Тело взрослого человека, по некоторым оценкам, содержит 60 трлн. миллиардов клеток. В среднем, каждая из них в длину меньше чем одна тысячная сантиметра. На каждом сантиметре нашей кожи содержится около миллиона клеток, и около тридцати миллиардов клеток – в нашем мозгу.
Клетка – это живая система (саморегулирующая, самообновляющая и самоуправляемая). С её начинается развития всех животных и растительных организмов. Из клеток построены все компоненты тела. Клетки меньше песчинок увидеть их можно только под микроскопом. Наука о развитии, строении и функции клеток называется цитология.
В зависимости от исполняемых функций и места нахождения в организме, размеры и формы клеток очень разнообразны: самыми крупными в организме человека являются яйцеклетка и нервная клетка, а самыми маленькими – лимфоциты крови.
Формы клеток (рис.1) - вид шара, многогранника, звезды, цилиндра других фигур.
Рис.1. Формы клеток
1 - клетка крови - лимфоцит; 2 - клетка печени; 3 - клетка костной ткани; 4 - клетка мерцательного эпителия; 5 - бокаловидная клетка слизистой оболочки толстой кишки; 6 - мужская половая клетка (сперматозоид); 7 - клетка нервной ткани - нейрон
Клетки разнообразны по размерам, форме и функциям, но все они имеют некоторые общие черты строения. Основными частями клетки являются цитоплазма и ядро.
Вокруг клетки человека находится мембрана, которая придаёт клетке форму и отделяет её от других клеток. Клеточная мембрана – регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой. Она как бы таможня клетки: не допускает проникновения в клетку не нужных в данный момент веществ и открывает широкий доступ для тех, в которых клетка нуждается.
Внутреннюю среду клетки образует цитоплазма. Это полужидкое вещество, в котором растворяются и перемещаются разные вещества. Цитоплазма – это место действия многочисленных химических реакций, арена жизнедеятельности, жизнеобеспечения клетки.
В клетке человека обычно имеется одно ядро. Исключение — клетки печени и красные кровяные тельца или эритроциты, у которых ядро исчезло. Ядро регулирует процессы, происходящие в клетке. В клетке образуется и хранится наследственная информация, которая определяет особенности и клетки и организма в целом. Если из клетки вынуть ядро, она скоро погибнет.
Наследственную информацию хранит ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которая находится в хромосомах. Она работает на подобие компьютерной программы и хранит информацию о всех признаках организма.
Фрагменты ДНК называют генами. Каждый ген заставляет в клетке образовываться одному белку, создавая определённые признаки организма.
Каждый вид имеет определённое количество хромосом (окрашивающиеся тельца). Все клетки человека, кроме половых, имеют 46хромосом. В половых клетках — 23 хромосомы.
Органоиды – это постоянные образования в клетке, каждое из которых имеет определённое строение и выполняет специфическую функцию.
Митохондрии («митос» - нить, «хондрио» - зерно - маленькие силовые станции) - участвуют в образовании энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки.
Эндоплазматическая сеть – система внутренних трубочек, участвует в обмене жиров.
Комплекс Гольджи - транспортная система клетки.
Рибосомы самые маленькие по величине органоиды клетки, имеющие обычно форму зерна (фабрики белка) - синтезируют белок в клетке.
Лизосомы – пузырьки («лизос»-растворяю, «сома»-тело перерабатывают сложные органические вещества клетки) – пищеварение клетки.
Включения – это непостоянные образования в цитоплазме клетки – капли жира, зёрнышки белка.
Химический состав клетки.
Неорганические соединения клетки – вода и соли. Больше всего в клетках воды, необходима для всех жизненных процессов.
Вода – хороший растворитель, она обладает большой теплоёмкостью и малой теплопроводимостью. Вода способствует движению веществ и нормальному протеканию биохимических реакций, удалению из клетки веществ, которые образуются в результате протекающих в ней реакций, она удерживает тепло. Если бы не было воды в организме, температура тела у спортсмена во время бега могла бы повыситься на 10 градусов и больше, так как обмен веществ идёт непрерывно и усиленно.
Соли содержатся в цитоплазме и ядре клеток в малых концентрациях, но их роль в жизни клетки очень велика. Наиболее важны для процессов жизнедеятельности клетки соли K (регуляции сокращения сердечной мышцы), Na (работу почек), Ca (в свёртываемости крови), Mg (участвует в энергетическом обмене и синтезе ДНК).
Органические соединения клетки:
· Белки – ускоряют химические реакции, выполняя роль катализаторов;
· Жиры и углеводы – являются строительным материалом клетки и служат источниками энергии для процессов жизнедеятельности организма;
· Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре, входят в состав хромосом, участвуют в хранении и передаче наследственных свойств клетки, обеспечивают образование белков.
Свойства клетки
· обмен веществ -метаболи́зм или обме́н веще́ств — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться;
· обмен энергии – на уровне клеток осуществляются процессы ассимиляции (усвоение) и диссимиляции (разложения);
· обмен информации - все взаимодействия между нашими клетками – химические, обмен информацией между клетками происходит посредством обмена между ними определенными химическими веществами.
Клетки в организме человека обеспечивают основные функции: рост, развитие и размножение.
Ростом называется увеличение размеров и массы клетки, развитием клетки – её возрастные изменения и способности полностью выполнять свои функции. Размножение клеток осуществляется их делением, который называется - митоз. Клетка живет 5-35 дней.
Ткани
Ткань – группа клеток и межклеточное вещество, объединённых единством происхождения, строения и функций. Наука, изучающая строение, развитие и жизнедеятельность тканей, называется гистологией.
В организме человека четыре вида тканей (рис.2): эпителиальная (эпителий) или покровная – защищает от внешней среды; соединительная (ткани внутренней среды) – протекание внутренних процессов; мышечная – обеспечивающая двигательную функцию организма и его отдельных частей; нервная, регулирующая рост, развитие и жизнедеятельность всего организма.
Рис.2. Виды тканей
Эпителиальная ткань - покрывает всю наружную поверхность тела человека, выстилает слизистые оболочки полых внутренних органов (желудок, кишечник).
Эпителиальная ткань выполняет функции: защитная функция - защищает все расположенные под ним ткани от механических, химических, термических воздействий; обменная функция - через клетки эпителиальной ткани осуществляется обмен веществ между организмом и окружающей средой (всасывание питательных веществ из кишечника в кровь и лимфу, переход кислорода из лёгких в кровь, выделение продуктов обмена из почек); секреторная функция (железистый эпителий) – вырабатывает специфические вещества, имеющие важное значения для организма (ферменты клеток желудочно-кишечного тракта участвуют в процессах пищеварения, гормоны – вещества желёз внутренней секреции – регулируют обменные процессы, рост и развитие организма.
Соединительная ткань. К ней относятся опорные ткани – хрящевая и костная, жидкая ткань – кровь и лимфа, плотно – соединительная ткань, входящая в состав сухожилий, жировая ткань и т.д.
Соединительная ткань состоит из множества клеток и межклеточного вещества, в котором находится разнообразные волокна: коллагеновые – состоящие из белка коллагена основы сухожилий, костей и хрящей, прочны на разрыв и малоэластичны, обеспечивают силу; эластические - состоят из белка эластина. Длинные, прочные эластичные. Находятся в стенках кровеносных сосудов, хряще, рыхлой соединительной ткани. Выполняют опорно-механическую функцию; ретикулярные - малорастяжимые ретикулярные волокна, образуют каркасы органов кроветворения и иммунной системы, печени, поджелудочной железы.
Функции соединительной ткани: трофическая (питательная) – разносит питательные вещества в организме; защитная – её клетки поглощают и переваривают вредные вещества – фагоцитоз, создает иммунитет; опорная (механическая) определяется межклеточным веществом; пластическая - способность к регенерации и приспособление к условиям среды.
Жировая ткань – образуется под кожей практически всех областей тела, особенно под брюшиной и сальником, за исключением век, полового члена и черепа. В каждой клетке в центре располагается жировая капля, а ядро и цитоплазма – по периферии.
Функции жировой ткани: важнейший источник энергии и депо воды; формирует защитный покров тела, защищает внутренние органы от ударов, удерживает органы в анатомическом положении; сохраняет тепло в организме.
Пигментная ткань встречается практически везде, где имеется интенсивная окраска: волосы, загоревшая кожа, родинки, радужка глаза. Это ткань состоит из клеток – меланоцитов, которые заполнены пигментом – меланином.
Кровь и лимфа, и межтканевая жидкость – являются внутренней средой организма.
Мышечная ткань принимает участие во всех движениях, совершаемых человеком. Она способствует продвижению крови по сосудам, пищи – по пищеварительному тракту, продуктов обмена по мочевыводящим путям при помощи специальных сократительных структур – миофибрилл. Основным свойством мышечной ткани является способность к сокращению – напряжению составляющих её элементов.
Виды мышечной ткани:
Гладкая мышечная ткань участвует в образовании стенки сосудов, внутренних органов (кишечник, мочевой пузырь), радужной оболочки глаза. Сокращения гладкой мышечной ткани происходит независимо от нашего сознания, и называют её непроизвольной. Сокращается она медленно и может находиться в таком состоянии длительное время.
Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань покрывает скелет и располагается под кожей, и вместе с подкожной жировой клетчаткой обуславливают внешнюю форму тела, а также входит в состав некоторых внутренних органов (язык, глотка, верхний отдел пищевода). Сокращение скелетных мышц происходит быстро и произвольно, оно подчиняется нашему сознанию. Любое движение регулируется, контролируется и координируется ЦНС. Состояние мышечной системы влияет на скоростные и силовые показатели, на ловкость, гибкость и другие физические качества человека. Большая трата энергии.
Поперечнополосатая сердечная мышечная ткань есть только в сердце. Она имеет очень хорошее кровоснабжение и значительно меньше, чем обычная поперечнополосатая ткань, подвергается усталости. Сокращение сердечной мышцы не зависит от воли человека.
Поперечнополосатыми их называют потому, что они состоят из мышечных волокон, и это придаёт им полосатый рисунок под микроскопом.
Нервная ткань состоит из нервных клеток – нейронов, является основным компонентом нервной системы, обеспечивает проведение сигналов (импульсов) в головной мозг, их проведение и синтез, устанавливает взаимосвязь организма с внешней средой, участвует в координации функции внутри организма, обеспечивает его целостность. Каждая клетка имеет тело и отростки, длина которых различна: от несколько микрон до 1-1,5 м. Отростки бывают двух видов: дендриты и нейриты.
Дендриты – это ветвящиеся отростки, по которым нервный импульс идёт к клетке.
Аксон – это длинный и единственный отросток, проводит нервный импульс от тела клетки к следующей клетки или рабочему органу, где заканчивается концевым аппаратом.
Нервные волокна это отростки нервных клеток покрытых оболочкой.
Нервы – это пучки нервных волокон, покрытые соединительной оболочкой.
Нервные окончания – концевые аппараты нервных волокон в зависимости от функции делят на чувствительные - рецепторы (воспринимающие раздражения), двигательные - эффекторы(передающие нервный импульс на рабочий орган: мышцам, железам, сосудам) и промежуточные.
В нервной системе нервные клетки, образуя контакты (синапсы) с другими нервными клетками, складываются в цепи нейронов. По таким цепям нейронов нервные импульсы проводятся от органов и тканей, где эти импульсы возникают в чувствительных нервных окончаниях, в центры нервной системы – мозг. Из мозга к рабочим органам нервные импульсы также следуют по цепям нейронов.
Ответную реакцию организма на воздействия внешней среды или изменения его внутреннего состояния, выполняемая с участием нервной системы, называют рефлексом (отражение, ответная реакция).
Путь, состоящий из цепей нейронов, по которому нервный импульс проходит от чувствительных нервных клеток до рабочего органа, называют рефлекторной дугой
Рефлекторный принцип построения нервной системы (рис.3).
Рис.3. Рефлекторный принцип построения нервной системы
Кровь и её функции
Кровь — жидкая соединительная ткань. Количество крови в теле человека зависит от его возраста, пола и телосложения. У взрослых её примерно 5 литров (у женщин объём крови в теле в среднем около 4 л, а в организме мужчины – до 5 л). Потеря 10% крови допустима, 30% опасна, при потере 50% крови возможен смертельный уход. Кровь в сосудах постоянно находится в движении и циркулирует по всему телу, благодаря деятельности сердца.
В состоянии покоя ток крови замедляется в сосудах печени, селезёнки, подкожной клетчатки, лёгких, в периферических венах конечностей. Эти органы выполняют роль кровяного депо. При повышении температуры тела, мышечной работе, подъёме на высоту, при кровопотерях из депо кровь поступает в общее кровеносное русло.
Кровь относится к быстро обновляющимся тканям. Физиологическая регенерация форменных элементов крови осуществляется за счёт разрушения старых клеток и образования новых органами кроветворения. Главным из них у человека является костный мозг, расположен в основном в тазовых костях и в длинных трубчатых костях.
Фильтром крови является печень и почки. Разрушаются клетки крови в печени и селезёнке.
Кровь состоит из жидкой части - плазмы и отдельных клеточных (форменных) элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
Плазма крови - бледно-жёлтого цвета на 92% состоящей из воды, в которой растворены белки, питательные вещества (глюкоза и липиды), гормоны, соли неорганических веществ (калия, натрия, кальция, магния и хлора), углекислый газ и мочевина.
Белки обеспечивают распределение воды между кровью и тканевой жидкостью, поддерживают водно-солевое равновесие в организме, участвуют в образовании защитных, иммунных, тел, в свёртывании крови. Глюкоза плазмы – источник энергии для всех клеток. Важное значение для деятельности сердца - калий и кальций, для свёртывания крови, для углеводного обмена – ионы магния.
Из воды, всасываемой в процессе пищеварения и отфильтрованной в почках, формируются плазма – жидкость, остающаяся после удаления из неё клеток крови. Функция плазмы: участие в транспорте в-в и свертываемость крови.
Красные кровяные тельца (эритроциты) — самые многочисленные из форменных элементов. В здоровом организме содержится около 4-5 млн. эритроцитов. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезенке. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков.
В эритроцитах содержится содержащий железо белок — гемоглобин, который обеспечивает главную функцию эритроцитов — транспорт газов, в первую очередь — кислорода. Именно гемоглобин придаёт крови красную окраску. В лёгких гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин, он имеет светло-красный цвет. В тканях кислород освобождается из связи, снова образуется гемоглобин, и кровь темнеет. Кроме кислорода, гемоглобин в форме карбогемоглобина переносит из тканей в лёгкие и небольшое количество углекислого газа.
Белые клетки крови (лейкоциты), имеющие ядра разной формы являются частью иммунной системы организма. В 1мм крови содержаться около 6000 - 8000 лейкоцитов. Живут не более 10-12 дней. Главная функция лейкоцитов — защита.
Кровяные пластинки (тромбоциты). В 1 мм крови их содержится около 300-400 тыс. продолжительность жизни тромбоцитов 5-7 дней. Разрушаются они в селезёнке. Они обеспечивают свёртывание крови, вытекающей из повреждённого сосуда, приводя к остановке кровотечения и тем самым защищая организм от опасной для жизни кровопотери.
Функции крови:
· транспортная (питательная) — доставляет питательные вещества и кислород к клеткам тканей;
· дыхательная функция - перенос кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к лёгким;
· выделительная — выносит из тканей ненужные продукты обмена веществ;
· терморегуляторная — регулирует температуру тела, перенося тепло. Мозг, печень и сердце производят тепло, а кровь распределяет его по телу. Когда снаружи жарко, артериолы под кожей расширяются, пропуская максимум крови к поверхности тела. Это помогает снижать высокую температуру. В холодную погоду, те же артериолы сжимаются, чтобы сохранить тепло.
· гуморальная — связывает между собой различные органы и системы, перенося гормоны, которые в них образуются;
· защитная— клетки крови активно участвуют в борьбе с чужеродными микроорганизмами.