключенным в них ферментам и предохраняют цитоплазму от их действия. Нарушение проницаемости лизосомальной мембраны приводит к активации ферментов и тяжелым повреждениям клетки вплоть до ее гибели.

Во вторичных (зрелых) лизосомах (фаголизосомах) происходит переваривание биополимеров до мономеров. Последние транспортируются через лизосомальную мембрану в гиалоплазму клетки. Непереваренные вещества остаются в лизосоме, в результате чего лизосома превращается в так называемое остаточное тельце высокой электронной плотности.

Пероксисомы (peroxysomae) представляют собой пузырьки диаметром от 0,3 до 1,5 мкм. Они содержат окислительные ферменты, разрушающие перекись водорода. Пероксисомы участвуют в расщеплении аминокислот, обмене липидов, включая холестерин, пурины, в обезвреживании многих токсичных веществ. Считается, что мембраны пероксисом образуются путем отпочковывания от незернистой эндоплазматической сети, а ферменты синтезируются полирибосомами.

Митохондрии (mitochondrii), являющиеся «энергетическими станциями клетки», участвуют в процессах клеточного дыхания и преобразования энергии в формы, доступные для использования клеткой. Их основные функции — окисление органических веществ и синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Митохондрии имеют вид округлых, удлиненных или палочковидных структур длиной 0,5—1,0 мкм и шириной 0,2—1,0 мкм. Количество, размеры и расположение митохондрий зависят от
функции клетки, ее потребности в энергии. Много крупных митохондрий в кардиомиоцитах, мышечных волокнах диафрагмы. Они расположены группами между миофибриллами, окружены гранулами гликогена и элементами незернистой эндоплазматической сети. Митохондрии являются органеллами с двойными мембранами (толщина каждой около 7 нм). Между наружной и внутренней митохондриальными мембранами расположено межмембранное пространство шириной 10—20 нм.

Внутренняя мембрана образует многочисленные складки, или кристы. Обычно кристы ориентированы поперек длинной оси митохондрии и не достигают противоположной стороны митохондриальной мембраны. Благодаря кристам площадь внутренней мембраны резко возрастает. Так, поверхность крист одной митохондрии гепатоцита составляет около 16 мкм . Внутри митохондрии, между кристами, находится мелкозернистый матрикс, в котором видны гранулы диаметром около 15 нм (митохондриальные рибосомы) и тонкие нити, представляющие собой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Синтезу АТФ в митохондриях предшествуют начальные этапы, происходящие в гиалоплазме. В ней (в отсутствие кислорода) сахара окисляются до пирувата (пировиноградной кислоты). Одновременно синтезируется небольшое количество АТФ. Основной синтез АТФ происходит на мембранах крист в митохондриях с участием кислорода (аэробное окисление) и ферментов, имеющихся в матриксе. При таком окислении образуется энергия для функций клетки, а также выделяются углекислота (С02) и вода (Н20). В митохондриях на собственных молекулах ДНК синтезируются молекулы информационных, транспортных и рибосомальных нуклеиновых кислот (РНК).
булхорн стоимость
В матриксе митохондрий имеются также рибосомы размером до 15 нм. Однако митохондриальные нуклеиновые кислоты и рибосомы отличаются от подобных структур данной клетки.
Таким образом, митохондрии имеют собственную систему, необходимую для синтеза белков и для самовоспроизведения. Увеличение числа митохондрий в клетке происходит путем ее деления на более мелкие части, которые растут, увеличиваются в размерах и способны снова делиться.

Продолжение статьи (Клетки часть 2)»

Did you find apk for android? You can find new Free Android Games and apps.