Физиология клетки Клетка — удивительный и загадочный

Физиология клетки

Клетка - удивительный и загадочный мир, который существует в каждом организме, будь то растение или животное. Иногда организм представляет собой одну клетку, как, например, у бактерий, но чаще он состоит из миллионов клеток.

Цитология – наука, изучающая строение, функции и эволюцию клеток (от греч. kytos – клетка, каморка). § Мельчайшие структуры всех живых организмов, способные к самовоспроизведению, называются клетками.

§ История изучения клетки неразрывно связана с развитием микроскопической техники и методов исследования. § В тайну клеточного строения человек смог проникнуть только благодаря изобретению в конце XVI столетия микроскопа.

Основные положения клеточной теории 1. Клетка является основной структурой и функциональной единицей жизни. Все организмы состоят из клеток, жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток 2. Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям 3. Все новые клетки образуются при делении исходных клеток 4. В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани. Из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены системам регуляции

ФУНКЦИИ КЛЕТКИ У каждой клетки имеются общие (основные) функции, подобные функциям других клеток, и специфические функции, свойственные в основном данному виду клеток. А. Общие функции клеток 1. Выработки энергии в результате катаболизма — совокупности процессов распада клеточных и тканевых структур и сложных соединений, содержащих энергию. Энергия необходима для обеспечения жизнедеятельности каждой живой клетки и организма в целом. 2. Трансмембранный перенос веществ, обеспечивающий поступление в клетку необходимых веществ и выделение из клетки метаболитов и веществ, используемых другими клетками организма.

3. Синтез тканевых и клеточных структур, а также необходимых для жизнедеятельности соединений (анаболизм). При этом энергия не только расходуется, но и накапливается, поскольку клетка усваивает органические соединения, богатые энергией (белки, жиры и углеводы, поступающие в организм с пищей). В клетку питательные вещества поступают, как правило, в виде продуктов гидролиза белков, жиров, углеводов (мономеров) — это моносахара, аминокислоты, жирные кислоты и моноглицериды. Процесс синтеза обеспечивает восстановление структур, подвергающихся распаду. 4. Размножение клеток обеспечивает рост, развитие молодого организма, восстановление нарушенной части органа или ткани у зрелого организма (обычно полного восстановления не наблюдается). Наиболее активно размножаются эпителиальные клетки, клетки соединительной ткани. Клетки печени, легких, почек размножаются менее активно.

Б. Специфические функции клеток выполняются благодаря тому, что общие функции обеспечивают жизнедеятельность самой клетки. Большая группа клеток выполняет секреторные функции: клетки эндокринных желез вырабатывают гормоны; клетки секреторного аппарата желудочно-кишечного тракта — ферменты. Биологически активные вещества синтезируются и другими клетками. Сократительная функция характерна для мышечных клеток. Главными функциями клеток нервной системы, центрального и периферического ее отделов, являются восприятие, передача сигнала другим клеткам, переработка и хранение информации с помощью процессов возбуждения и структурных изменений в нервных клетках и синапсах. При этом любой сигнал внешней и внутренней среды организма вначале преобразуется в процесс возбуждения, который является наиболее характерным признаком активности любой нервной клетки. Нервные импульсы обеспечивают связь между всеми клетками организма. У клеток соединительной ткани это скелет организма (костная ткань), связки, сухожилия, фасции, строма многих внутренних органов, стенки сосудов — главной функцией является опорная. Клетки иммунной системы выполняют защитную функцию, эритроциты — газообменную функцию. Жизнедеятельность самой клетки обеспечивается взаимодействием всех ее органелл и клеточной мембраны (совокупность структурных элементов, образующих оболочку клетки).

Клетка-ткань-орган-система-организм Ткань - это совокупность взаимодействующих между собой клеток и межклеточного вещества, имеющих определенное строение, местоположение, происхождение в процессе эмбрионального развития и выполняющих определенную функцию. Орган - это обособленная часть организма, имеющая определенное строение, местоположение в организме, происхождение в процессе эмбрионального развития и выполняющая определенные функции. Орган состоит из различных тканей, при этом какой-либо вид ткани является основным в строении органа. Все органы снабжаются кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Выделяют органы паренхиматозные (печень, легкие, почки, селезенка и др. ) и полые (кровеносные и лимфатические сосуды, мочеточники, мочевой пузырь, пищевод, желудок и др. ). Система органов - это совокупность органов, объединенных выполнением определенной функции и связанных в своем развитии.

Классификация тканей I. Эпителиальная ткань II. Мышечная ткань III. Соединительная ткань IV. Нервная ткань

I. Эпителиальная ткань (все разнообразие эпителиальных тканей объединятся в один тип на основании некоторых особенностей строения): клетки плотно прилегают друг к другу, не развиты межклеточные пространства; • клетки образуют сплошные пласты, опирающиеся на базальную мембрану; • в эпителиальных тканях отсутствуют кровеносные сосуды, питание клеток осуществляется через базальную мембрану; • эпителиальные клетки способны к активному митотическому делению и обладают выраженной способностью к регенерации. Все эпителиальные ткани подразделяются на покровный эпителий (что-то «покрывают» ) и железистый эпителий (образуют специальные железы, выделяющие гормоны внутрь или снаружи тела).

Покровный эпителийрасполагается на поверхности тела и выстилает изнутри полости внутренних органов (например, образует слизистые оболочки пищеварительного тракта, внутреннюю выстилку кровеносных сосудов, мочевыводящих и дыхательных путей). Функции покровного эпителия: • • • покровная, барьерная, защитная, разделение внешней и внутренней среды организма; через этот эпителий происходит передвижение веществ при всасывании и выделении; дополнительные функции: снижение трения (при движении крови), участие в пристеночном пищеварении, удалении инородных частиц из носовой полости и др.

Железистый эпителий находится в составе желез внутренней секреции (например, щитовидная железа, надпочечники и др. ) или внешней секреции (например, слюнные, потовые железы и др. ) и выполняет секреторную функцию: вырабатывает и выделяет различные секреты (гормоны, ферменты и др. ).

Виды эпителиальной ткани

II. Соединительные ткани ( «соединяющие» ) Это обширная и разнообразная группа тканей, общей особенностью которых является: • клетки достаточно удалены друг от друга; • сильно развиты межклеточные пространства, заполненные межклеточным веществом, которое вырабатывается самими клетками. Межклеточное вещество может иметь различную консистенцию (жидкое и твердое), различные волокна (коллагеновые, эластические). • Характер межклеточного вещества - его химический состав, строение и физические свойства определяют те функции, которые выполняет конкретный вид соединительной ткани. Виды соединительной ткани: • • • костная хрящевая (гиалиновый, эластический и волокнистый хрящ) кровь, лимфа собственно соединительная ткань (рыхлая волокнистая, плотная волокнистая, ретикулярная). жировая

Соединительные ткани: Рыхлая соединительная ткань, плотная соединительная ткань, хрящ, кость, кровь .

Соединительная ткань-Костная (входит в состав костей). Она обладает особенными механическими свойствами: твердость, прочность благодаря особому составу межклеточного вещества. Межклеточное вещество состоит из минеральных солей, в основном солей кальция и фоcфора (70%) и органического вещества - белков оссеина и коллагена (30%). Клетки костной ткани - остеоциты, остеобласты, остеокласты. Остеоциты - это зрелые костные клетки. Остеобласты - молодые костные клетки, за счет которых кости нарастают в толщину и в длину. Остеокласты - это костные клетки-разрушители, участвующие в перестройке костей. Структурной и функциональной единицей костной ткани является ОСТЕОН. Остеон – это система концентрических цилиндрических костных пластинок, вставленных друг в друга. Между пластинками остеона находятся костные клетки. Внутри вдоль остеона лежит канал (гаверсов канал), в котором проходят мелкие кровеносные сосуды. В костях остеоны ориентированы по направлению действия наибольших нагрузок, поэтому остеонное строение придает костям дополнительную прочность. 1. 2. 3. 4. 7. 9. надкостница пластинки остеона канал остеона (гаверсов канал) наружные главные пластинки остеоциты остеон

Кость

Кровяные клетки в костном мозге. Электронная микрофотография.

Хрящевая ткань состоит из зрелых хрящевых клеток - хондроцитов и молодых хрящевых клеток - хондробластов. Межклеточное вещество содержит большое количество эластических и коллагеновых волокон и другие органические вещества. Выделяют три вида хрящевой ткани: гиалиновый, эластический и волокнистый хрящ. Гиалиновый хрящ обладает твердостью, упругостью, эластичностью и высокой прочностью. Он образует хрящи гортани, трахеи и бронхов, переднюю часть ребер, покрывает суставные поверхности костей. Эластический хрящ обладает большой прочностью и эластичностью за счет сильно развитых эластических и коллагеновых волокон. Он образует ушную раковину, переднюю часть перегородки носовой полости, надгортанник. Волокнистый хрящ в межклеточном веществе имеет эластические и коллагеновые волокна, располагающиеся пучками. Образует межпозвонковые диски, диски и мениски внутри суставов. Костная и хрящевая ткани входят в состав скелета и выполняют опорную, защитную, амортизационную функции.

Следующие виды соединительной ткани: Собственно соединительная ткань имеет особое строение межклеточного вещества. Оно представлено гелеобразной массой, в которой лежат в разных направлениях в виде сети тонкие волокна. Рыхлая волокнистая соединительная ткань покрывает сверху кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, входит в состав кожи. Плотная волокнистая соединительная ткань характеризуется сильным развитием волокон, лежащих более упорядоченно, чем в рыхлой ткани. Образует надкостницу, сухожилия, связки.

Жировая ткань состоит из жировых клеток, в которых накапливаются капельки жира. Выполняет запасающую, депонирующую, теплоизоляционную, амортизационную функции. В основном развита в глубоком слое кожи, откладывается на поверхности внутренних органов. Подразделяется на два вида: белую жировую ткань и бурую жировую ткань. У человека преобладает белая жировая ткань. Бурая жировая ткань хорошо развита у новорожденных, она выполняет в основном функцию теплопродукции для согревания тела. Кровь и лимфа - это жидкие соединительные ткани, основой их межклеточного вещества является вода. Клетки крови и лимфы называются форменными элементами. В крови представлены три группы клеток, имеющих определенное строение и функции: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. В лимфе основными клетками являются особый вид лейкоцитов лимфоциты. Эти ткани входят в состав внутренней среды организма человека и выполняют основную функцию - транспортную.

III. Мышечные ткани Основными свойствами мышечной ткани является возбудимость и сократимость. Эти свойства мышечной сократимость ткани определяют ее основную функцию - обеспечение двигательных реакций организма. Выделяют три вида мышечной ткани: • поперечно-полосатая скелетная • гладкая • поперечно-полосатая сердечная

Гладкая мышечная ткань обладает особыми свойствами: она медленно сокращается и расслабляется, обладает автоматией, является непроизвольной (т. е. ее деятельность не управляется по воле человека). Входит в состав стенок внутренних органов: кровеносных и лимфатических сосудов, мочевыводящих путей, пищеварительного тракта. Поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань Свойствами этой мышечной ткани является высокая скорость сокращения и расслабления и произвольность (т. е. ее деятельность управляется по воле человека). Эта мышечная ткань входит в состав скелетных мышц, а также в стенку глотки, верхней части пищевода, ею образован язык, глазодвигательные мышцы. Поперечно-полосатая сердечная мышечная ткань Этот вид мышечной ткани образует миокард сердца. Особым свойством этой ткани является автоматия - способность ритмично сокращаться и расслабляться под действием возбуждения, возникающего в самих клетках. Эта ткань является непроизвольной.

IV. Нервная ткань Эта ткань является основой строения и деятельности нервной системы. Основные свойства этой ткани возбудимость и проводимость. Она состоит из клеток двух видов: нервных клеток - нейронов и вспомогательных клеток-спутниц (глиальных клеток). Между клетками нервной ткани хорошо развиты межклеточные пространства, заполненные жироподобным межклеточным веществом - глией (нейроглией). Глия и клетки-спутницы выполняют вспомогательную функцию для нейронов: опорную, защитную, трофическую, обменную.

• • Основной структурной и функциональной единицей нервной ткани является нейрон. Его главной функцией является восприятие различных воздействий (раздражений), преобразование энергии этих воздействий в энергию нервного импульса и проведение нервного импульса.