|
ГЛАВА 2.
2.1. КЛЕТКА, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ Клетка – это структурная универсальная и функциональная единица живого организма (рис. 1, 1.1).
В организме человека клетки имеют разнообразную форму, которая обусловлена их положением и функцией; размеры их варьируют от нескольких микрометров (лимфоцит) до 200 мкм (яйцеклетка). При многообразии клеток живого организма, все они имеют общие признаки строения: цитолемма (клеточная оболочка или мембрана), цитоплазма и ядро. Клеточная мембрана имеет толщину около 0,02 мкм. Мембрана состоит из липидов, белков и мукополисахаридов. Матриксом мембраны является двойной слой фосфолипидов. Каждая молекула липидов имеет полярную фосфолипидную головку и два гидрофобных «хвоста». Головки молекул направлены к водной среде (к внеклеточной и внутриклеточной жидкостям), «хвосты» отталкиваются от воды, но притягиваются друг к другу, формируя основу мембраны (рис. 2, 2.1).
В билипидный слой встроены мозаично расположенные глобулярные белки.
Одни из них пронизывают насквозь липидный слой Другие белки лишь частично погружены в билипидный слой с наружной и внутренней стороны на различную глубину. Состав этих белков в различных типах клеток специфичен и зависит от функций клеток. Одни белки выполняют транспортную функцию, являясь переносчиками молекул и ионов, другие белки выполняют функцию рецепторов клетки (имея активный центр, они обладают избирательным сродством к определенным биологически активным веществам, гормонам, медиаторам), третьи белки являются ферментами. Снаружи мембрана покрыта слоем мукополисахаридов (углеводов), которые имеют вид длинных, ветвящихся цепочек полисахаридов. Они связаны с наружными участками молекул белков и липидов, осуществляют межклеточные взаимодействия и рецепторные функции (преобразование раздражений, воспринимаемых из внешней или из внутренней среды организма, в нервное возбуждение, которое передается в центральную нервную систему). Мембрана клеток постоянно обновляется. Функции клеточной мембраны: 1. Отделяет клетку от внешней среды. 2. Выполняет защитную функцию. 3. Воспринимает воздействия внешней для клетки среды. 4. Осуществляет транспортную функцию, обладая избирательной проницаемостью по отношению к различным химическим веществам (вода, низкомолекулярные вещества, ионы, аминокислоты, сахара и др.). Одни из веществ проходят через мембрану из внеклеточной среды в клетку и наоборот, для других веществ мембрана непроницаема. 5. Электрическая функция мембраны возбудимых тканей (нервной, мышечной, железистой) связана с ее проницаемостью для ионов калия, натрия, кальция и др., со способностью поддерживать ионный градиент (калий внутри клеток, а натрий вне клеток). 6. Образует межклеточные контакты с соседними клетками: · простые соединения в виде зубчатого шва – выросты цитолеммы одной клетки внедряются между выростами соседней; · сложные контакты образованы: а) плотно прилегающими оболочками, б) синапсами, которые осуществляют передачу возбуждения и торможения в одном направлении, в) нексусами, которые имеют специальные белковые структуры. Все функции клеток регулируются специфическими белками –ферментами. Эта регуляция осуществляется путем усиления или угнетения синтеза ферментов и может быть направлена на изменение активности синтезированных ферментов (усиление или торможение). В обоих способах регуляции внутриклеточных процессов участвуют гормоны, медиаторы, а также продукты, синтезируемые в самой клетке. В последнем случае регуляция генетического контроля функции клеток осуществляется по принципу обратной связи. Цитоплазма неоднородна по своему составу, она включает гиалоплазму и находящиеся в ней органеллы и включения. Различают органеллы:
· Универсальные – характерные
для любой клетки, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи,
рибосомы, митохондрии (обеспечивающие синтез белков, жиров,
жироподобных · Специальные – миофибриллы мышечных волокон (обеспечивают сократимость мышечной ткани), нейрофибриллы нервных клеток (формируют опорную и транспортную систему), реснички (обеспечивают двигательную функцию мерцательного эпителия).
Ядро клетки
играет основную роль в ее жизнедеятельности, с его удалением клетка
прекращает свои функции и гибнет. В большинстве клеток человека одно
ядро, но встречаются и многоядерные клетки (печень и мышцы).
Эритроциты человека развиваются В ядре неделящейся клетки различают: 1) ядерную оболочку, 2) ядерный сок; 3) ядрышко; 4) хроматин.
Ядро окружено мембраной (ядерной оболочкой), пронизанной порами, посредством которых оно тесно связано с каналами эндоплазматической сети и цитоплазмой (осуществляется непрерывный обмен веществ). Ядерный сок представляет полужидкое вещество, которое заполняет всю полость ядра. Ядрышки, количество их может изменяться, представляют собой совокупность РНК и белка во время деления они разрушаются. В ядрышке происходит синтез РНК (информационной, транспортной, рибосомной). Ядро клетки содержит генетическую информацию, материальными носителями которой являются молекулы ДНК и РНК. Сложный комплекс белка с молекулой ДНК внутри ядра представляет собой хроматин. Хроматин – это тот материал, из которого при делении клеток формируются хромосомы. Каждая клетка тела человека, кроме половых клеток, содержит 46 хромосом, организованных в 23 пары (диплоидный набор хромосом). В это число входят 22 пары аутосом (одикановые у мужчин и женщин) и 2 половые хромосомы. У женщин это две Х-хромосомы, у мужчин – одна Х- и одна Y-хромосома. Хромосомы разных пар отличаются друг от друга по форме, месту расположения центромеры и вторичных перетяжек. В яйцеклетках и сперматозоидах содержится только 23 хромосомы (гаплоидный набор хромосом), не имеющие пары. При оплодотворении ядра яйцеклетки и сперматозоида сливаются. Оплодотворенная яйцеклетка носит название зиготы, и ее ядро имеет уже диплоидный набор хромосом. В каждой паре хромосом одна хромосома отцовская, другая – материнская. Если сперматозоид, содержащий Х-хромосому, оплодотворяет яйцеклетку, то ребенок будет женского пола, а если сперматозоид, содержащий Y-хромосому – то ребенок будет мужского пола.
Элементарной функциональной единицей наследственного материала,
определяющей возможность развития отдельного признака клетки и
организма, является ген – участок молекулы ДНК или хромосомы
или хроматина. Хромосома содержит тысячи генов, в которых
зашифрованы с помощью генетического кода структуры белковых Любая живая клетка способна синтезировать белки. С особенной энергией идет биосинтез белков в период роста и развития клеток. В это время активно синтезируются белки для построения клеточных органоидов, мембран. Синтезируются ферменты. Биосинтез белков идет интенсивно и во многих взрослых, то есть закончивших рост и развитие, клетках, например в клетках пищеварительных желез, синтезирующих белки-ферменты (пепсин, трипсин), или в клетках желез внутренней секреции, синтезирующих белки-гормоны (инсулин, тироксин). Способность к синтезу белков присуща не только растущим или секреторным клеткам: любая клетка в течение всей жизни постоянно синтезирует белки, так как в ходе нормальной жизнедеятельности молекулы белков постепенно разрушаются. Такие пришедшие в негодность молекулы белков удаляются из клетки. Взамен синтезируются новые полноценные молекулы, в результате состав и деятельность клетки не нарушаются. Способность к синтезу белка передаётся по наследству от клетки к клетке и сохраняется ею в течение всей жизни.
Молекулы белков состоят из аминокислот. Свойства белков зависят от
последовательности аминокислот в полипептидной цепи.
Так как ДНК находится в ядре клетки, а синтез белка происходит в
цитоплазме с участием рибосом, существует посредник, передающий
информацию с ДНК на рибосомы. Таким посредником служит |