Клетки и ткани
Изобретение микроскопа позволило увидеть, что организм человека, как и все живое, состоит из мельчайших кирпичиков — клеток. В «построении» органов тела участвуют миллиарды клеток. Так как все органы разные, то и созданы они из разных клеток, каждая из которых выполняет свою функцию и взаимодействует с другими клетками.
СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ
Большинство клеток имеют сходное строение. Снаружи клетка покрыта оболочкой — мембраной, отделяющей ее от других клеток. Пространство между клетками заполнено межклеточным веществом. Мембрана отделяет внутреннюю среду клетки от окружающей и избирательно регулирует обмен веществ. В ее составе есть липиды и множество белков — каналы, переносчики и рецепторы, благодаря которым разные вещества могут входить в клетку или выходить из нее.
Клетка заполнена желеобразным веществом — цитоплазмой, в которой находятся более плотное ядро и различные органоиды. Ядро хранит большую часть ДНК клетки в составе хромосом и участвует в управлении экспрессией генов. Внутри ядра находится ядрышко, где синтезируется рибосомная РНК и собираются субъединицы рибосом; сами белки синтезируются на рибосомах.
Органоиды — это мельчайшие клеточные структуры, выполняющие различные функции. Митохондрии — органоиды, превращающие кислород и питательные вещества в энергию, обеспечивающую деятельность клетки. Рибосомы — органоиды, в которых образуются клеточные белки — главный строительный материал клеток. Клеточные белки также необходимы для производства веществ (например, гормонов), поступающих в различные части тела. Аппарат Гольджи получает многие белки и липиды, модифицирует, сортирует и упаковывает их для доставки в разные части клетки или на экспорт — это скорее «сортировочный центр», чем склад. Клеточный центр участвует в делении клетки.
Клетки производят химические вещества, необходимые организму: углеводы, жиры, белки и нуклеиновые кислоты. Углеводы — разнообразная группа органических соединений; многие простые сахара растворимы в воде, а глюкоза служит важным источником энергии для клеток. Жиры состоят из тех же элементов, но не растворяются в воде. Жиры входят в состав клеточных мембран и служат запасным источником энергии. Белки — самые сложные органические соединения в природе, служащие строительным материалом клеток. Некоторые белки способствуют ускорению протекания химических процессов в организме и называются ферментами. Нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК — хранят, передают и реализуют генетическую информацию. Большая часть ДНК клетки находится в ядре, но собственная ДНК есть и в митохондриях; разные виды РНК синтезируются на матрице ДНК и работают в ядре и цитоплазме.
Клетки разных тканей обновляются с очень разной скоростью. Клетки крови и эпителия кишечника постоянно заменяются, многие клетки печени способны делиться после повреждения. Большинство нейронов головного мозга живут очень долго и обычно не заменяются после гибели, но фраза «нервные клетки совсем не восстанавливаются» слишком категорична: в отдельных областях мозга описан ограниченный нейрогенез, а периферические нервные волокна при определенных условиях способны отрастать.
Ткани, из которых мы «сшиты»
ЭПИТЕЛИАЛЬНАЯ ТКАНЬ. МЕРЦАТЕЛЬНЫЙ И МНОГОСЛОЙНЫЙ ЭПИТЕЛИИ
СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ
Клетки одинакового строения, выполняющие общие функции, образуют ткань. Наш организм состоит из 4 основных типов тканей. Эпителиальная (покровная) ткань образует кожу и слизистые оболочки внутренних органов. Через нее проходит обмен веществ между частями организма и внешней средой. Различают несколько видов эпителиальной ткани.
Кровь, лимфа, хрящи, кости, жир образованы разными видами соединительных тканей. В цитоплазме клеток мышечной ткани (мышечных волокнах) содержатся нитевидные образования, способные сокращаться, что обеспечивает движение мышц, образованных гладкой (внутренние органы) и поперечно-полосатой скелетной тканью. Сердце образовано особым типом поперечно-полосатой мышечной ткани — сердечной. Нервная ткань состоит из особых клеток — нейронов, о которых мы расскажем далее.
ГЛАДКАЯ И ПОПЕРЕЧНО-ПОЛОСАТАЯ МЫШЕЧНЫЕ ТКАНИ
НЕРВНАЯ КЛЕТКА (нейрон)
Клетки и ткани изучает наука гистология. Исследование клеток возможно только с помощью микроскопа. Для световой микроскопии ткань часто фиксируют, делают очень тонкие срезы и окрашивают, чтобы различить клетки и их структуры; толщина среза не обязана равняться ровно одному слою клеток. Изучение клеток и тканей дает ценную информацию обо всем организме. Все генетические исследования и опыты по клонированию были бы невозможны без изучения клеток.
Строение органоидов сверено с материалами NIGMS. Подробнее о четырех основных типах тканей — в статье «Ткани человеческого организма».