Глава 2.1. основы цитологии. клетка.

Рис. 2/1.Формы клеток.

1 – нервная; 2, 3 – эпителиальная; 4 – соединительнотканная; 5 – гладкая мышечная;; 6 – эритроцит; 7 – сперматозоид; 8 – яйцеклетка.

Рис. 2/2. Строение клетки.

1 – цитолемма (плазматическая мембрана); 2 – пиноцитозные пузырьки; 3 – центросома; 4 – гиалоплазма; 5 – эндоплазматическая сеть (а – мембраны эндоплазматической сети, б – рибосомы); 6 – ядро; 7 – связь перинуклеарного пространства с полостями эндоплазматической сети; 8 – ядерные поры; 9 – ядрышко; 10 – внутриклеточный сетчатый аппарат; 11 – секреторные вакуоли; 12 – митохондрии; 13 – лизосомы, 14 – три последовательные стадии фагоцитоза; 15 – связь клеточной оболочки с мембранами цитоплазматической сети.

Рис. 2/3 Фазы клеточного деления (митоза):

1 – клетка с ядром и центросомой (интерфаза); 2 – перестройка ядерного хроматина и деление центросомы (профаза); 3 – волокна веретена деления (метафаза); 4 – концентрация хромосом у полюсов клетки (анафаза); 5 и 6 – образование двух дочерних клеток (телофаза)

Клетка (cellula) - это наименьшая структурно-функциональная единица организма, обладающая основными свойствами живой материи: чувствительностью, обменом веществ и способностью к размножению. Клетки различаются по размеру, форме, строению и функции. Размеры клеток микроскопические. Самые крупные – яйцеклетка и нервная клетка, а самые мелкие лимфоциты. По форме (Рис. 2/1.) различают шаровидные, веретеновидные, чешуйчатые (плоские), кубические, столбчатые (призматические), звездчатые, отростчатые (древовидные) клетки. Некоторые клетки (например, нейроны) вместе с отростками достигают в длину 1,5 м и более. Каждая клетка представляет собой сложную систему, содержащую ядро и цитоплазму с включенными в нее органеллами и включениями. Химический состав клетки: 1) неорганические вещества вода, кислоты, основания, соли; 2) органические вещества (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ); 3) растворимые газы. Вода составляет основную массу клетки. В ней растворяются химические вещества, с ней выделяются продукты обмена. Углеводы и жиры обеспечивают организм энергией. Главная функция белков – пластическая (используется как строительный материал).
Компоненты клетки	Строение и функции (Рис. 2/2.)
I. клеточная оболочка, плазмолемма II. цитоплазма: 1 гиалоплазма 2. органеллы: v эндоплазматическая сеть v митохондрии v комплекс Гольджи v клеточный центр (центросома) v лизосомы 3. включения 4. Специализированные органоиды III ядро, nucleus (греч. karion)	Покрывает клетку и отделяет ее от окружающей среды. Через нее осуществляется транспорт веществ внутрь клетки и из нее. Она обладает избирательной проницаемостью: одни вещества свободно проникают в клетку, другим доступ в нее закрыт. По своему составу представляет собой сложный липопротеиновый комплекс. Состоит из гиалоплазмы, органелл и включений. Основное вещество цитоплазмы. Это коллоидное образование, полупрозрачное (от греч. hyalos — стекло); содержит полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты и т. д. Гиалоплазма участвует в обменных процессах клетки. Постоянные части клетки. Каналы, образованные мембранами и связанные с клеточной мембраной. Представлена в виде агранулярной (гладкой) и гранулярной (зернистой) сетей. Гладкая сеть участвует в обмене липидов и полисахаридов, гранулярная – в синтезе белка, к ее стенкам прилегают рибосомы (место синтеза клеточного белка) – плотные частицы, содержащие белок и РНК. Расположены возле ядра, имеют форму палочек, зерен, состоят из двух мембран: внешней и внутренней, которая образует складки (крипты) с расположенными в них ферментами. Являются энергетическими органами клетки, участвуют в процессах окисления, фосфорилирования. Внутриклеточный сетчатый аппарат. В виде сетки и пузырьков вокруг ядра. Участвует в транспорте и химической обработке веществ, в выведении за пределы клетки продуктов ее жизнедеятельности. Располагается обычно возле ядра или комплекса Гольджи и содержит два плотных образования — центриоли. Участвует в процессе деления клеток и в образовании подвижных органов — жгутиков, ресничек. Пузырьки, заполненные ферментами. «Санитары» клетки: растворяют ее отжившие элементы. Временные образования, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ. Это особая форма депонирования веществ. Они могут быть белковыми, жировыми, пигментными и другими. Структуры, которые выполняют специфические функции и находятся в некоторых типах клеток: миофибриллы, нейрофибриллы, жгутики, реснички, ворсинки. Миофибриллы – длинные нити, проходящие внутри мышечного волокна от одного конца до другого. Они состоят из сократительного белка актомиозина и в присутствии АТФ способны сокращаться. Нейрофибриллы выявляются в цитоплазме тела и всех отростков нервных клеток. Это тонкие нити, которые проводят возбуждение (нервные импульсы). Реснички и жгутики – это плазматические выросты. Реснички располагаются на свободной поверхности клеток, имеют небольшую длину, их движение перемещает частички пыли, жидкость. Жгутики длиннее ресничек, имеются у сперматозоидов. Ворсинки – микровыросты оболочки клетки. Они имеются, например, на эпителиальных клетках тонкой кишки и во много раз увеличивают их активную всасывательную поверхность. Располагается внутри клетки. Хранит генетическую информацию, участвует в синтезе белка. Обычно ядро круглое или овоидное. В плоских клетках ядро уплощенной формы, в клетках белой крови (лейкоциты) — палочковидное или бобовидное. У человека эритроциты, кровяные пластинки (тромбоциты) ядра не имеют. Ядро покрыто ядерной оболочкой, nucleolemma, представленной наружной и внутренней ядерными мембранами, между которыми находится узкое перинуклеарное пространство. Нуклеолемма обладает функцией избирательной проницаемости так же, как цитолемма. Заполнено ядро нуклеоплазмой (nucleoplasma), гелеобразным веществом, в котором содержатся одно или два ядрышка, nucleolus, (синтезирует белок, является носителем генов в виде ДНК, содержит РНК) и хроматин в виде плотных зернышек или лентовидных структур, богатых белком и хорошо окрашивающихся (от греч. chroma – краска). Во время деления клеток хроматин превращается в хромосомы, в которых располагаются гены в определенной последовательности. В клетках человека постоянное количество хромосом – 46.

Жизнедеятельность клетки: поддерживает жизнь самой клетки и обеспечивает ее взаимоотношения с внешней средой (обмен веществ). Клетки обладают также раздражимостью (двигательные реакции) и способны к размножению путем деления, благодаря чему происходит рост и развитие организма. Такими постоянно обновляющимися путем размножения клетками во взрослом организме являются эпителиальные клетки (поверхностный, или покровный, эпителий), клетки соединительной ткани, крови. Некоторые клетки (например, нервные) утратили способность размножаться. Ряд клеток, в обычных условиях не размножающихся, при определенных обстоятельствах приобретают это свойство (процесс регенерации).

I Обмен веществ и энергии синтез белков II Возбудимость III Способность к размножению IY Способность к дифференцировке

Клетка усваивает поступающие вещества, расщепляет их с образованием энергии, необходимой для теплопродукции, выделения секретов, движений и нервной деятельности, синтезирует сложные вещества. Из клетки выводятся конечные продукты обмена веществ. Основную массу клетки составляют белки. Они состоят из аминокислот и, что очень важно, у каждого человека имеют индивидуальную специфичность, которая определяется порядком чередования аминокислот в полипептидной цепи и передается по наследству. Синтез белков сложен. В нем участвует большое количество ферментов и нуклеиновые кислоты ДНК и РНК – носители наследственной информации. Это самые длинные молекулы. В клетках они многократно скручены и образуют компактные структуры. Они состоят из нуклеотидов в определенной последовательности. Нуклеотиды состоят из 3-х молекул: азотистого основания, пептозы (сахар) и остатка фосфорной кислоты. Каждые 3 последовательно расположенных нуклеотида кодируют одну аминокислоту. В ДНК 4 типа азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т) и сахар – дезоксирибоза, в РНК – вместо тимина – урацил (У) и углевод – рибоза. Большая часть ДНК находится в ядре в соединении с белками – нуклеопротеидные нити, которые скручиваются и образуют хромосомы, небольшая часть ДНК – во внутриклеточных образованиях. ДНК состоит из 2-х полипептидных цепей, которые соединяются по строгим правилам: Т с А, Ц с Г и т. д. В процессе деления клетки происходит репликация (удвоение) ДНК: на исходных ДНК синтезируются их копии. Содержание РНК в живой клетке выше, чем содержание ДНК. Основная масса РНК локализована в рибосомах (в цитоплазме), лишь небольшая масса являются частью хроматина. РНК переносят информацию от ДНК к белкам. На молекуле ДНК синтезируется копия соответствующего гена (обрезка молекулы ДНК) – информационная РНК (и РНК). В ней заложена программа синтеза всех клеточных белков. и РНК переходит в цитоплазму и присоединяется к рибосоме. Транспортные РНК (т РНК, их не менее 20, по числу аминокислот) различают нужные аминокислоты, присоединяют к себе и подтаскивают к рибосоме, соединяясь с ней. и РНК на рибосоме подставляет для прочтения участок, где закодированы аминокислоты. Когда вся матрица прочитывается, молекула белка синтезируется полностью. Тогда транспортные РНК уходят в цитоплазму, где их ждут ферменты, чтобы соединить с очередными порциями аминокислот. Имеется и рибосомные РНК (р РНК), которая служит как бы каркасом, на котором собираются рибосомные белки. При нарушении целостности р РНК нарушается функция рибосом. Некоторые клетки и ткани (нервная, мышечная и железистая) специально приспособлены к осуществлению быстрых реакций на раздражение. Такие клетки и ткани называют возбудимыми, а их способность отвечать на раздражение возбуждением называют возбудимостью. В ответ на действие раздражителей в возбудимых клетках возникает волнообразный физиологический процесс – возбуждение – совокупность сложных физических, физико-химических, химических процессов и функциональных изменений. Есть и специфические признаки возбуждения: выделение секрета железистой клеткой, сокращение мышечной ткани, генерация нервных импульсов нервной клеткой. Раздражители могут быть физическими (электрический ток, температурные, механические), химическими (гормоны, белки, ионы), физико-химическими (осмотические, сдвиг рН и др.); специфическими (адекватными) и неспецифическими (адекватными). Адекватными называются те раздражители, которые действуют на данную биологическую структуру в естественных условиях, к восприятию которых она специально приспособлена и чувствительность к которым у нее чрезвычайно велика. Для палочек и колбочек сетчатки глаза адекватным раздражителем являются лучи видимой части солнечного спектра, для тактильных рецепторов кожи - давление, для вкусовых сосочков языка - разнообразные химические вещества, для скелетных мышц - нервные импульсы, притекающие к ним по моторным нервам. Неадекватными называются те раздражители, для восприятия которых данная клетка или орган специально не приспособлены. Так, мышца сокращается при воздействии кислоты или щелочи, электрического тока, внезапного растяжения, механического удара и т. д. Клетки значительно более чувствительны по отношению к своим адекватным раздражителям, чем к неадекватным. Это является выражением функционального приспособления, выработавшегося в процессе эволюции. Адекватные раздражители вызывают возбуждение в определенных возбудимых структурах при минимальной затрате энергии (световые лучи для рецепторов сетчатки глаза), а неадекватные - лишь при достаточной силе и продолжительности своего действия (обильное отделение слюны в ответ на раздражение кислотой рецепторов ротовой полости). Минимальная сила раздражителя, на которую возбудимая ткань отвечает раздражением, получила называние порог возбуждения. Чем она меньше, тем легче возбуждается ткань. При возникновении возбуждения затрачивается энергия, накопленная в клетках. При длительном возбуждении может наступить истощение энергетических запасов и, как следствие, например, в нервных клетках «нервное истощение», проявляющееся невротическими состояниями. Обратное возбуждению явление – торможение – нервный процесс, приводящий к угнетению или предупреждению возбуждения. Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния поверхностной клеточной мембраны. В возбудимой клетке, находящейся в состоянии физиологического покоя, клеточная мембрана обладает повышенной проницаемостью для ионов калия и сниженной для ионов натрия. В результате неравномерного распределения ионов между наружной и внутренней сторонами клеточной мембраны (в цитоплазме нервных и мышечных клеток в 50 раз больше ионов калия, в 10 раз меньше ионов натрия) возникает разность потенциалов, которая называется потенциалом покоя или мембранным потенциалом. Для каждого типа клетки ее величина строго определенная. При этом наружная поверхность мембраны заряжена положительно, а внутренняяя электроотрицательно. В возбужденной клетке проницаемость мембраны клетки для ионов натрия возрастает в 500 раз и выше проницаемости для ионов калия в 20 раз, натрий устремляется в клетку, и происходит колебание мембранного потенциала: возникает потенциал действия, который, в отличие от потенциала покоя, передвигается в форме волны возбуждения по поверхности клетки со скоростью до десятков метров в секунду. Наружная поверхность заряжается отрицательно по отношению к внутренней. При этом понижается мембранная разность потенциалов (деполяризация мембраны) и даже появляется разность потенциалов противоположного знака. Достигнув критического – порогового - уровня, изменение разности потенциалов лавинообразно нарастает и быстро - в нерве за несколько десятитысячных долей секунды - достигает своего максимума. Восстановление исходной разности потенциалов – реполяризация мембраны - происходит вначале за счет выхода ионов калия из клетки. Затем благодаря особому физиологическому механизму, так называемому натрий-калиевому насосу, восстанавливается неравенство ионных концентраций между цитоплазмой и окружающей клетку средой (ионы калия обратно входят в клетку, а ионы натрия выходят из нее). Характерной особенностью клетки в момент ее возбуждения - в период максимальной деполяризации мембраны - является ее неспособность отвечать на новое раздражение. Состояние невозбудимости клетки во время ее возбуждения носит название рефрактерности. Изменение проницаемости мембраны при возбуждении вначале относительно невелико и сопровождается лишь небольшой деполяризацией, небольшим уменьшением мембранного потенциала в том месте, где было приложено раздражение, и не распространяется вдоль возбудимой ткани (это так называемое местное возбуждение). Проведение возбуждения обусловлено тем, что потенциал действия, возникший в одной клетке или в одном ее участке, становится раздражителем, вызывающим возбуждение других участков. Возбуждение от одной нервной клетки к другой или от нервного волокна к мышечной или железистой клетке передается химическим путем. В нервном окончании образуются химические соединения - передатчики нервного импульса (ацетилхолин, норадреналин и др.), вызывающие возбуждение в той возбудимой клетке, на которой расположено нервное окончание. Химические передатчики нервного импульса называются медиаторами. Деление клеток: 1. амитоз (прямое) – клетка делится на 2 равные или неравные части. Встречается редко. 2. митоз (непрямое) (Рис. 2/3.) – наиболее распространено, состоит из следующих этапов: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. В период подготовки к митозу (интерфаза), когда сохраняется оформленное ядро, происходит синтез копий ДНК на имеющихся молекулах ДНК (матрицах), их количество удваивается. Ядро увеличивается в размерах. В цитоплазме также происходят большие изменения: удвоение центриоли, интенсивно функционируют митохондрии, накапливая энергию для осуществления митоза, и т.д. В конце интерфазы клетка становится материнской. Деление клетки начинается с изменения ядра. Ядрышко исчезает, хроматин превращается в длинные нити, которые спирализуются и становятся компактными частицами – хромосомами. В каждой хромосоме по 2 молекулы ДНК (одна существовала до митоза, другая синтезирована в интерфазе). После разделения центросомы на 2 части каждая из них направляется к противоположным полюсам клетки, они как бы отталкиваются одна от другой. Вместе с образующимися вокруг них и между ними тонкими белковыми нитями они формируют митотическое веретено. Ядерная мембрана разрушается, нити веретена прикрепляются к одному из участков дочерних хромосом, которые притягиваются к противоположным полюсам клетки и располагаются возле центросом. При превращении хромосом обратно в хроматин они окружаются вновь появляющейся ядерной оболочкой, и происходит образование двух новых ядер. Посередине цитоплазмы образуется перетяжка, формируются 2 новые клетки. Итак, жизненный цикл клетки – период от одного деления к другому, складывается из собственно митоза и интерфазы – периода между двумя митозами. Причем 90 % всей жизни клетки приходится на интерфазу. 3. мейоз – редукционное деление, при котором количество хромосом уменьшается вдвое (гаплоидный, единичный, набор хромосом). Так размножаются половые клетки. При дальнейшем слиянии мужской и женской половых клеток диплоидный набор хромосом восстанавливается. Приобретение клеткой специализированных функций, связанное с появлением в ней структур, обеспечивающих выполнение этих функций. При этом набор хромосом не изменяется, а изменяется лишь соотношение активных и неактивных генов. В дифференцированных клетках только небольшая часть генов способна передавать информацию. Например, гены, кодирующие синтез белков-гормонов в секреторных клетках желез, или – синтез гемоглобина. Часто при специализации (дифференцировке) утрачивается способность клеток к размножению, то есть исчезают так называемые камбиальные элементы. Например, на определенной стадии онтогенеза запасы камбиальных элементов высокодифференцированной нервной ткани истощаются, и естественная утрата нейронов компенсируется лишь гипертрофией сохранившихся нейронов.

глава 2.1. основы цитологии. клетка. - student2.ru