Клетка
Последняя редакция: 20.11.2021
Весь контент Web2Health проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
Согласно современным представлениям, каждая клетка является универсальной структурно-функциональной единицей живого. 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.
Цитолемма
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 перемешают 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.
Рецепторная функция осуществляется на поверхности цитолеммы с помошью гликолипидов и гл и ко протеидов, 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. 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 ак-тиновых 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 маятнико-образные, 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. hyalinos - прозрачный) составляет примерно 53-55 % от общего объема цитоплазмы (cytoplasma), 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.
Немембранные органеллы клетки
К немембранным органеллам клетки относятся центриоли, микротрубочки, филаменты, рибосомы и полисомы.
Транспорт веществ и мембран в клетке
Вещества циркулируют в клетке, будучи упакованными в мембраны («передвижение содержимого клетки в контейнерах»). Сортировка веществ и их передвижение связаны с наличием в мембранах комплекса Гольджи специальных белков-рецепторов. Транспорт через мембраны, в том числе и через плазматическую мембрану (цитолемму), является одной из важнейших функций живых клеток. Различают два типа транспорта: пассивный и активный. Пассивный транспорт не требует затрат энергии, активный транспорт энергозависимый.
Транспорт веществ и мембран в клетке
Клеточное ядро
Ядро (nucleus, s. karyon) имеется во всех клетках человека, кроме эритроцитов и тромбоцитов. Функции ядра - хранение и передача новым (дочерним) клеткам наследственной информации. Эти функции связаны с наличием в ядре ДНК. В ядре происходит также синтез белков - рибонуклеиновой кислоты РНК и рибосомных материалов.
[18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26]
Деление клеток. Клеточный цикл
Рост организма происходит за счет увеличения числа клеток путем деления. Основными способами деления клеток в человеческом организме являются митоз и мейоз. Процессы, происходящие при этих способах деления клеток, протекают одинаково, однако приводят к разным результатам.