Что имеют все клетки. Анатомия и физиология человека: Учебное пособие

Клетка - это структурно-функциональная единица живого организма, способная к делению и обмену с окружающей средой. Она осуществляет передачу генетической информации путем самовоспроизведения.

Клетки очень разнообразны по строению, функции, форме, размерам (рис. 1). Последние колеблются от 5 до 200 мкм. Самыми крупными в организме человека являются яйцеклетка и нервная клетка, а самыми маленькими - лимфоциты крови. По форме клетки бывают шаровидные, веретеновидные, плоские, кубические, призматические и др. Некоторые клетки вместе с отростками достигают длины до 1,5 м и более (например, нейроны).

Рис. 1. Формы клеток:

1 - нервная; 2 - эпителиальная; 3 - соединителытотканная; 4 - гладкая мышечная; 5- эритроцит; 6- сперматозоид; 7-яйцеклетка

Каждая клетка имеет сложное строение и представляет собой систему биополимеров, содержит ядро, цитоплазму и находящиеся в ней органеллы (рис. 2). От внешней среды клетка отграничивается клеточной оболочкой - плазма-леммой (толщина 9-10 мм), которая осуществляет транспорт необходимых веществ в клетку, и наоборот, взаимодействует с соседними клетками и межклеточным веществом. Внутри клетки находится ядро, в котором происходит синтез белка, оно хранит генетическую информацию в виде ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Ядро может иметь округлую или овоидную форму, но в плоских клетках оно несколько сплющенное, а в лейкоцитах палочковидное или бобовидное. В эритроцитах и тромбоцитах оно отсутствует. Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, которая представлена внешней и внутренней мембраной. В ядре находится нуклеошазма, которая представляет собой гелеобразное вещество и содержит хроматин и ядрышко.

Рис. 2. Схема ультрамикроскопического строения клетки

(по М. Р. Сапину, Г. Л. Билич, 1989):

1 - цитолемма (плазматическая мембрана); 2 - пиноцитозные пузырьки; 3 - центросома (клеточный центр, цитоцентр); 4 - гиалоплазма; 5 - эн-доплазматическая сеть (о - мембраны эндоплазматической сети, б - ри-босомы); 6- ядро; 7- связь перинуклеарного пространства с полостями эндоплазматической сети; 8 - ядерные поры; 9 - ядрышко; 10 - внутриклеточный сетчатый аппарат (комплекс Гольджи); 77-^ секреторные вакуоли; 12- митохондрии; 7J - лизосомы; 74-три последовательные стадии фагоцитоза; 75 - связь клеточной оболочки (цитолеммы) с мембранами эндоплазматической сети

Ядро окружает цитоплазма, в состав которой входят ги-алоплазма, органеллы и включения.

Гиалоплазма - это основное вещество цитоплазмы, она участвует в обменных процессах клетки, содержит белки, полисахариды, нуклеиновую кислоту и др.

Постоянные части клетки, которые имеют определенную структуру и выполняют биохимические функции, называются органеллами. К ним относятся клеточный центр, митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическая (ци-топлазматическая) сеть.

Клеточный центр обычно находится около ядра или комплекса Гольджи, состоит из двух плотных образований - центриолей, которые входят в состав веретена движущейся клетки и образуют реснички и жгутики.

Митохондрии имеют форму зерен, нитей, палочек, формируются из двух мембран - внутренней и внешней. Длина митохондрии колеблется от 1 до 15 мкм, диаметр - от 0,2 до 1,0 мкм. Внутренняя мембрана образует складки (кри-сты), в которых располагаются ферменты. В митохондриях происходят расщепление глюкозы, аминокислот, окислении жирных кислот, образование АТФ (аденозинтрифосфорнай кислота) - основного энергетического материала.

Комплекс Гольджи (внутриклеточный сетчатый аппарат) имеет вид пузырьков, пластинок, трубочек, расположенных вокруг ядра. Его функция состоит в транспорте веществ, химической их обработке и выведении за пределы клетки продуктов ее жизнедеятельности.

Эндоплазматическая (цитоплазматическая) сеть формируется из агранулярной (гладкой) и гранулярной (зернистой) сети. Агранулярная Эндоплазматическая сеть образуется преимущественно мелкими цистернами и трубочками диаметром 50-100 нм, которые участвуют в обмене липи-дов и полисахаридов. Гранулярная Эндоплазматическая сеть состоит из пластинок, трубочек, цистерн, к стенкам которых прилегают мелкие образования - рибосомы, синтезирующие белки.

Цитоплазма также имеет постоянные скопления отдельных веществ, которые называются включениями цитоплазмы и имеют белковую, жировую и пигментную природу.

Клетка как часть многоклеточного организма выполняет основные функции: усвоение поступающих веществ и расщепление их с образованием энергии, необходимой для поддержания жизнедеятельности организма. Клетки обладают также раздражимостью (двигательные реакции) и способны размножаться делением. Деление клеток бывает непрямое (митоз) и редукционное (мейоз).

Митоз - самая распространенная форма клеточного деления. Он состоит из нескольких этапов - профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Простое (или прямое) деление клеток - амитоз - встречается редко, в тех случаях, когда клетка делится на равные или неравные части. Мейоз - форма ядерного деления, при котором количество хромосом в оплодотворенной клетке уменьшается вдвое и наблюдается перестройка генного аппарата клетки. Период от одного деления клетки к другому называется ее жизненным циклом.

Клетки - строительный материал тела. Из них состоят ткани, железы, системы и, наконец, организм.

Клетки

Клетки бывают разных форм и размеров, но для всех из них есть общая схема строения.

Клетка состоит из протоплазмы, бесцветного, прозрачного желеподобного вещества, состоящего на 70% из воды и из разных органических и неорганических веществ. Большинство клеток состоят из трех основных частей: внешняя оболочка, называемая мембраной, центр - ядро и полужидкая прослойка - цитоплазма.

1. Клеточная мембрана состоит из жиров и протеинов; она полупроницаема, т.е. пропускает такие вещества, как кислород и оксид углерода.
2. Ядро состоит из особой протоплазмы, называемой нуклеоплазмой. Ядро часто называют «информационным центром» клетки, поскольку в нем содержится вся информация о росте, развитии и функционировании клетки в форме ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). В ДНК содержится материал, необходимый для развития хромосом, которые несут наследственную информацию от материнской клетки к дочерней. В клетках человека 46 хромосом, по 23 от каждого родителя. Ядро окружено мембраной, которая отделяет его от других структур клетки.
3. В цитоплазме находится множество структур, называемых оргаиеллами, или «маленькими органами», в число которых входят: митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, эндоплазматическая сеть и центриоли:

• Митохондрии - сферические, продолговатые структуры, которые часто именуют «энергетическими центрами», поскольку они обеспечивают клетку силой, необходимой для производства энергии.
• Рибосомы - гранулярные образования, источник протеина, необходимого клетке для роста и восстановления.
• Аппарат Гольджи состоит из 4-8 соединенных между собой мешочков, которые производят, сортируют и поставляют протеины в другие части клетки, для которых они являются источником энергии.
• Лизосомы - сферические структуры, которые вырабатывают вещества для избавления от поврежденных или изношенных частей клетки. Они являются «очистителями» клетки.
• Эндоплазматическая сеть - сеть каналов, по которым вещества транспортируются внутри клетки.
• Центриоли - две тонкие цилиндрические структуры, расположенные под прямым углом. Они участвуют в формировании новых клеток.

Клетки не существуют самостоятельно; они работают в группах из подобных клеток - тканях.

Ткани

Эпителиальная ткань

Из эпителиальной ткани состоят стенки и покровы многих органов и сосудов; различают два ее типа: простая и сложная.

Простая эпителиальная ткань состоит из одного слоя клеток, которые бывают четырех видов:

• Чешуйчатая: плоские клетки лежат шкалообразно, край к краю, в ряд, подобно кафельному полу. Чешуйчатый покров встречается у частей тела, которые мало подвержены износу и повреждению, например стенки альвеол легких в респираторной системе и стенки сердца, кровеносные и лимфатические сосуды в кровеносной системе.
• Кубовидная: кубические клетки, расположенные в ряд, формируют стенки некоторых желез. Эта ткань пропускает жидкость в процессе секреции, например при выделении пота из потовой железы.
• Столбчатая: ряд высоких клеток, которые формируют стенки многих органов пищеварительной и мочевыделительной систем. Среди столбчатых клеток - кубкообразные, которые производят водянистую жидкость - слизь.
• Реснитчатая: одинарный слой чешуйчатых, кубовидных или столбчатых клеток, имеющих выступы, называемые ресничками. Все реснички непрерывно совершают волнообразные движения в одну сторону, что позволяет веществам, например слизи или ненужным субстанциям, продвигаться по ним. Из такой ткани сформированы стенки органов дыхательной системы и репродуктивных органов. 2. Сложная эпителиальная ткань состоит из множества слоев клеток и бывает двух основных видов.

Слоистая - множество слоев чешуйчатых, кубовидных или столбчатых клеток, из которых формируется защитный слой. Клетки либо сухие и затвердевшие, либо влажные и мягкие. В первом случае клетки ороговевшие, т.е. они высохли, и получился волокнистый протеин - кератин. Мягкие клетки - не ороговевшие. Примеры твердых клеток: верхний слой кожи, волосы и ногти. Покровы из мягких клеток -слизистая оболочка рта и язык.
Переходная - по строению схожа с неороговевшим слоистым эпителием, но клетки более крупные и округлые. Это делает ткань эластичной; из нее образованы такие органы, как мочевой пузырь, то есть те, которые должны растягиваться.

Как простой, так и сложный эпителий , должны прикрепляться к соединительной ткани. Место соединения двух тканей известно как нижняя мембрана.

Соединительная ткань

Бывает твердой, полутвердой и жидкой. Насчитывают 8 видов соединительной ткани: ареолярная, жировая, лимфатическая, эластичная, фиброзная, хрящевая, костная и кровяная.

1. Ареолярная ткань - полутвердая, проницаемая, находится по всему телу, являясь связующей и опорной для других тканей. Она состоит из протеиновых волокон коллагена, эластина и ретикулина, которые обеспечивают ее силу, эластичность и прочность.
2. Жировая ткань - полутвердая, присутствует там же, где и ареолярная, формируя изоляционный подкожный слой, который способствует сохранению телом тепла.
3. Лимфатическая ткань - полутвердая, содержащая клетки, которые защищают организм, поглощая бактерии. Лимфатическая ткань формирует те органы, которые ответственны за контроль здоровья организма.
4. Эластичная ткань - полутвердая, является основой эластичных волокон, которые могут растягиваться и при необходимости восстанавливать форму. Примером является желудок.
5. Фиброзная ткань - прочная и твердая, состоящая из соединительных волокон из протеина коллагена. Из этой ткани образованы сухожилия, которые соединяют мышцы и кости, и связки, соединяющие кости между собой.
6. Хрящевая ткань - твердая, обеспечивающая связь и защиту в форме гиалиновых хрящей, соединяющих кости с суставами, волокнистых хрящей, соединяющих кости с позвоночником, и эластичных хрящей уха.
7. Костная ткань - твердая. Из нее состоят твердый, плотный компактный слой кости и несколько менее плотное губчатое вещество кости, которые вместе формируют костную систему.
8. Кровь - жидкое вещество, состоящее на 55% из плазмы и на 45% из клеток. Плазма составляет основную жидкую массу крови, а клетки в ней выполняют защитную и соединительную функции.

Мышечная ткань

Мышечная ткань обеспечивает движение тела. Различают скелетную, висцеральную и кардиальную виды мышечной ткани.

1. Скелетная мышечная ткань - бороздчатая. Она отвечает за сознательное движение тела, например движение при ходьбе.
2. Висцеральная мышечная ткань - гладкая. Она ответственна за непроизвольные движения, такие как передвижение пищи по пищеварительной системе.
3. Сердечная мышечная ткань обеспечивает пульсацию сердца - сердцебиение.

Нервная ткань

Нервная ткань выглядит как пучки волокон; она составлена клетками двух видов: нейронами и нейроглиями. Нейроны - длинные, чувствительные клетки, которые принимают сигналы и реагируют на них. Нейроглии поддерживают и защищают нейроны.

Органы и железы

В организме ткани разных видов соединяются и образуют органы и железы. Органы имеют особое строение и функции; они составлены тканями двух или более видов. К органам относятся сердце, легкие, печень, мозг и желудок. Железы состоят из эпителиальной ткани и вырабатывают особые вещества. Различают два типа желез: эндокринные и экзокринньте. Эндокринные железы называют железами внутренней секреции, т.к. они выбрасывают вырабатываемые вещества - гормоны - непосредственно в кровь. Экзокринные (железы внешней секреции) - в каналы, например, пот из соответствующих желез по соответствующим каналам доходит до поверхности кожи.

Системы организма

Группы связанных между собой органов и желез, которые выполняют сходные функции, формируют системы мы организма. К ним относятся: покровная, скелетная, мышечная, респираторная (дыхательная), кровеносная (циркуляторная), пищеварительная, мочеполовая, нервная и эндокринная.

Организм

В организме все системы работают сообща, обеспечивая жизнь человека.

Размножение

Мейоз : новый организм образуется при слиянии мужской спермы и женской яйцеклетки. И в яйцеклетке, и в сперме содержится по 23 хромосомы, в целой клетке - в два раза больше. Когда происходит оплодотворение, яйцеклетка и сперматозоид сливаются, образуя зиготу, у которой
46 хромосом (по 23 от каждого из родителей). Зигота делится (митоз), и формируется эмбрион, зародыш и, наконец, человек. В процессе этого развития клетки приобретают индивидуальные функции (некоторые из них становятся мышечными, другие костными и т.д.).

Митоз - простое деление клеток - продолжается на протяжении всей жизни. Существуют четыре стадии митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

1. Во время профазы делится каждая из двух центриолей клетки, при этом двигаясь в противоположные части клетки. В то же самое время хромосомы в ядре образуют пары, а мембрана ядра начинает разрушаться.
2. Во время метафазы хромосомы размещаются по оси клетки между центриолями, одновременно с этим исчезает защитная мембрана ядра.
   Во время анафазы продолжается раздвижение центриолей. Отдельные хромосомы начинают движение в противоположных направлениях, следуя за центриолями. Цитоплазма в центре клетки суживается, и клетка сжимается. Процесс деления клетки называется цитокинезом.
3. Во время телофазы цитоплазма продолжает сжиматься, пока не образуются две идентичные дочерние клетки. Вокруг хромосом формируется новая защитная мембрана, а у каждой новой клетки - по одной паре центриолей. Сразу после деления в образовавшихся дочерних клетках недостаточно органелл, но по мере роста, называемого интерфазой, они достраиваются, перед тем как клетки снова поделятся.

Частота деления клетки зависит от ее вида, к примеру, клетки кожи размножаются быстрее, чем костные.

Выделение

Ненужные вещества образуются в результате дыхания и обмена веществ и должны быть удалены из клетки. Процесс их удаления из клетки происходит по той же схеме, что и впитывание питательных веществ.

Движение

Маленькие волоски (реснички) некоторых клеток совершают движения, а целые кровяные клетки двигаются по всему организму.

Чувствительность

Клетки играют огромную роль в формировании тканей, желез, органов и систем, которые мы будем подробно изучать, продолжая наше путешествие по организму.

Возможные нарушения

Болезни возникают в результате разрушения клеток. С развитием болезни это отражается на тканях, органах и системах и может оказать влияние на весь организм.

Клетки могут разрушаться по ряду причин: генетических (наследственные заболевания), дегенеративных (при старении), зависящих от окружающей среды, например при слишком высоких температурах, или химических (отравления).

• Вирусы могут существовать только в живых клетках, которые они захватывают и в которых размножаются, вызывая инфекции, например простудные (вирус герпеса).
• Бактерии могут жить и вне тела и делятся на патогенные и непатогенные. Патогенные бактерии вредны и вызывают заболевания, такие как импетиго, а непатогенные безвредны: они поддерживают здоровье организма. Некоторые такие бактерии живут на поверхности кожи и защищают ее.
• Грибки используют для жизни другие клетки; они тоже бывают патогенными и непатогенными. Патогенные грибки - это, например, грибки ног. Некоторые непатогенные грибки используют в производстве антибиотиков, в том числе пенициллина.
• Черви, насекомые и клещи являются возбудителями заболеваний. К ним относятся глисты, блохи, вши, чесоточные клещи.

Микробы заразны, т.е. могут передаваться от человека к человеку в процессе инфицирования. Заражение может произойти при личном контакте, например прикосновении, или при контакте с инфицированным инструментом, таким как щетка для волос. При болезни могут проявляться симптомы: воспаление, жар, отеки, аллергические реакции и опухоли.

• Воспаление - краснота, жар, отек, боль и утеря способности нормально функционировать.
• Жар - повышенная температура тела.
• Отек - припухлость в результате избыточного количества жидкости в ткани.
• Опухоль - аномальное разрастание ткани. Может быть доброкачественной (неопасной) и злокачественной (может прогрессировать, приводя к летальному исходу).

Заболевания можно классифицировать, разделяя на локальные и системные, наследственные и приобретенные, острые и хронические.

• Локальные - болезни, при которых затронута определенная часть или зона организма.
• Системные - болезни, при которых поражен весь организм или несколько его частей.
• Наследственные заболевания есть уже при рождении.
• Приобретенные заболевания развиваются после рождения.
• Острые - заболевания, которые возникают внезапно и быстро проходят.
• Хронические болезни долговременны.

Жидкость

Человеческий организм на 75% состоит из воды. Большая часть этой воды, находящаяся в клетках, называется внутриклеточной жидкостью. Остальная вода содержится в крови и слизи и называется внеклеточной жидкостью. Количество воды в организме связано с содержанием в нем жировой ткани, а также от пола и возраста. В жировых клетках не содержится вода, поэтому в организме худых людей процентное содержание воды выше, чем у тех, у кого большая жировая прослойка. Кроме того, у женщин обычно больше жировой ткани, чем у мужчин. С возрастом содержание воды уменьшается (больше всего воды в организмах младенцев). Большую часть воды обеспечивают еда и питье. Другой источник воды - диссимиляция в процессе обмена веществ. Ежедневная потребность человека в воде - около 1,5 литра, т.е. столько же, сколько организм теряет за день. Вода уходит из организма с мочой, фекалиями, потом и при дыхании. Если тело теряет больше воды, чем получает, происходит обезвоживание. Баланс воды в организме регулируется жаждой. Когда организм обезвоживается, во рту возникает ощущение сухости. Мозг реагирует на этот сигнал жаждой. Возникает желание пить, чтобы восстановить баланс жидкости в организме.

Отдых

Каждый день есть время, когда человек может спать. Сон - это отдых для тела и мозга. Во время сна тело частично находится в сознании, большинство его частей временно приостанавливают свою работу. Организму нужно это время полного отдыха, чтобы «подзарядить батарейки». Потребность в сне зависит от возраста, рода деятельности, образа жизни и уровня стресса. Она также индивидуальна для каждого человека и варьирует от 16 часов в сутки для младенцев до 5 для пожилых людей. Сон идет в две фазы: медленный и быстрый. Медленный сон глубокий, без сновидений, он составляет около 80% всего сна. Во время быстрого сна мы видим сны, обычно три-четыре раза за ночь, продолжительностью до часа.

Активность

Наравне со сном организм нуждается в активности, чтобы оставаться здоровым. В организме человека есть клетки, ткани, органы и системы, ответственные за движение, некоторые из них контролируемы. Если человек не пользуется этой возможностью и предпочитает сидячий образ жизни, контролируемые движения становятся ограниченными. В результате недостаточной физической нагрузки может снизиться умственная активность, и фраза «если не будешь пользоваться, потеряешь» относится и к телу, и к разуму. Баланс между отдыхом и активностью разный для разных систем организма и будет рассмотрен в соответствующих главах.

Воздух

Воздух - это смесь атмосферных газов. Он состоит приблизительно на 78% из азота, на 21% из кислорода, и еще 1% составляют другие газы, в том числе углекислый. Кроме этого, воздух содержит определенное количество влаги, примесей, пыли и т.д. Вдыхая, мы употребляем воздух, используя примерно 4% кислорода, содержащегося в нем. В процессе потребления кислорода образуется углекислый газ, поэтому в воздухе, который мы выдыхаем, больше оксида углерода и меньше кислорода. Уровень азота в воздухе не меняется. Кислород необходим для поддержания жизни, без него все существа погибли бы за считанные минуты. Другие компоненты воздуха могут быть вредны для здоровья. Уровень загрязнения воздуха бывает разным; следует по возможнос ти избегать вдыхания загрязненного воздуха. Например, при вдыхании воздуха, содержащего табачный дым, происходит пассивное курение, которое может оказать отрицательное воздействие на организм. Искусство дыхания - то, что чаще всего сильно недооценивают. Оно будет развиваться, чтобы мы могли использовать наиболее полно эту естественную способность.

Возраст

Старение - это прогрессирующее ухудшение способности организма реагировать на поддержание гомеостаза. Клетки способны самовоспроизводится митозом; считается, что в них запрограммировано определенное время, в течение которого они размножаются. Это подтверждается постепенным замедлением и в конце концов прекращением жизненно важных процессов. Еще один фактор, влияюший на процесс старения, -эффект свободных радикалов. Свободные радикалы -токсичные вещества, сопровождающие энергетический обмен. К ним относятся загрязнение, радиация и некоторая пища. Они причиняют вред определенным клеткам, потому что влияют не их способность усваивать питательные вещества и избавляться от продуктов распада. Итак, старение вызывает заметные изменения в анатомии и физиологии человека. В этом процессе постепенного ухудшения усиливается склонность организма к заболеваниям, появляются физические и эмоциональные симптомы, с которыми трудно бороться.

Цвет

Цвет - необходимая часть жизни. Каждая клетка для того, чтобы выжить, нуждается в свете, а в нем содержится цвет. Растениям свет нужен для выработки кислорода, который людям необходим для дыхания. Радиоактивная солнечная энергия дает питание, которое необходимо физическим, эмоциональным и духовным аспектам человеческой жизни. Изменения света влекут за собой изменения в организме. Так, восход солнца пробуждает наш организм, в то время как закат и связанное с ним исчезновение света вызывает сонливость. В свете есть и видимые, и невидимые цвета. Около 40% солнечных лучей несут видимые цвета, которые становятся такими из-за разницы их частот и длин волн. К видимым цветам относятся красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый - цвета радуги. Совмещенные, эти цвета образуют свет.

Свет проникает в организм через кожу и глаза. Глаза, раздражаемые светом, подают сигнал мозгу, который интерпретирует цвета. Кожа ощущает разные колебания, производимые разными цветами. Этот процесс большей частью подсознательный, но его можно вывести на сознательный уровень, тренируя восприятие цветов руками и пальцами, что иногда называют «лечением цветом».

Определенный цвет может производить только один эффект на организм, в зависимости от длины его волн и частоты колебаний, кроме того, разные цвета связывают с разными частями тела. Мы подробнее ознакомимся с ними в следующих главах.

Знание

Знание терминов анатомии и физиологии поможет вам лучше узнать человеческий организм.

Анатомия относится к строению, и есть специальные термины, которыми обозначают анатомические понятия:

• Передний - находящийся в передней части корпуса
• Задний - находящийся в задней части корпуса
• Нижний - относящийся к нижней части тела
• Верхний - расположенный выше
• Внешний - находящийся снаружи организма
• Внутренний - находящийся внутри тела
• Лежащий навзничь - опрокинувшийся на спину, вверх лицом
• Лежащий ничком - размещенный лицом вниз
• Глубокий - находящийся под поверхностью
• Поверхностный - лежащий у поверхности
• Продольный - расположенный по длине
• Поперечный - лежащий поперек
• Средняя линия - центральная линия тела, от макушки до пальцев ног
• Срединный - расположенный посередине
• Боковой - удаленный от середины
• Периферический - максимально удаленный от прикрепления
• Ближний - ближайший к прикреплению

Физиология относится к функционированию.

В ней используются следующие термины:

• Гистология - клетки и ткани
• Дерматология - покровная система
• Остеология - скелетная система
• Миология - мышечная система
• Кардиология - сердце
• Гематология - кровь
• Гастроэнтерология - пищеварительная система
• Гинекология - женская репродуктивная система
• Нефрология - мочевыделительная система
• Неврология - нервная система
• Эндокринология - выделительная система

Специальный уход

Гомеостаз - это состояние, при котором клетки, ткани, органы, железы, системы органов работают в гармонии с собой и друг с другом.

Эта совместная работа обеспечивает наилучшие условия для здоровья отдельных клеток, ее поддержание - необходимое условие для благополучия всего организма. Один из главных факторов, влияющих на гомеостаз, -стресс. Стресс бывает внешним, например колебания температуры, шумы, недостаток кислорода и т.д., или внутренним: боль, волнение, страх и т. д. Организм сам борется с ежедневными стрессами, у него для этого есть эффективные механизмы противодействия. И все же нужно держать ситуацию под контролем, чтобы не произошел дисбаланс. Серьезный дисбаланс, вызванный излишним продолжительным стрессом, может подорвать здоровье.

Косметические и оздоровительные процедуры помогают клиенту осознать действие стресса, возможно, вовремя, а дальнейшая терапия и советы специалиста предотвращают возникновение дисбаланса и способствуют поддержанию гомеостаза.

Клетка - это единая живая система, состоящая из двух неразрывно связанных частей - цитоплазмы и ядра (цв. табл. XII).

Цитоплазма - это внутренняя полужидкая среда, в которой расположено ядро и все органоиды клетки. Она имеет мелкозернистую структуру, пронизанную многочисленными тонкими нитями. В ней содержатся вода, растворенные соли и органические вещества. Основная функция цитоплазмы - объединять в одно целое и обеспечивать взаимодействие ядра и всех органоидов клетки.

Наружная мембрана окружает клетку тонкой пленкой, состоящей из двух слоев белка, между которыми расположен жировой слой. Она пронизана многочисленными мелкими порами, через которые осуществляется обмен ионами и молекулами между клеткой и средой. Толщина мембраны 7,5-10 нм, диаметр пор 0,8-1 нм. У растений поверх нее образуется оболочка из клетчатки. Основные функции наружной мембраны - ограничивать внутреннюю среду клетки, защищать ее от повреждений, регулировать поступление ионов и молекул, выводить продукты обмена и синтезируемые вещества (секреты), соединять клетки и ткани (за счет выростов и складок). Наружная мембрана обеспечивает проникновение в клетку крупных частиц путем фагоцитоза (см. разделы в «Зоологии» - «Простейшие», в «Анатомии» - «Кровь»). Аналогичным образом происходит поглощение клеткой капель жидкости - пиноцитоз (от греч. «пино» - пью).

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) - это состоящая из мембран сложная система каналов и полостей, пронизывающих всю цитоплазму. ЭПС бывает двух типов - гранулированная (шероховатая) и гладкая. На мембранах гранулированной сети располагается множество мельчайших телец - рибосом; в гладкой сети их нет. Основная функция ЭПС - участие в синтезе, накоплении и транспортировке основных органических веществ, вырабатываемых клеткой. Белок синтезируется в гранулированной, а углеводы и жиры - в гладкой ЭПС.

Рибосомы - мелкие тельца, диаметром 15-20 нм, состоящие из двух частиц. В каждой клетке их сотни тысяч. Большинство рибосом располагаются на мембранах гранулированной ЭПС, а часть - в цитоплазме. В их состав входят белки и р-РНК. Основная функция рибосом - синтез белка.

Митохондрии - это мелкие тельца, размером 0,2-0,7 мкм. Их количество в клетке достигает нескольких тысяч. Они часто меняют форму, размеры и местоположение в цитоплазме, перемещаясь в наиболее активную их часть. Внешний покров митохондрии состоит из двух трехслойных мембран. Наружная мембрана гладкая, внутренняя - образует многочисленные выросты, на которых располагаются дыхательные ферменты. Внутренняя полость митохондрий заполнена жидкостью, в которой размещаются рибосомы, ДНК и РНК. Новые митохондрии образуются при делении старых. Основная функция митохондрий - синтез АТФ. В них синтезируется небольшое количество белков, ДНК и РНК.

Пластиды свойственны только клеткам растений. Различают три вида пластид - хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Они способны к взаимному переходу друг в друга. Размножаются пластиды путем деления.

Хлоропласты (60) имеют зеленый цвет, овальную форму. Размер их 4-6 мкм. С поверхности каждый хлоропласт ограничен двумя трехслойными мембранами - наружной и внутренней. Внутри он заполнен жидкостью, в которой располагаются несколько десятков особых, связанных между собой цилиндрических структур - гран, а также рибосомы, ДНК и РНК. Каждая грана состоит из нескольких десятков наложенных друг на друга плоских мешочков из мембран. На поперечном разрезе она имеет округлую форму, диаметр ее 1 мкм. В гранах сосредоточен весь хлорофилл, в них происходит процесс фотосинтеза. Образующиеся при этом углеводы вначале скапливаются в хлоропласте, затем поступают в цитоплазму, а из нее - в другие части растения.

Хромопласты определяют красную, оранжевую и желтую окраску цветов, плодов и осенних листьев. Они имеют форму многогранных кристаллов, расположенных в цитоплазме клетки.

Лейкопласты бесцветны. Они содержатся в неокрашенных частях растений (стеблях, клубнях, корнях), имеют округлую или палочковидную форму (размером 5-6 мкм). В них откладываются запасные вещества.

Клеточный центр обнаружен в клетках животных и низших растений. Он состоит из двух маленьких цилиндров - центриолей (диаметром около 1 мкм), расположенных перпендикулярно друг другу. Стенки их состоят из коротких трубочек, полость заполнена полужидким веществом. Основная их роль - образование веретена деления и равномерное распределение хромосом по дочерним клеткам.

Комплекс Гольджи получил название по имени итальянского ученого, впервые открывшего его в нервных клетках. Он имеет разнообразную форму и состоит из ограниченных мембранами полостей, отходящих от них трубочек и расположенных на их концах пузырьков. Основная функция - накопление и выведение органических веществ, синтезируемых в эндоплазматической сети, образование лизосом.

Лизосомы - округлые тельца диаметром около 1 мкм. С поверхности лизосома ограничена трехслойной мембраной, внутри ее находится комплекс ферментов, способных расщеплять углеводы, жиры и белки. В клетке имеется несколько десятков лизосом. Новые лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Их основная функция - переваривание пищи, попавшей в клетку путем фагоцитоза, и удаление отмерших органоидов.

Органоиды движения - жгутики и реснички - представляют собой выросты клетки и имеют однотипное строение у животных и растений (общность их происхождения). Движение многоклеточных животных обеспечивается сокращениями мышц. Основной структурной единицей мышечной клетки являются миофибриллы - тонкие нити длиной более 1 см, диаметром 1 мкм, расположенные пучками вдоль мышечного волокна.

Клеточные включения - углеводы, жиры и белки - относятся к непостоянным компонентам клетки. Они периодически синтезируются, накапливаются в цитоплазме в качестве запасных веществ и используются в процессе жизнедеятельности организма.

Углеводы концентрируются в зернах крахмала (у растений) и гликогена (у животных). Их много в клетках печени, клубнях картофеля и других органах. Жиры накапливаются в виде капель в семенах растений, подкожной клетчатке, соединительной ткани и т. д. Белки откладываются в виде зерен в яйцеклетках животных, семенах растений и других органах.

Ядро - один из важнейших органоидов клетки. От цитоплазмы его отделяет ядерная оболочка, состоящая из двух трехслойных мембран, между которыми располагается узкая полоска из полужидкого вещества. Через поры ядерной оболочки осуществляется обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Полость ядра заполнена ядерным соком. В нем находятся ядрышко (одно или несколько), хромосомы, ДНК, РНК, белки и углеводы. Ядрышко - округлое тельце размером от 1 до 10 мкм и более; в нем синтезируется РНК. Хромосомы видны только в делящихся клетках. В интерфазном (неделящемся) ядре они присутствуют в виде тонких длинных нитей хроматина (соединения ДНК с белком). В них заключена наследственная информация. Число и форма хромосом у каждого вида животных и растений строго определенные. Соматические клетки, из которых состоят все органы и ткани, содержат диплоидный (двойной) набор хромосом (2 n); половые клетки (гаметы) - гаплоидный (одинарный) набор хромосом (n). Диплоидный набор хромосом в ядре соматической клетки создается из парных (одинаковых), гомологичных хромосом . Хромосомы разных пар (негомологичные) отличаются друг от друга по форме, месту расположения центромеры и вторичных перетяжек.

Прокариоты - это организмы с мелкими, примитивно устроенными клетками, без четко выраженного ядра. К ним относятся сине-зеленые водоросли, бактерии, фаги и вирусы. Вирусы представляют собой молекулы ДНК или РНК, покрытые белковой оболочкой. Они так малы, что их можно разглядеть только в электронный микроскоп. У них отсутствуют цитоплазма, митохондрии и рибосомы, поэтому они не способны синтезировать белок и энергию, необходимые для их жизнедеятельности. Попав в живую клетку и используя чужие органические вещества и энергию, они нормально развиваются.

Эукариоты - организмы с более крупными типичными клетками, содержащие все основные органоиды: ядро, эндоплазматическую сеть, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы и другие. К эукариотам относятся все остальные растительные и животные организмы. Их клетки имеют сходный тип строения, что убедительно доказывает единство их происхождения.

Клетки, подобно кирпичикам дома, являются строительным материалом практически всех живых организмов. Из каких частей они состоят? Какую функцию в клетке выполняют различные специализированные структуры? На эти и многие другие вопросы вы найдете ответы в нашей статье.

Что такое клетка

Клеткой называют наименьшую структурную и функциональную единицу живых организмов. Несмотря на относительно небольшие размеры, она образует свой уровень развития. Примерами одноклеточных организмов являются зеленые водоросли хламидомонада и хлорелла, простейшие животные эвглена, амеба и инфузория. Их размеры действительно микроскопические. Однако функция клетки организма данной систематической единицы достаточно сложна. Это питание, дыхание, обмен веществ, передвижение в пространстве и размножение.

Общий план строения клеток

Клеточное строение имеют не все живые организмы. К примеру, вирусы образованы нуклеиновыми кислотами и белковой оболочкой. Из клеток состоят растения, животные, грибы и бактерии. Все они отличаются особенностями строения. Однако общая их структура одинакова. Она представлена поверхностным аппаратом, внутренним содержимым - цитоплазмой, органеллами и включениями. Функции клеток обусловлены особенностями строения этих составляющих. К примеру, у растений фотосинтез осуществляется на внутренней поверхности особых органелл, которые называются хлоропластами. У животных данные структуры отсутствуют. Строение клетки (таблица "Строение и функции органелл" подробно рассматривает все особенности) определяет ее роль в природе. Но для всех многоклеточных организмов общей является обеспечение обмена веществ и взаимосвязи между всеми органами.

Строение клетки: таблица "Строение и функции органелл"

Данная таблица поможет подробно ознакомиться со строением клеточных структур.

Как видите, каждая клеточная органелла имеет свою сложную структуру. Причем строение каждой из них определяет и выполняемые функции. Только согласованная работа всех органелл позволяет существовать жизни на клеточном, тканевом и организменном уровнях.

Основные функции клетки

Клетка - уникальная структура. С одной стороны, каждая ее составляющая играет свою роль. С другой - функции клетки подчинены единому согласованному механизму работы. Именно на этом уровне организации жизни осуществляются важнейшие процессы. Одним из них является размножение. В его основе лежит процесс Существует два основных его способа. Так, гаметы делятся путем мейоза, все остальные (соматические) - митоза.

Благодаря тому что мембрана является полупроницаемой, возможно поступление в клетку и в обратном направлении различных веществ. Основой для всех обменных процессов является вода. Поступая в организм, биополимеры расщепляются до простых соединений. А вот минеральные вещества находятся в растворах в виде ионов.

Клеточные включения

Функции клеток не осуществлялись бы в полном объеме без наличия включений. Эти вещества являются запасом организмов на неблагоприятный период. Это может быть засуха, понижение температуры, недостаточное количество кислорода. Запасающие функции веществ в клетке растений выполняет крахмал. Он находится в цитоплазме в виде гранул. В животных клетках запасным углеводом служит гликоген.

Что такое ткани

У клетки, сходные по строению и функциям, объединяются в ткани. Эта структура является специализированной. К примеру, все клетки эпителиальной ткани мелкие, плотно прилегают друг к другу. Форма их весьма разнообразна. В данной ткани практически отсутствует Такое строение напоминает щит. Благодаря этому эпителиальная ткань выполняет защитную функцию. Но любому организму необходим не только "щит", но и взаимосвязь с окружающей средой. Чтобы осуществить и эту функцию, в эпителиальной есть особые образования - поры. А у растений подобной структурой служат устьица кожицы или чечевички пробки. Эти структуры осуществляют газообмен, транспирацию, фотосинтез, терморегуляцию. И прежде всего эти процессы осуществляются на молекулярном и клеточном уровне.

Взаимосвязь строения и функций клеток

Функции клеток обусловлены их строением. Все ткани являются ярким примером этому. Так, миофибриллы способны к сокращению. Это клетки мышечной ткани, которые осуществляют передвижение отдельных частей и всего тела в пространстве. А вот у соединительной - другой принцип строения. Данный вид ткани состоит из крупных клеток. Именно они являются основой всего организма. Соединительная ткань также содержит большое количество межклеточного вещества. Такое строение обеспечивает ее достаточный объем. Этот вид ткани представлен такими разновидностями, как кровь, хрящевая, костная ткани.

Говорят, что не восстанавливаются... На этот факт существует много разных взглядов. Однако никто не сомневается, что нейроны связывают весь организм в единое целое. Это достигается другой особенностью строения. Нейроны состоят из тела и отростков - аксонов и дендритов. По ним информация и поступает последовательно от нервных окончаний к головному мозгу, а оттуда - обратно к рабочим органам. В результате работы нейронов весь организм связан единой сетью.

Итак, большинство живых организмов имеют клеточное строение. Эти структуры являются единицами строения растений, животных, грибов и бактерий. Общие функции клеток - это способность к делению, восприятие к факторам окружающей среды и обмен веществ.

На заре развития жизни на Земле все клеточные формы были представлены бактериями. Они всасывали органические вещества, растворённые в первичном океане, через поверхность тела.

Со временем некоторые бактерии приспособились производить органические вещества из неорганических. Для этого они использовали энергию солнечного света. Возникла первая экологическая система, в которой эти организмы были производителями. В результате этого в атмосфере Земли появился кислород, выделяемый этими организмами. С его помощью можно из той же самой пищи получить гораздо больше энергии, а добавочную энергию использовать на усложнение строения тела: разделение тела на части.

Одно из важных достижений жизни — разделение ядра и цитоплазмы. В ядре находится наследственная информация. Специальная мембрана вокруг ядра позволила защитить от случайных повреждений. По мере необходимости цитоплазма получает из ядра команды, направляющие жизнедеятельность и развитие клетки.

Организмы, у которых ядро отделено от цитоплазмы, образовали надцарство ядерных (к ним относятся — растения, грибы, животные).

Таким образом, клетка — основа организации растений и животных — возникла и развилась в ходе биологической эволюции.

Даже не вооружённым глазом, а ещё лучше под лупой можно видеть, что мякоть зрелого арбуза состоит из очень мелких крупинок, или зёрнышек. Это клетки — мельчайшие «кирпичики», из которых состоят тела всех живых организмов, в том числе и растительных.

Жизнь растения осуществляется соединённой деятельностью его клеток, создающих единое целое. При многоклеточности частей растения существует физиологическое разграничение их функций, специализация различных клеток в зависимости от местоположения их в теле растения.

Растительная клетка отличается от животной тем, что имеет плотную оболочку, покрывающую внутреннее содержимое со всех сторон. Клетка не является плоской (как её принято изображать), она скорей всего похожа на очень маленький пузырёк, наполненный слизистым содержимым.

Строение и функции растительной клетки

Рассмотрим клетку как структурно-функциональную единицу организма. Снаружи клетка покрыта плотной клеточной стенкой, в которой имеются более тонкие участки — поры. Под ней находится очень тонкая плёнка — мембрана, покрывающая содержимое клетки — цитоплазму. В цитоплазме есть полости — вакуоли, заполненные клеточным соком. В центре клетки или около клеточной стенки расположено плотное тельце — ядро с ядрышком. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. По всей цитоплазме распределены мелкие тельца — пластиды.

Строение растительной клетки

Строение и функции органоидов растительной клетки

Органоид	Рисунок	Описание	Функция	Особенности
Клеточная стенка или плазматическая мембрана		Бесцветная, прозрачная и очень прочная	Пропускает в клетку и выпускает из клетки вещества.	Клеточная мембрана полупроницаемая
Цитоплазма		Густое тягучее вещество	В ней располагаются все другие части клетки	Находится в постоянном движении
Ядро (важная часть клетки)		Округлое или овальное	Обеспечивает передачу наследственных свойств дочерним клеткам при делении	Центральная часть клетки
		Сферической или неправильной формы	Принимает участие в синтезе белка
		Резервуар, отделённый от цитоплазмы мембраной. Содержит клеточный сок	Накапливаются запасные питательные вещества и продукты жизнедеятельности ненужные клетке.	По мере роста клетки мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль
Пластиды		Хлоропласты	Используют световую энергию солнца и создают органические из неорганических	Форма дисков, отграниченных от цитоплазмы двойной мембраной
		Хромопласты	Образуются в результате накопления каротиноидов	Жёлтые, оранжевые или бурые
		Лейкопласты	Бесцветные пластиды
Ядерная оболочка		Состоит из двух мембран (наружная и внутренняя) с порами	Отграничивает ядро от цитоплазмы	Даёт возможность осуществляться обмену между ядром и цитоплазмой

Живая часть клетки — это ограниченная мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров и внутренних мембранных структур, участвующих в совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Важной особенностью является то, что в клетке нет открытых мембран со свободными концами. Клеточные мембраны всегда ограничивают полости или участки, закрывая их со всех сторон.

Современная обобщенная схема растительной клетки

Плазмалемма (наружная клеточная мембрана) — ультрамикроскопическая плёнка толщиной 7,5 нм., состоящая из белков, фосфолипидов и воды. Это очень эластичная плёнка, хорошо смачивающаяся водой и быстро восстанавливающая целостность после повреждения. Имеет универсальное строение, т.е.типичное для всех биологических мембран. У растительных клеток снаружи от клеточной мембраны находится прочная, создающая внешнюю опору и поддерживающая форму клетки клеточная стенка. Она состоит из клетчатки (целлюлозы) — нерастворимого в воде полисахарида.

Плазмодесмы растительной клетки, представляют собой субмикроскопические канальцы, пронизывающие оболочки и выстланные плазматической мембраной, которая таким образом переходит из одной клетки в другую, не прерываясь. С их помощью происходит межклеточная циркуляция растворов, содержащих органические питательные вещества. По ним же идёт передача биопотенциалов и другой информации.

Порами называют отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяют лишь первичная оболочка и срединная пластинка. Участки первичной оболочки и срединную пластинку, разделяющие соседствующие поры смежных клеток, называют поровой мембраной или замыкающей пленкой поры. Замыкающую пленку поры пронизывают плазмодесменные канальцы, но сквозного отверстия в порах обычно не образуется. Поры облегчают транспорт воды и растворенных веществ от клетки к клетке. В стенках соседних клеток, как правило, одна против другой, образуются поры.

Клеточная оболочка имеет хорошо выраженную, относительно толстую оболочку полисахаридной природы. Оболочка растительной клетки продукт деятельности цитоплазмы. В её образовании активное участие принимает аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.

Строение клеточной мембраны

Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма, — сложная бесцветная, оптически прозрачная коллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур в единую систему и обеспечении взаимодействия между ними в процессах клеточного метаболизма.

Гиалоплазма (или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки. Состоит из воды и различных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть составляют белки различной химической и функциональной специфичности. В гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества.

Биополимеры образуют с водой коллоидную среду, которая в зависимости от условий может быть плотной (в форме геля) или более жидкой (в форме золя), как во всей цитоплазме, так и в отдельных ее участках. В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют между собой и средой гиалоплазмы различные органеллы и включения. При этом расположение их чаще всего специфично для определенных типов клеток. Через билипидную мембрану гиалоплазма взаимодействует с внеклеточной средой. Следовательно, гиалоплазма является динамической средой и играет важную роль в функционировании отдельных органелл и жизнедеятельности клеток в целом.

Цитоплазматические образования – органеллы

Органеллы (органоиды) — структурные компоненты цитоплазмы. Они имеют определённую форму и размеры, являются обязательными цитоплазматическими структурами клетки. При их отсутствии или повреждении клетка обычно теряет способность к дальнейшему существованию. Многие из органоидов способны к делению и самовоспроизведению. Размеры их настолько малы, что их можно видеть только в электронный микроскоп.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Ядрышко

Ядрышко — как и цитоплазма, содержит преимущественно РНК и специфические белки. Важнейшая его функция заключается в том, что в нём происходит формирование рибосом, которые осуществляют синтез белков в клетке.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Лизосомы

Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные мембраной основная функция которых — осуществление внутриклеточного пищеварения. Использование лизосомного аппарата происходит при прорастании семени растения (гидролиз запасных питательных веществ).

Строение лизосомы

Микротрубочки

Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами. Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.

Строение микротрубочки

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Митохондрии

Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.

Рибосомы

Рибосомы — немембранные клеточные органоиды. Каждая рибосома состоит из двух не одинаковых по размеру частичек и может делиться на два фрагмента, которые продолжают сохранять способность синтезировать белок после объединения в целую рибосому.

Строение рибосомы

Рибосомы синтезируются в ядре, затем покидают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети или располагаются свободно. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функционировать по одиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы.