Строение клеток человека: Строение клетки человека и ее функции в организме

Человеческая клетка: строение клетки человека

Подробно рассмотрев в микроскоп элементарную единицу нашего организма, исследователи пришли к выводу, что человеческая клетка имеет весьма сложное внешнее и внутреннее строение. Наше тело состоит из мышечной ткани, которую составляют в основном микроскопические клетки. Строение клетки человека во многом ничем не отличается от строения растительной и животной клеток. Разница имеется лишь в некоторых уникальных функциях органоидов клетки и в месте их расположения. Кстати, подробно прочитать о строении клеток растений можно тут. О строении клеток животных тут.

Основные органоиды человеческой клетки

Клетка человека имеет своеобразную форму. Эта форма определяет месторасположение определенных клеточных органоидов. Человек – эукариотический организм, именно поэтому в центре его клетки находится ядро. Как и в растительной и животной клетке, в человеческой клетке ядро выполняет такую же функцию хранения и реализации генетической информации. Имеется в клетке человека и цитоплазма, которая являет собой определенную среду расположения всех клеточных органелл. Митохондрии обеспечивают в клетке все энергетические процессы, связанные с окислением углеводов и жирных кислот. Особенностью человеческой клетки является наличие в ней многих ферментов, большинство из которых расположены в лизосомах. Ферменты внутри клетки выполняют функцию катализатора, то есть с их помощью значительно ускоряется протекание химических реакций в клетке.

Все строение клетки человека базируется на клеточной мембране. Она обеспечивает целостность формы клетки, а также способна практически полностью регулировать внутриклеточный баланс. Важную роль в клетке человека играют рибосомы. Как и во всех живых организмах, в человеке рибосомы служат основным органоидом для синтеза молекул белка, который возможен только из аминокислот.

Эндоплазматический ретикулум – один из главных органоидов клетки человека

Человеческая клетка имеет в своем строении два типа эндоплазматического ретикулума: гладкий и складчатый. Он являет собой определенную систему канальцев, пузырьков и уплощенных полостей, которые со всех сторон окружены прочной мембраной. Гладкий и складчатый эндоплазматический ретикулум выполняют разные функции в клетке. Первый участвует во многих процессах клеточного метаболизма. Более того, гладкий эндоплазматический ретикулум имеет способность нейтрализовать многие виды природных ядов, он берет участие в углеводном обмене и способен влиять на запасание клеткой кальция.

Главная функция складчатого эндоплазматического ретикулума – синтез белков. Этот процесс напрямую связан с деятельностью рибосом, поэтому самостоятельного синтеза белков складчатый эндоплазматический ретикулум проводить не может. Дело в том, что когда белки синтезируются на поверхности рибосом, они случайным образом могут присоединиться к складчатому эндоплазматическому ретикулуму. В такой способ создаются полипептидные цепочки, которые размещаются в полостях складчатого эндоплазматического ретикулума. В конце процесса эти белковые цепочки внутри органоида сворачиваются, проходят целый цикл биохимических превращений и потом в свободном виде белки попадают в состав цитозоля, где используются клеткой.

Таким образом, строение клетки человека практически полностью совпадает со строением клеток других живых организмов. Однако человек – уникальное существо, которое сумело добиться наивысшего уровня развития. Может поэтому стоит и дальше изучать строение нашего организма? Ведь ответ на вопрос о том, почему именно вид Homo sapiens сумел выбраться на наивысшую ступень эволюционного развития, до сих пор не найден.

Сложное строение человеческой клетки — видео

Строение клетки человека под микроскопом, какая часть является главной, отличия растительных и животных клеток

Все живые организмы состоят из клеток, исключение составляют лишь вирусы и вироиды. Существуют организмы, состоящие только из одной клетки. К ним принадлежат бактерии, грибы, одноклеточные водоросли, простейшие. Тела животных состоят из большого их количества. Изучает их строение, развитие и деятельность наука под названием цитология или клеточная биология. Из статьи вы узнаете, какие части клетки самые главные.

Строение и состав

Все формы жизни на Земле, состоящие из клеточек, делят на два надцарства:

  • прокариоты (доядерные), появившиеся в процессе эволюции первыми, имеют более простое строение.
  • эукариоты (ядерные), появились позднее, более сложные. Тело человека составляют эукариотические.

Вне зависимости от формы жизни, они организованы одинаково, в соответствии со структурными принципами:

  • Плазматическая мембрана или плазмалемма отделяет ее содержимое от окружающей среды.
  • Цитоплазма заполняет внутреннюю ее часть. В ней располагаются разные органоиды, клеточные включения и генетический материал, имеющий вид молекулы ДНК. Органоиды выполняют каждый свою функцию. Благодаря им обеспечивается жизнедеятельность.

Это интересно: хромосомы человека, их количество у здорового человека?

Прокариоты — организмы без оформленного клеточного ядра и внутренних мембранных органоидов. Основная часть генетической информации заключена в единственную крупную кольцевую двухцепочную молекулу ДНК. Она не образует комплекса с белками-гистонами, называющийся хроматином. Весь объем клетки заполняет вязкая зернистая цитоплазма.

Эукариоты — организмы с оформленным клеточным ядром, который отделяется от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетическая информация заключена в линейные двухцепочные молекулы ДНК. Они прикреплены к мембране ядра и образуют комплекс с белками-гистонами, который называют хроматином. В клетках существует система внутренних мембран, которые образуют кроме ядра и другие органоиды. Большинство имеет симбиоты-прокариоты — то есть митохондрии.

Это интересно: формы естественного отбора это что, значение термина в биологии.

Далее, рассмотрим строение клетки человека.

Клетки животных и человека

У человека они имеют очень маленький размер — 10−100 мкм. Один микрометр равен одной тысячной сантиметра. Поэтому их строение изучают с помощью микроскопа. Имеют разную форму:

  • сильно вытянутые и веретеновидные у мышц,
  • кровь состоит из овальных клеток,
  • кожа — из плоских, вытянутых или высоких и бокаловидных.

Одни клеточки с гладкой поверхностью, другие имеют отростки и выступы. Эти различия диктуются функциями, которые они выполняют. Снаружи они покрыты мембранами. Эта пленка отделяет цитоплазму от окружающей среды, обеспечивает обмен веществ, пропуская внутрь одни вещества, а другие выпуская. Растительная клеточка имеет также плотную оболочку снаружи мембраны, состоящую из целлюлозы, у животных ее нет.

К основному содержимому относится вязкая зернистая цитоплазма

. Она пребывает в постоянном движении, обеспечивает жизненные процессы. В цитоплазме иногда образуются пузырьки с жидкостью — вакуоли. Они помогают пищеварению: усваивают и накапливают запасы питательных веществ, удаляют вредные продукты жизнедеятельности, сохраняют относительно постоянный состав цитоплазмы. Так происходит обмен веществ между клеткой и окружающей средой.

Это интересно: скелет человека с названием костей, описание.

В центре располагается сферичное плотное тело — ядро, в котором находятся хромосомы, состоящие из молекул органического вещества. Они отвечают за процессы размножения, передают наследственные признаки потомкам, которые появляются при делении и развиваются в организмы.

В цитоплазме находятся органоиды или органеллы — органы, выполняющие каждый свою функцию.

В эндоплазматическую сеть входят

многочисленные мембраны с мельчайшими канальцами. Также имеются много мелких телец округлой формы — рибосом, расположенных у мембран в эндоплазматической сети. Они осуществляют синтез белков, которые по каналам сети переходят в разные ее части. Митохондрии — вытянутые овальные тельца со множеством перегородок производят органические вещества богатые энергией, которая используется клеточками. Митохондрии — это ее энергетические станции.

Это интересно: какие растения называют споровыми? Характерные признаки.

Аппарат Гольджи в животных клеточках выражен хорошо. Это комплекс переплетенных между собой трубочек, расположенных возле ядра. Благодаря каналам эндоплазматической сети сюда поступают белки, жиры и углеводы. Накапливаясь, они в виде капелек и комочков переходят в цитоплазму, чтобы использоваться в процессе жизнедеятельности. Мембраны аппарата Гольджи синтезируют жиры и углеводы, которые способствуют формированию мембраны. Субстанция, расщепляющая полезные вещества, содержится в округлых тельцах — лизосомах. Сливаясь вместе, лизосомы превращаются в пищеварительную вакуоль.

Клеточки животных лишены пластидов и хлоропластов, характерных для растительной ткани. В хлоропластах происходит фотосинтез. Животные же питаются готовой органикой.

У животных имеется органоид, называемый клеточным центром. У растений он не присутствует. В клеточном центре два тельца в форме цилиндра, которые отвечают за равномерное распределение наследственного материала клетки матери в дочерних.

В цитоплазме сосредоточены многочисленные включения жиров, белков и углеводов. Они имеют вид капелек, зерен различной формы и величины. Эти вещества соединяются в разных зонах клеточки, передвигаются, распределяются и используются в результате обмена веществ.

Клеточки между собой не трутся, поскольку пространство между ними заполняет межклеточная жидкость.

Вопросы и ответы

Проверьте свои знания, читая только вопрос.

  1. Чем заполнена внутренняя часть клетки? Гелеобразной жидкостью, из которой состоит цитоплазма. Есть также твердое ядро.
  2. Какая часть клетки является самой главной? Важнейшей частью является ядро. В нем хранится информация потомкам о строении и функции этой клеточки и целого организма.
  3. Назовите основные внутренние части клетки. Ими являются ядро, цитоплазму.
  4. Какие органоиды называют энергетическими станциями клетки? Так называют митохондрии из-за своей особенности производить энергию.
  5. Назовите главные части живой клетки. К ним относятся ядро, цитоплазма, клеточная мембрана.

Клетка является целостной и сложной биологической системой, мельчайшей структурной единицей многоклеточных организмов. Отдельные ее части отвечают за нормальную жизнедеятельность, а в период размножения — передачу наследственных характеристик от родителей потомству. Клетки животных, в отличие от растительных, не имеют пластид и плотной клеточной оболочки.

круглосуточная ветеринарная клиника «Doctor Vet» в Ленинском районе Саратова

Добро пожаловать на сайт круглосуточной клиники для животных: «Ветеринарный врач»

Ветеринарная клиника Doctor Vet имеет два филиала в Саратове. Все виды ветеринарной помощи вашим питомцам в ветлечебнице в заводском районе Саратова — круглосуточно!.

Наша ветеринарная клиника оказывает широкий спектр услуг.

Лечение домашних животных:

  • Вакцинация, кастрация, лечение, стрижка кошек и котят
  • Вакцинация, кастрация, лечение, стрижка собак и щенков
  • Вакцинация, лечение кроликов и хорьков
  • Лечение пернатых питомцев

Помимо ветеринарного кабинета, круглосуточная клиника для животных Doctor vet имеет собственную лабораторию, где вы можете провести диагностику здоровья своего домашнего питомца:

  • УЗИ для животных
  • ЭКГ домашним питомцам
  • Чистка зубов
  • Ортопедия
  • Стрижка

Обратившись в круглосуточную ветеринарную клинику в заводском районе Саратова — Вы всегда можете быть уверенны в квалифицированной помощи и высоком уровне обслуживания.

Вакцинация животных, вакцинация собак, вакцинация щенков, ветеринария, Ветеринарная клиника в Саратове, ветеринарная лечебница, ветеринарная помощь дома, ветеринарные клиники Саратова, ветеринарные клиники Саратова заводской район, ветеринарные услуги, ветеринарный врач в Саратове, ветклиника, ветлечебница, Все виды ветеринарной помощи, Все виды ветеринарных услуг, Кастрация, кастрация котов, клиника для животных, лабораторные исследования, Лечение животных, лечение животных в Саратове, лечение кошек, лечение кроликов, лечение попугаев, лечение собак, лечение хорьков, ортопедия, стерилизация, стерилизация кошек, стерилизация хорьков, стоматология, стрижка, Узи животным, ЭКГ животным

Вакцинация животных, вакцинация собак, вакцинация щенков, ветеринария, Ветеринарная клиника в Саратове, ветеринарная лечебница, ветеринарная помощь дома, ветеринарные клиники Саратова, ветеринарные клиники Саратова заводской район, ветеринарные услуги, ветеринарный врач в Саратове, ветклиника, ветлечебница, Все виды ветеринарной помощи, Все виды ветеринарных услуг, Кастрация, кастрация котов, клиника для животных, лабораторные исследования, Лечение животных, лечение животных в Саратове, лечение кошек, лечение кроликов, лечение попугаев, лечение собак, лечение хорьков, ортопедия, стерилизация, стерилизация кошек, стерилизация хорьков, стоматология, стрижка, Узи животным, ЭКГ животным

Вакцинация животных, вакцинация собак, вакцинация щенков, ветеринария, Ветеринарная клиника в Саратове, ветеринарная лечебница, ветеринарная помощь дома, ветеринарные клиники Саратова, ветеринарные клиники Саратова заводской район, ветеринарные услуги, ветеринарный врач в Саратове, ветклиника, ветлечебница, Все виды ветеринарной помощи, Все виды ветеринарных услуг, Кастрация, кастрация котов, клиника для животных, лабораторные исследования, Лечение животных, лечение животных в Саратове, лечение кошек, лечение кроликов, лечение попугаев, лечение собак, лечение хорьков, ортопедия, стерилизация, стерилизация кошек, стерилизация хорьков, стоматология, стрижка, Узи животным, ЭКГ животным

Удивительный мир внутри человеческой клетки

Когда вы читаете эти слова, в вашем мозгу проносится электрический ток, по вашим венам текут ненасытные убийцы, а от головы до кончиков пальцев ног пузырятся едкие химические вещества. На самом деле, все ваше тело подобно электрической компании, химическому заводу, транспортной сети, сети связи, дезинтоксикационному центру, больнице и полю битвы в одном лице. Рабочие, которые управляют этой деятельностью, — это ваши клетки.

Наши тела состоят из триллионов клеток, объединенных в более чем 200 основных типов.В любой момент времени каждая клетка выполняет тысячи рутинных задач, таких как создание и использование энергии, производство белков и реагирование на сигналы окружающей среды. У разных типов клеток также есть особые обязанности, такие как построение кожи или костей, выработка гормонов или выработка антител.

Давайте заглянем внутрь, чтобы посмотреть, как клетки выполняют свои основные задачи.

Двойная мембрана, ограничивающая ядро, впадает в усеянный рибосомами шероховатый эндоплазматический ретикулум (фиолетовый).Белки обрабатываются, а липиды производятся в гладком эндоплазматическом ретикулуме (синий) и аппарате Гольджи (зеленый). (Изображение предоставлено Джудит Стоффер, jStoffer Medical Illustration.)

Представьте, что вы уменьшились до 3 миллионных от своего нормального размера и теперь ваш рост составляет около 0,5 микрометра — намного меньше, чем пылевой клещ или ширина пряди волос. В этом масштабе человеческая клетка среднего размера выглядит размером с футбольное поле.

Ядро

С новой точки зрения ваше внимание привлекает сферическое ядро ​​клетки.Он выглядит около 50 футов в ширину. Занимая до 10 процентов внутренней части клетки, ядро ​​​​является наиболее заметной органеллой или клеточным компартментом. Он содержит генетический материал клетки, ДНК, которая управляет созданием миллиардов белковых молекул, участвующих почти во всех клеточных процессах.

Мембраны

Ядро содержит ДНК клетки. (Изображение предоставлено NIGMS.)

Клетка окружена мембраной со специальными воротами, каналами и насосами, которые впускают или вытесняют выбранные молекулы.Мембрана защищает внутреннюю среду клетки — густую массу, называемую цитозолем, состоящую из солей, питательных веществ и белков, которая составляет примерно половину объема клетки (остальное составляют органеллы). Кроме внешней оболочки, состоящей из белков и липидов (жиров), клетки человека и других высших организмов имеют пару пористых оболочек, обволакивающих ядро. Каждая органелла также имеет наружную мембрану.

Эндоплазматический ретикулум и партнеры

Рядом с ядром расположены огромные взаимосвязанные мешочки, называемые эндоплазматическим ретикулумом или ЭР.Если смотреть в уменьшенном виде, каждый мешок имеет всего несколько дюймов в поперечнике, но может достигать в длину 100 футов и более. Мешочки бывают двух типов: «грубая» версия, покрытая рибосомами, производящими белок, и «гладкая» версия, которая производит липиды и расщепляет токсичные молекулы.

ER отправляет новообразованные белки и липиды в комплекс Гольджи, короткую и узкую структуру внутри цитозоля. Комплекс Гольджи обрабатывает их и отправляет молекулы в конечные пункты назначения внутри или вне клетки.

Митохондрии

Митохондрии — это органеллы, которые преобразуют энергию из пищи в АТФ или аденозинтрифосфат для обеспечения биохимических реакций. (Изображение предоставлено D.S. Friend, Brigham and Women’s Hospital.)

Органеллы, называемые митохондриями, размером с пикап, откуда вы плывете, преобразуют энергию из пищи в аденозинтрифосфат, или АТФ, для обеспечения биохимических реакций. Типичная клетка сжигает 1 миллиард молекул АТФ каждые 1-2 минуты.

Как и все другие органеллы, митохондрии заключены во внешнюю мембрану. Но у них также есть внутренняя мембрана, которая на самом деле в четыре или пять раз больше внешней. Внутренняя мембрана удваивается во многих местах, поэтому она может поместиться, простираясь длинными, похожими на пальцы, складками в центр органеллы. Эти складки значительно увеличивают площадь поверхности для производства АТФ.

Вид с высоты 40 000 футов

Вернувшись в мир размером с человека, многие ученые, финансируемые Национальным институтом здравоохранения, изучают эти клеточные структуры — и многие другие, не перечисленные здесь, — потому что знание о них лежит в основе нашего понимания здоровья и болезнь.Например, недавние исследования показывают, почему нуклеолин (клеточный компартмент, обнаруженный у целого ряда видов) имеет решающее значение для правильного деления клеток и как особое расположение микротрубочек (клеточных магистралей, по которым транспортируются исходные материалы) может помочь нервным клеткам восстановиться после повреждения.

Подробнее:

Эта статья Inside Life Science была предоставлена ​​LiveScience в сотрудничестве с Национальным институтом общих медицинских наук, входящим в состав Национального института здравоохранения .

BIO101 — Cell Structure — Scientific American Blog Network

Как вы, возможно, знаете, я преподаю BIO101 (а также лабораторию BIO102) нетрадиционным студентам в рамках программы обучения взрослых уже около двенадцати лет. Время от времени я публично размышляю об этом в блоге (см. это, это, это, это, это, это и это несколько коротких сообщений о различных аспектах этого — от использования видео до использования классной комнаты). блог, важность открытого доступа, чтобы студенты могли читать основную литературу).Качество студентов, участвующих в этой программе, неуклонно росло с годами, но я по-прежнему сильно ограничен во времени: у меня восемь 4-часовых встреч со студентами в течение восьми недель. В этот период я ​​должен преподавать им всю биологию, необходимую им для их ненаучных специальностей, а также оставлять достаточно времени для каждого студента, чтобы сделать презентацию (по науке об их любимых растениях и животных) и сдать два экзамена. Таким образом, я должен разобрать лекции до голых костей и надеяться, что эти голые кости и есть то, что действительно нужно знать неспециалистам: концепции, а не факты, отношения с остальной частью их жизни, а не отношения с другими науками.Таким образом, я сопровождаю свои лекции видео и обсуждениями в классе, а их домашняя работа состоит в том, чтобы найти классные видео или статьи по биологии и разместить ссылки в блоге в классе для всеобщего обозрения. Пару раз я использовал малярию как нить, связывающую все темы — от клеточной биологии до экологии, от физиологии до эволюции. Я думаю, что это сработало хорошо, но это трудно сделать. Они также пишут заключительную статью по некоторым аспектам физиологии.

Другим нововведением стало то, что администрация осознала, что большинство преподавателей работают в школе уже много лет.У нас есть опыт, и, видимо, мы знаем, что делаем. Таким образом, недавно они дали нам гораздо больше свободы в разработке собственной программы вместо того, чтобы следовать заранее определенной, до тех пор, пока конечные цели класса остаются прежними. Я не совсем уверен, когда я снова буду читать лекции BIO101 (поздней осенью, весной?), но я хочу начать переосмысливать свой класс пораньше. Меня также беспокоит то, что, поскольку я не провожу активных исследований в лаборатории и, следовательно, не слежу за литературой так внимательно, некоторые вещи, которым я обучаю, уже устарели.Не то, чтобы кто-то мог идти в ногу со всеми достижениями во всех областях биологии, которые настолько огромны, но, по крайней мере, большие обновления, которые влияют на преподавание вводных курсов, — это то, что мне нужно знать.

Мне нужно наверстать упущенное и обновить свои конспекты лекций. И что может быть лучше, чем краудсорсинг! Итак, в течение следующих нескольких недель я повторно опубликую свои старые конспекты лекций (обратите внимание, что это всего лишь вступления — обсуждения, видео и т. д. следите за ними в классе) и попрошу вас проверить меня.Если я что-то понял не так или что-то устарело, дайте мне знать (но не выдвигайте только свою предпочтительную гипотезу, если вопрос еще не решен — вместо этого дайте мне полное объяснение спора). Если чего-то явно не хватает, дайте мне знать. Если что-то можно сказать более приятным языком — редактируйте мои предложения. Если вам известны интересные изображения, статьи, сообщения в блогах, видео, подкасты, визуализации, анимации, игры и т. д., которые можно использовать для объяснения этих основных понятий, дайте мне знать. И в конце, как только мы проделаем это со всеми лекциями, давайте обсудим общую программу — есть ли лучший способ организовать весь этот материал для такого динамичного занятия.

Сегодня мы продолжим собственно биологию — базовую структуру (в основном животной) клетки. См. предыдущие лекции:

Биология и научный метод.

Подпишитесь на меня:

Вторые конспекты лекций с моего курса BIO101 (первоначально от 8 мая 2006 г.). Как всегда, в этом посте и других в этой серии мне нужны комментарии — все ли кошерно? Есть предложения по улучшению?

———————————————— —

БИО 101 — Бора Живкович — Лекция 1 — Часть 2

Клетка

Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток — клетка является единицей организации Жизни.

Большинство ячеек очень маленькие. Исключения? Яйцо страуса – самая крупная животная клетка. Есть некоторые водоросли (например, каулерпа) с еще более крупными клетками. Нервная клетка задней ноги жирафа может достигать 3 м в длину, но она очень тонкая. Между животными, растительными и микробными клетками есть некоторые важные различия, но поскольку это скоростной курс BIO101, у нас нет времени охватить все нюансы, поэтому мы сосредоточимся по большей части на животной клетке.

Базовая структура клетки

Клетка представляет собой небольшой пакет или мешок с жидкостью.Жидкость представляет собой цитоплазму (или цитозоль), представляющую собой по существу соленую воду с взвешенными в ней различными органическими молекулами.

Цитоплазма находится внутри клеточной мембраны. Клеточная мембрана представляет собой фосфолипидный бислой — это означает, что она состоит из двух слоев плотно упакованных молекул жира. Молекулы, из которых состоит мембрана, являются полярными , поэтому один конец молекулы отталкивает воду, а другой притягивает ее: это препятствует прохождению многих веществ через мембрану — таким образом, их прохождение контролируется и облегчается белками.Внутри мембраны белки встроены в билипидный слой и могут более или менее свободно перемещаться внутри мембраны. Эти белки важны для связи между внутренней и внешней частью клетки.

Здесь вы можете увидеть хорошее изображение.

Снаружи мембраны некоторые клетки могут иметь дополнительные структуры. Например, многие бактериальные и растительные клетки имеют толстые клеточные стенки, которые придают клетке большую жесткость, а также лучшую защиту от механических, химических или биологических повреждений.

Некоторые клетки также имеют волосовидные реснички на поверхности (например, протисты под названием Silver Slipper) или длинные хлыстообразные жгутики на одном конце (например, сперматозоиды). Обе эти структуры позволяют клетке двигаться, используя собственную энергию.

Внутри каждой клетки находится наследственный материал — ДНК. Исключения? Эритроциты млекопитающих, имеющие мембрану и цитоплазму, но не имеющие наследственного материала.

Отличия прокариот от эукариот:

Прокариоты (бактерии, археи) имеют клеточную мембрану и цитоплазму и не имеют других органелл.

Эукариоты (растения, животные, грибы, протисты) имеют ряд различных клеточных органелл.

Позже в курсе, когда мы будем рассматривать разнообразие, вы увидите, что это деление условно и несколько устарело, но мы временно будем использовать его здесь, так как оно помогает в организации темы.

Ядерный материал прокариот представляет собой одиночную кольцевую цепочку ДНК (хотя есть и исключения).

Ядерный материал эукариот организован в виде множества хромосом, содержащихся в ядре.

Органоиды клеток

Как правило, эукариотические клетки имеют органоиды. Однако некоторые прокариотические клетки могут иметь некоторые органеллы или некоторую внутреннюю организацию, поэтому используйте это только как «эмпирическое правило». Органеллы представляют собой субклеточные структуры, которые обеспечивают внутреннюю компартментализацию и другие функции.

Внутренняя компартментализация — для сложной клетки важно а) разместить все химические вещества, участвующие в той или иной биохимической реакции, в непосредственной близости друг от друга, заключенные в меньшем пространстве, и б) отделить друг от друга химические вещества, которые иначе реагируют друг с другом, хотя важно для клетки они не делают.

Таким образом, органеллы по большей части являются внутренними структурами, которые выполняют эту задачу: обеспечивают отдельные пространства внутри клетки, так что разные химические реакции могут происходить в разных местах без каких-либо перекрестных реакций. Клетка, синтезируя молекулы, транспортирует каждую в соответствующий компартмент. Это называется пространственной компартментализацией , поскольку биохимические реакции разделены в пространстве. Клетки также используют временную компартментализацию , производя различные химические вещества в разное время (т.г., время суток, время года или этап жизни), так что одни биохимические процессы могут, например, происходить только днем, а другие только ночью, и они не мешают друг другу. Это более энергоэффективно (нет необходимости постоянно производить все химические вещества), а также помогает координировать и синхронизировать биологические процессы между клетками в ткани.

Ядро — крупная мембраносвязанная органелла. Его функция состоит в том, чтобы изолировать ДНК от остальной части клетки.Ядерная мембрана (или ядерная оболочка), которая также представляет собой двойной слой фосфолипидов, избирательно позволяет молекулам проходить между ядром и цитоплазмой. Внутри ядра ДНК организована в виде хромосом. Хромосома представляет собой плотно скрученную и намотанную нить ДНК, упакованную различными белками (например, гистонами).

Гладкий эндоплазматический ретикулум представляет собой систему мембран и участвует в синтезе углеводов и липидов.

Шероховатая эндоплазматическая сеть представляет собой систему мембран, содержащих рибосомы.Белки синтезируются в шероховатой ЭР.

Аппарат Гольджи хранит и упаковывает различные молекулы. Когда молекула необходима в другом месте клетки, часть мембраны Гольджи закрывается и образует везикулу, которую можно транспортировать по клетке.

Некоторые органеллы эукариот содержат немного собственной ДНК: митохондрии и хлоропласты. Эти две органеллы раньше были межклеточными паразитами, т. е. разными видами бактерий, которые со временем стали неотъемлемой частью клетки.

Хлоропласты встречаются в растительных клетках. Фотосинтез – это процесс, происходящий в них.

Митохондрии обнаружены во всех эукариотических клетках. Расщепление глюкозы начинается в цитоплазме и заканчивается в митохондриях, где конечными продуктами распада являются АТФ, вода, СО2 и тепло. Этот процесс требует кислорода — вот почему мы дышим: чтобы обеспечить митохондрии кислородом и избавиться от углекислого газа, образующегося в митохондриях.

АТФ (аденозинтрифосфат) является энергетической валютой живого мира.Каждый клеточный процесс, требующий энергии, получает ее из АТФ. Таким образом, митохондрии иногда называют «фабриками клетки».

Заключительная часть процесса переваривания глюкозы (цикл Кребса), как и любой другой процесс, не эффективна на 100%. Ошибки случаются, и не каждый атом каждой молекулы глюкозы оказывается там, где должен: в АТФ, воде или СО2. Результатом этой неэффективности является выделение тепла и образование высокореакционноспособных малых молекул, называемых свободными радикалами (например, перекись водорода, h3O2).Свободные радикалы, как правило, быстро реагируют с любой молекулой, с которой они впервые сталкиваются при выходе из митохондрий. Такие реакции повреждают эти молекулы, будь то белки, липиды, сахара или нуклеиновые кислоты. Межклеточное повреждение, вызванное свободными радикалами, является одним из аспектов процесса старения.

Некоторые животные — птицы и млекопитающие — используют теплопродукцию митохондрий для поддержания стабильной внутренней температуры. Эффективность митохондриальной «машины» остается низкой под контролем таких гормонов, как гормоны щитовидной железы.В результате увеличивается производство свободных радикалов, поэтому теплокровные животные развили особенно хорошие механизмы для нейтрализации свободных радикалов и восстановления повреждений. Если у человека держится постоянная низкая температура или постоянный субфебрилитет, первое, что врач проверит, это функцию щитовидной железы.

Цитоскелет, состоящий из филаментов и микротрубочек, закрепляет органеллы и придает клетке форму. Микротрубочки перемещают органеллы, в том числе везикулы, внутри клетки.Они необходимы для того, чтобы нужные молекулы попадали в нужные отсеки внутри клетки. Они также перемещают встроенные в мембрану белки туда, где они необходимы.

Ранее в этой серии:

Биология и научный метод

Изображения: они взяты из учебника, который я использовал раньше, я думаю. Этим сообщениям уже несколько лет. Я и я тем временем потеряли источники изображений — помогите мне, сообщив мне, знаете ли вы источники, чтобы я мог правильно указать их.

Biology4Kids.com: Структура клетки



Все живые организмы на Земле делятся на клеток . Основная концепция клеточной теории состоит в том, что клетки являются основной структурной единицей всех организмов. Клетки — это небольшие компартменты, содержащие биологическое оборудование, необходимое для поддержания жизни и успеха организма. Живые существа могут быть одноклеточными или очень сложными, такими как человек.

Клетки состоят из более мелких частей, таких как макромолекул и органелл .Белок является примером макромолекулы, а митохондрия является примером органеллы. Клетки также могут соединяться, образуя более крупные структуры. Они могут группироваться вместе, чтобы сформировать ткани желудка и, в конечном счете, всю пищеварительную систему . Однако точно так же, как атомы являются основной единицей при изучении материи, клетки являются основной единицей биологии и организмов.

В более крупных организмах основной задачей клетки является организация .Ячейки содержат различные элементы, и каждый тип ячеек имеет свое предназначение . Разделяя обязанности между различными группами клеток, организму легче выживать и расти.

Если бы вы были сделаны только из одной клетки, вы были бы очень ограничены. Вы не найдете отдельных клеток размером с корову. У клеток возникают проблемы с функционированием, когда они становятся слишком большими. Кроме того, если бы вы были всего лишь одной клеткой, у вас не было бы нервной системы, никаких мышц для движения, и об использовании Интернета не могло бы быть и речи.Триллионы клеток в вашем теле делают ваш образ жизни возможным.


Существует много типов клеток. На уроках биологии вы обычно будете работать с растительными клетками и животными клетками. Мы говорим «похожие на животных», потому что клеткой животного типа может быть что угодно, от крошечного микроорганизма до нервной клетки в вашем мозгу. На уроках биологии часто берут микроскоп и рассматривают одноклеточные микробы из прудовой воды. Вы можете увидеть гидру, амебу или эвглену.

Растительные клетки легче идентифицировать, потому что они имеют защитную структуру, называемую клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы. Растения имеют стену; животных нет. У растений также есть органеллы, такие как зеленый хлоропласт или большие заполненные водой вакуоли. Хлоропласты являются ключевой структурой в процессе фотосинтеза .


Клетки уникальны для каждого типа организма. Если вы посмотрите на очень простые организмы, вы обнаружите клетки без определенного ядра (прокариоты) и другие клетки с сотнями ядер ( многоядерные ).

У человека сотни различных типов клеток. У вас есть эритроциты, которые используются для переноса кислорода (O 2 ) по телу, и другие клетки, характерные для сердечной мышцы. Несмотря на то, что клетки могут быть очень разными, в основном они представляют собой компартменты, окруженные мембраной определенного типа.

Внутри клетки (Канадский музей природы, видео)



Полезные справочные ссылки

Энциклопедия.com:
http://www.encyclopedia.com/topic/centriole.aspx
Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Centriole
Encyclopædia Britannica (Cell Division) :
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/101396/cell/37458/Cell-division

2.2 Клеточные структуры и органеллы – NSCC Биология человека

ресничка: (множественное число: реснички) короткая волосовидная структура, которая в большом количестве отходит от плазматической мембраны и используется для перемещения всей клетки или вещества вдоль внешней поверхности клетки

цитоплазма: вся область между плазматической мембраной и ядерной оболочкой, состоящая из органелл, взвешенных в гелеобразном цитозоле, цитоскелета и различных химических веществ

цитоскелет: сеть белковых волокон, которая в совокупности поддерживает форму клетки, закрепляет некоторые органеллы в определенных положениях, позволяет цитоплазме и пузырькам перемещаться внутри клетки, а также позволяет двигаться одноклеточным организмам

цитозоль: гелеобразный материал цитоплазмы, в котором подвешены клеточные структуры

эндомембранная система: группа органелл и мембран в эукариотических клетках, которые совместно модифицируют, упаковывают и транспортируют липиды и белки

эндоплазматический ретикулум (ЭР): серия взаимосвязанных мембранных структур внутри эукариотических клеток, которые коллективно модифицируют белки и синтезируют липиды

жгутик: (множественное число: жгутик) длинная волосовидная структура, отходящая от плазматической мембраны и используемая для перемещения клетки

Аппарат Гольджи: эукариотическая органелла, состоящая из ряда уложенных друг на друга мембран, которые сортируют, маркируют и упаковывают липиды и белки для распределения

лизосома: органелла в животной клетке, которая функционирует как пищеварительный компонент клетки; расщепляет белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и даже изношенные органеллы

митохондрии: (единственное число: митохондрия) клеточные органеллы, ответственные за клеточное дыхание, в результате которого образуется АТФ, основная молекула, несущая энергию клетки

ядерная оболочка: двойная мембранная структура, образующая самую внешнюю часть ядра

ядрышко: темное окрашивающееся тело внутри ядра, ответственное за сборку рибосомных субъединиц

ядро: клеточный органоид, содержащий клеточную ДНК и управляющий синтезом рибосом и белков

пероксисома: небольшая круглая органелла, содержащая перекись водорода, окисляющая жирные кислоты и аминокислоты и обезвреживающая многие яды

плазматическая мембрана: мембрана, состоящая из фосфолипидов и белков, которая отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды

рибосома: клеточная структура, осуществляющая синтез белка

шероховатый эндоплазматический ретикулум (RER): участок эндоплазматического ретикулума, усеянный рибосомами и участвующий в модификации белка

гладкий эндоплазматический ретикулум (ГЭР): область эндоплазматического ретикулума, которая имеет небольшое количество рибосом или не имеет их на своей цитоплазматической поверхности и синтезирует углеводы, липиды и стероидные гормоны; обезвреживает химические вещества, такие как пестициды, консерванты, лекарства и загрязнители окружающей среды, и сохраняет ионы кальция

вакуоль: мембраносвязанный мешочек, несколько крупнее пузырька, выполняющий функцию клеточного хранения и транспорта

везикула: небольшой мембраносвязанный мешочек, участвующий в хранении и транспорте клеток; его мембрана способна сливаться с плазматической мембраной и мембранами эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи

Цитоплазма и клеточные органеллы – анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описать структуру и функцию клеточных органелл, связанных с эндомембранной системой, включая эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и лизосомы
  • Описать структуру и функцию митохондрий и пероксисом
  • Объясните три компонента цитоскелета, включая их состав и функции

Теперь, когда вы узнали, что клеточная мембрана окружает все клетки, вы можете погрузиться внутрь прототипа человеческой клетки, чтобы узнать о ее внутренних компонентах и ​​их функциях.Все живые клетки многоклеточных организмов содержат внутреннюю цитоплазматическую компартмент и ядро ​​внутри цитоплазмы. Цитозоль, желеобразное вещество внутри клетки, обеспечивает жидкую среду, необходимую для биохимических реакций. Эукариотические клетки, включая все клетки животных, также содержат различные клеточные органеллы. Органелла («маленький орган») — это один из нескольких различных типов покрытых мембраной тел в клетке, каждый из которых выполняет уникальную функцию. Подобно тому, как различные органы тела работают в гармонии, чтобы выполнять все функции человека, множество различных клеточных органелл работают вместе, чтобы поддерживать здоровье клетки и выполнять все ее важные функции.Органеллы и цитозоль вместе взятые составляют цитоплазму клетки. Ядро — это центральная органелла клетки, которая содержит клеточную ДНК ((Рисунок)).

Прототип человеческой клетки

Хотя это изображение не указывает на какую-либо конкретную человеческую клетку, оно является прототипом клетки, содержащей первичные органеллы и внутренние структуры.

Органеллы эндомембранной системы

Набор из трех основных органелл вместе образует внутриклеточную систему, называемую эндомембранной системой.Эти органеллы работают вместе, чтобы выполнять различные клеточные функции, включая задачу производства, упаковки и экспорта определенных клеточных продуктов. Органеллы эндомембранной системы включают эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и везикулы.

Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой систему каналов, которая является продолжением ядерной мембраны (или «оболочки»), покрывающей ядро, и состоит из одного и того же липидного двухслойного материала. ER можно представить как серию извилистых магистралей, подобных водным каналам в Венеции.ER обеспечивает проходы через большую часть клетки, которые функционируют при транспортировке, синтезе и хранении материалов. Извилистая структура ER приводит к большой площади мембранной поверхности, которая поддерживает его многочисленные функции ((Рисунок)).

Эндоплазматический ретикулум (ER)

(а) ER представляет собой извилистую сеть тонких перепончатых мешочков, находящихся в тесной связи с клеточным ядром. Гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть сильно различаются по внешнему виду и функциям (источник: ткань мыши).(b) Грубый ЭР усеян многочисленными рибосомами, которые являются местами синтеза белка (источник: ткань мыши). ЭМ × 110 000. (c) Smooth ER синтезирует фосфолипиды, стероидные гормоны, регулирует концентрацию клеточного Ca ++ , метаболизирует некоторые углеводы и расщепляет некоторые токсины (источник: ткань мыши). ЭМ × 110 510. (Микрофотографии предоставлены Регентами Медицинской школы Мичиганского университета © 2012 г.)

Эндоплазматический ретикулум может существовать в двух формах: шероховатый ЭР и гладкий ЭР.Эти два типа ER выполняют очень разные функции и могут быть обнаружены в очень разных количествах в зависимости от типа клетки. Шероховатый ЭР (РЭР) назван так потому, что его мембрана усеяна встроенными гранулами — органеллами, называемыми рибосомами, что придает РЭР бугристый вид. Рибосома – органелла, служащая местом синтеза белка. Он состоит из двух субъединиц рибосомной РНК, которые оборачиваются вокруг мРНК, чтобы начать процесс трансляции, за которым следует синтез белка. Гладкий ER (SER) лишен этих рибосом.

Одной из основных функций гладкого ЭР является синтез липидов. Гладкий ЭР синтезирует фосфолипиды, основной компонент биологических мембран, а также стероидные гормоны. По этой причине клетки, продуцирующие большое количество таких гормонов, например клетки женских яичников и мужских семенников, содержат большое количество гладкого ЭР. Помимо синтеза липидов, гладкий ЭР также секвестрирует (т. е. хранит) и регулирует концентрацию клеточного Ca ++ , функция, чрезвычайно важная для клеток нервной системы, где Ca ++ является триггером для высвобождения нейротрансмиттера. .Гладкий ЭР дополнительно метаболизирует некоторые углеводы и выполняет дезинтоксикационную роль, расщепляя некоторые токсины.

В отличие от гладкого ER, основной функцией шероховатого ER является синтез и модификация белков, предназначенных для клеточной мембраны или для экспорта из клетки. Для этого синтеза белка многие рибосомы прикрепляются к ER (придавая ему шипованый вид шероховатого ER). Как правило, белок синтезируется в рибосоме и высвобождается внутри канала шероховатого ЭР, где к нему могут быть добавлены сахара (с помощью процесса, называемого гликозилированием), прежде чем он будет транспортирован внутри везикулы на следующую стадию в процессе упаковки и доставки. : аппарат Гольджи.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи отвечает за сортировку, модификацию и отправку продуктов, поступающих из грубой неотложной помощи, подобно почтовому отделению. Аппарат Гольджи выглядит как стопка сплющенных дисков, почти как стопка блинов странной формы. Как и ER, эти диски мембранные. Аппарат Гольджи имеет две отдельные стороны, каждая из которых выполняет свою роль. Одна сторона аппарата получает продукты в везикулах. Эти продукты сортируются через аппарат, а затем выпускаются с противоположной стороны после переупаковки в новые везикулы.Если продукт должен быть экспортирован из клетки, везикула мигрирует на поверхность клетки и сливается с клеточной мембраной, а груз секретируется ((Рисунок)).

Аппарат Гольджи

(а) Аппарат Гольджи манипулирует продуктами грубого ЭПР, а также производит новые органеллы, называемые лизосомами. Белки и другие продукты ER отправляются в аппарат Гольджи, который организует, модифицирует, упаковывает и маркирует их. Некоторые из этих продуктов транспортируются в другие области клетки, а некоторые выводятся из клетки посредством экзоцитоза.Ферментативные белки упаковываются как новые лизосомы (или упаковываются и отправляются для слияния с существующими лизосомами). (б) Электронная микрофотография аппарата Гольджи.

Лизосомы

Некоторые из белковых продуктов, упакованных Гольджи, включают пищеварительные ферменты, которые должны оставаться внутри клетки для использования в расщеплении определенных материалов. Ферментсодержащие везикулы, высвобождаемые аппаратом Гольджи, могут образовывать новые лизосомы или сливаться с существующими лизосомами. Лизосома — это органелла, содержащая ферменты, расщепляющие и переваривающие ненужные клеточные компоненты, такие как поврежденная органелла.(Лизосома похожа на бригаду аварийно-спасательных служб, которая сносит старые и ветхие здания по соседству.) Аутофагия («самопоедание») — это процесс, при котором клетка переваривает свои собственные структуры. Лизосомы также важны для разрушения чужеродного материала. Например, когда определенные клетки иммунной защиты (лейкоциты) фагоцитируют бактерии, бактериальная клетка транспортируется в лизосому и переваривается ферментами внутри. Как можно себе представить, такие фагоцитарные защитные клетки содержат большое количество лизосом.

При определенных обстоятельствах лизосомы выполняют более важную и страшную функцию. В случае поврежденных или нездоровых клеток лизосомы могут открываться и высвобождать свои пищеварительные ферменты в цитоплазму клетки, убивая клетку. Этот механизм «самоуничтожения» называется аутолизом и позволяет контролировать процесс гибели клеток (механизм, называемый «апоптоз»).

Посмотрите это видео, чтобы узнать об эндомембранной системе, которая включает шероховатый и гладкий ЭПР и тельца Гольджи, а также лизосомы и везикулы.Какова основная роль эндомембранной системы?

Органеллы для производства энергии и детоксикации

Помимо работ, выполняемых эндомембранной системой, клетка выполняет множество других важных функций. Точно так же, как вы должны потреблять питательные вещества, чтобы обеспечить себя энергией, каждая из ваших клеток должна получать питательные вещества, некоторые из которых преобразуются в химическую энергию, которую можно использовать для запуска биохимических реакций. Еще одной важной функцией клетки является детоксикация.Люди получают все виды токсинов из окружающей среды, а также производят вредные химические вещества в качестве побочных продуктов клеточных процессов. Клетки, называемые гепатоцитами в печени, обезвреживают многие из этих токсинов.

Митохондрии

Митохондрия (множественное число = митохондрии) представляет собой мембранную бобовидную органеллу, которая является «преобразователем энергии» клетки. Митохондрии состоят из внешней липидной двухслойной мембраны, а также дополнительной внутренней липидной двухслойной мембраны ((Рисунок)). Внутренняя мембрана сильно свернута в извилистые структуры с большой площадью поверхности, называемые кристами.Именно вдоль этой внутренней мембраны ряд белков, ферментов и других молекул осуществляют биохимические реакции клеточного дыхания. Эти реакции преобразуют энергию, хранящуюся в молекулах питательных веществ (таких как глюкоза), в аденозинтрифосфат (АТФ), который обеспечивает полезную клеточную энергию для клетки. Клетки постоянно используют АТФ, поэтому митохондрии постоянно работают. Молекулы кислорода необходимы во время клеточного дыхания, поэтому вы должны постоянно вдыхать его. Одной из систем органов в организме, которая использует огромное количество АТФ, является мышечная система, потому что АТФ необходим для поддержания мышечного сокращения.В результате мышечные клетки заполнены митохондриями. Нервные клетки также нуждаются в большом количестве АТФ для работы своих натриево-калиевых насосов. Следовательно, отдельный нейрон будет загружен более чем тысячей митохондрий. С другой стороны, костная клетка, которая не так метаболически активна, может иметь всего пару сотен митохондрий.

Митохондрия

Митохондрии — это клеточные фабрики по преобразованию энергии. (а) Митохондрия состоит из двух отдельных липидных бислойных мембран.Вдоль внутренней мембраны расположены различные молекулы, которые работают вместе, чтобы производить АТФ, основную энергетическую валюту клетки. (б) Электронная микрофотография митохондрий. ЭМ × 236 000. (Микрофотография предоставлена ​​Регентами Медицинской школы Мичиганского университета © 2012 г.)

Пероксисомы

Подобно лизосомам, пероксисома представляет собой связанную с мембраной клеточную органеллу, которая содержит в основном ферменты ((Рисунок)). Пероксисомы выполняют несколько различных функций, включая метаболизм липидов и химическую детоксикацию.В отличие от пищеварительных ферментов, обнаруженных в лизосомах, ферменты внутри пероксисом служат для переноса атомов водорода от различных молекул к кислороду с образованием перекиси водорода (H 2 O 2 ). Таким образом, пероксисомы нейтрализуют такие яды, как алкоголь. Чтобы оценить важность пероксисом, необходимо понять концепцию активных форм кислорода.

Пероксисома

Пероксисомы представляют собой мембраносвязанные органеллы, содержащие большое количество ферментов для детоксикации вредных веществ и метаболизма липидов.{-}[/латекс]). Некоторые АФК важны для определенных клеточных функций, таких как процессы клеточной передачи сигналов и иммунные ответы на чужеродные вещества. Свободные радикалы реактивны, потому что они содержат свободные неспаренные электроны; они могут легко окислять другие молекулы по всей клетке, вызывая повреждение клеток и даже гибель клеток. Считается, что свободные радикалы играют роль во многих разрушительных процессах в организме, от рака до ишемической болезни сердца.

С другой стороны, пероксисомы

контролируют реакции, нейтрализующие свободные радикалы.Пероксисомы производят большое количество токсичного H 2 O 2 в процессе, но пероксисомы содержат ферменты, которые превращают H 2 O 2 в воду и кислород. Эти побочные продукты безопасно высвобождаются в цитоплазму. Подобно миниатюрным очистным сооружениям, пероксисомы нейтрализуют вредные токсины, чтобы они не вызывали разрушения в клетках. Печень является органом, в первую очередь ответственным за детоксикацию крови перед ее перемещением по всему телу, а клетки печени содержат исключительно большое количество пероксисом.

Защитные механизмы, такие как детоксикация внутри пероксисомы и некоторые клеточные антиоксиданты, служат для нейтрализации многих из этих молекул. Некоторые витамины и другие вещества, содержащиеся преимущественно во фруктах и ​​овощах, обладают антиоксидантными свойствами. Антиоксиданты сами окисляются, останавливая разрушительные каскады реакций, инициированные свободными радикалами. Однако иногда АФК накапливаются сверх возможностей такой защиты.

Окислительный стресс — термин, используемый для описания повреждения клеточных компонентов, вызванного АФК.Из-за своих характерных неспаренных электронов АФК могут запускать цепные реакции, когда они удаляют электроны из других молекул, которые затем окисляются и становятся реактивными, и делают то же самое с другими молекулами, вызывая цепную реакцию. АФК могут вызывать необратимое повреждение клеточных липидов, белков, углеводов и нуклеиновых кислот. Поврежденная ДНК может привести к генетическим мутациям и даже раку. Мутация — это изменение последовательности нуклеотидов в гене внутри клеточной ДНК, потенциально изменяющее белок, кодируемый этим геном.Другие заболевания, которые, как считается, вызываются или усугубляются АФК, включают болезнь Альцгеймера, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, болезнь Паркинсона, артрит, болезнь Гентингтона и шизофрению, среди многих других. Примечательно, что эти заболевания во многом связаны с возрастом. Многие ученые считают, что окислительный стресс является основной причиной процесса старения.

Старение и…

Клетка: Теория свободных радикалов Свободнорадикальная теория старения была первоначально предложена в 1950-х годах и до сих пор остается предметом дискуссий.Вообще говоря, свободнорадикальная теория старения предполагает, что накопленные клеточные повреждения от окислительного стресса способствуют физиологическим и анатомическим эффектам старения. Существуют две существенно различающиеся версии этой теории: одна утверждает, что сам процесс старения является результатом окислительного повреждения, а другая утверждает, что окислительное повреждение вызывает возрастные заболевания и расстройства. Последняя версия теории более широко принята, чем первая. Тем не менее, многие данные свидетельствуют о том, что окислительное повреждение действительно способствует процессу старения.Исследования показали, что уменьшение окислительного повреждения может привести к увеличению продолжительности жизни некоторых организмов, таких как дрожжи, черви и плодовые мушки. И наоборот, увеличение окислительного повреждения может сократить продолжительность жизни мышей и червей. Интересно, что манипуляция, называемая ограничением калорий (умеренное ограничение потребления калорий), как было показано, увеличивает продолжительность жизни у некоторых лабораторных животных. Считается, что это увеличение, по крайней мере частично, связано со снижением окислительного стресса. Однако длительное исследование приматов с ограничением калорий не показало увеличения продолжительности их жизни.Потребуется много дополнительных исследований, чтобы лучше понять связь между активными формами кислорода и старением.

Цитоскелет

Подобно тому, как костный скелет структурно поддерживает человеческое тело, цитоскелет помогает клеткам поддерживать свою структурную целостность. Цитоскелет представляет собой группу волокнистых белков, обеспечивающих структурную поддержку клеток, но это лишь одна из функций цитоскелета. Компоненты цитоскелета также имеют решающее значение для подвижности клеток, размножения клеток и транспортировки веществ внутри клетки.

Цитоскелет образует сложную нитевидную сеть по всей клетке, состоящую из трех различных типов белковых филаментов: микрофиламентов, промежуточных филаментов и микротрубочек ((Рисунок)). Самой толстой из трех является микротрубочка, структурная нить, состоящая из субъединиц белка, называемого тубулином. Микротрубочки поддерживают форму и структуру клетки, помогают сопротивляться сжатию клетки и играют роль в расположении органелл внутри клетки. Микротрубочки также составляют два типа клеточных придатков, важных для движения: реснички и жгутики.Реснички обнаружены на многих клетках организма, включая эпителиальные клетки, выстилающие дыхательные пути дыхательной системы. Реснички ритмично двигаются; они постоянно бьются, перемещая отходы, такие как пыль, слизь и бактерии, вверх по дыхательным путям, от легких ко рту. Ударяясь ресничками по клеткам женских фаллопиевых труб, яйцеклетки перемещаются от яичника к матке. Жгутик (множественное число = жгутик) представляет собой придаток, больший, чем ресничка и предназначенный для передвижения клеток.Единственной жгутиковой клеткой у человека является сперматозоид, который должен продвигаться к женским яйцеклеткам.

Три компонента цитоскелета

Цитоскелет состоит из (а) микротрубочек, (б) микрофиламентов и (в) промежуточных филаментов. Цитоскелет играет важную роль в поддержании формы и структуры клеток, способствуя клеточному движению и способствуя делению клеток.

Очень важной функцией микротрубочек является установление путей (что-то вроде железнодорожных путей), по которым может перемещаться генетический материал (процесс, требующий АТФ) во время клеточного деления, так что каждая новая дочерняя клетка получает соответствующий набор хромосом.Рядом с ядром клеток находятся две короткие идентичные структуры микротрубочек, называемые центриолями. Центриоль может служить точкой клеточного происхождения микротрубочек, выходящих наружу в виде ресничек или жгутиков, или может способствовать разделению ДНК во время клеточного деления. Микротрубочки вырастают из центриолей, добавляя больше субъединиц тубулина, как добавляя дополнительные звенья в цепь.

В отличие от микротрубочек, микрофиламент представляет собой более тонкий тип цитоскелетной нити (см. (Рисунок) b ).Актин, белок, образующий цепи, является основным компонентом этих микрофиламентов. Актиновые волокна, закрученные цепочки актиновых филаментов, составляют большой компонент мышечной ткани и вместе с белком миозином отвечают за сокращение мышц. Как и микротрубочки, актиновые филаменты представляют собой длинные цепочки отдельных субъединиц (называемых актиновыми субъединицами). В мышечных клетках эти длинные нити актина, называемые тонкими нитями, «вытягиваются» толстыми нитями белка миозина для сокращения клетки.

Актин также играет важную роль во время клеточного деления.Когда клетка вот-вот разделится пополам во время клеточного деления, актиновые филаменты работают с миозином, чтобы создать борозду расщепления, которая в конечном итоге разделяет клетку посередине, образуя две новые клетки из исходной клетки.

Конечным филаментом цитоскелета является промежуточный филамент. Как следует из названия, промежуточная нить представляет собой промежуточную нить по толщине между микротрубочками и микрофиламентами (см. (рис.) c ). Промежуточные филаменты состоят из длинных волокнистых субъединиц белка, называемого кератином, которые скручены вместе, как нити, составляющие веревку.Промежуточные филаменты вместе с микротрубочками важны для поддержания формы и структуры клеток. В отличие от микротрубочек, которые сопротивляются сжатию, промежуточные филаменты сопротивляются натяжению — силам, которые растягивают клетки. Во многих случаях клетки склонны к натяжению, например, когда эпителиальные клетки кожи сжимаются, дергая их в разные стороны. Промежуточные филаменты помогают скреплять органеллы внутри клетки, а также связывать клетки с другими клетками, образуя специальные межклеточные соединения.

Обзор главы

Внутренняя среда живой клетки состоит из жидкого желеобразного вещества, называемого цитозолем, которое состоит в основном из воды, но также содержит различные растворенные питательные вещества и другие молекулы. Клетка содержит множество клеточных органелл, каждая из которых выполняет уникальную функцию и помогает поддерживать здоровье и активность клетки. Цитозоль и органеллы вместе составляют цитоплазму клетки. Большинство органелл окружено липидной мембраной, аналогичной клеточной мембране клетки.Эндоплазматический ретикулум (ЭР), аппарат Гольджи и лизосомы имеют общую функциональную связь и вместе называются эндомембранной системой. Существует два типа ЭР: гладкая и шероховатая. В то время как гладкий ER выполняет множество функций, включая синтез липидов и хранение ионов, шероховатый ER в основном отвечает за синтез белка с использованием ассоциированных с ним рибосом. Грубый ЭР отправляет новообразованные белки в аппарат Гольджи, где они модифицируются и упаковываются для доставки в различные места внутри или вне клетки.Некоторые из этих белковых продуктов представляют собой ферменты, предназначенные для расщепления нежелательного материала, и упакованы в виде лизосом для использования внутри клетки.

Клетки также содержат митохондрии и пероксисомы, которые являются органеллами, ответственными за обеспечение клетки энергией и детоксикацию определенных химических веществ соответственно. Биохимические реакции в митохондриях преобразуют молекулы, несущие энергию, в пригодную для использования форму клеточной энергии, известную как АТФ. Пероксисомы содержат ферменты, которые превращают вредные вещества, такие как свободные радикалы, в кислород и воду.Клетки также содержат миниатюрный «скелет» из белковых нитей, которые простираются по всей его внутренней части. Этот цитоскелет составляют три различных типа филаментов (в порядке увеличения толщины): микрофиламенты, промежуточные филаменты и микротрубочки. Каждый компонент цитоскелета выполняет уникальные функции, а также обеспечивает опорную основу для клетки.

Вопросы по интерактивной ссылке

Посмотрите это видео, чтобы узнать об эндомембранной системе, которая включает шероховатый и гладкий ЭПР и тельца Гольджи, а также лизосомы и везикулы.Какова основная роль эндомембранной системы?

Обработка, упаковка и перемещение материалов, производимых ячейкой.

Контрольные вопросы

Выберите термин, который лучше всего завершает следующую аналогию: Цитоплазма относится к цитозолю так же, как плавательный бассейн, содержащий хлор и плавучие игрушки, к ________.

  1. стенки бассейна
  2. хлор
  3. плавучие игрушки
  4. вода

Грубый ER получил свое название из-за каких связанных структур?

  1. Аппарат Гольджи
  2. рибосомы
  3. лизосомы
  4. белки

Что из следующего является функцией приблизительного ER?

  1. производство белков
  2. детоксикация некоторых веществ
  3. синтез стероидных гормонов
  4. регуляция концентрации внутриклеточного кальция

Какой из следующих признаков является общим для всех трех компонентов цитоскелета?

  1. Все они служат каркасом для органелл внутри клетки.
  2. Все они характеризуются примерно одинаковым диаметром.
  3. Все они представляют собой полимеры белковых субъединиц.
  4. Все они помогают клетке сопротивляться сжатию и растяжению.

Какая из следующих органелл вырабатывает большое количество АТФ, когда клетке доступны и глюкоза, и кислород?

  1. митохондрии
  2. пероксисомы
  3. лизосомы
  4. ЕР

Вопросы критического мышления

Объясните, почему структура ЭПР, митохондрий и аппарата Гольджи способствуют их соответствующим функциям.

Структура аппарата Гольджи соответствует его функции, поскольку представляет собой серию уплощенных перепончатых дисков; вещества модифицируются и упаковываются последовательными шагами по мере их перемещения с одного диска на другой. Структура аппарата Гольджи также включает принимающую и передающую поверхности, которые организуют клеточные продукты, когда они входят и выходят из аппарата Гольджи. ЭПР и митохондрии имеют структурную специализацию, увеличивающую площадь их поверхности. В митохондриях внутренняя мембрана сильно складчатая, что увеличивает площадь поверхности для продукции АТФ.Сходным образом, ER тщательно закручен по всей клетке, увеличивая площадь своей поверхности для таких функций, как синтез липидов, хранение Ca ++ и синтез белка.

Сравните и сопоставьте лизосомы с пероксисомами: назовите не менее двух сходств и одно различие.

Пероксисомы и лизосомы являются клеточными органеллами, связанными двухслойными липидными мембранами, и обе они содержат много ферментов. Однако пероксисомы содержат ферменты, которые обезвреживают вещества путем переноса атомов водорода и образования H 2 O 2 , тогда как ферменты в лизосомах расщепляют и переваривают различные нежелательные материалы.

Глоссарий

автолиз
разрушение клеток под действием собственных ферментов
аутофагия
лизосомный распад собственных компонентов клетки
центриоль
небольшая самовоспроизводящаяся органелла, обеспечивающая начало роста микротрубочек и перемещающая ДНК во время клеточного деления
реснички
небольшой придаток некоторых клеток, образованный микротрубочками и модифицированный для перемещения материалов по клеточной поверхности
цитоплазма
внутренний материал между клеточной мембраной и ядром клетки, в основном состоящий из жидкости на водной основе, называемой цитозолем, внутри которой находятся все другие органеллы и клеточные растворенные и взвешенные вещества
цитоскелет
«скелет» клетки; образован палочковидными белками, поддерживающими форму клетки и обеспечивающими, среди прочего, способность к передвижению 90 557
цитозоль
прозрачная полужидкая среда цитоплазмы, состоящая в основном из воды
эндоплазматический ретикулум (ER)
клеточная органелла, состоящая из соединенных между собой мембраносвязанных канальцев, которые могут быть связаны или не быть связаны с рибосомами (шероховатого типа или гладкого типа соответственно)
жгутик
придаток некоторых клеток, образованный микротрубочками и модифицированный для движения
Аппарат Гольджи
клеточная органелла, образованная серией уплощенных мембраносвязанных мешочков, которая участвует в модификации белков, мечении, упаковке и транспорте
промежуточная нить
тип цитоскелетной нити из кератина, характеризующийся промежуточной толщиной и играющий роль в сопротивлении клеточному натяжению
лизосома
мембраносвязанная клеточная органелла, происходящая из аппарата Гольджи и содержащая пищеварительные ферменты
микрофиламент
самая тонкая из нитей цитоскелета; состоит из субъединиц актина, которые участвуют в сокращении мышц и клеточной структурной поддержке
микротрубочки
самая толстая из нитей цитоскелета, состоящая из субъединиц тубулина, которые участвуют в клеточном движении и структурной поддержке
митохондрия
одна из клеточных органелл, связанных двойным липидным бислоем, которая в основном участвует в производстве клеточной энергии (АТФ)
мутация
изменение последовательности нуклеотидов в гене ДНК клетки
ядро ​​
центральная органелла клетки
; содержит ДНК клетки
органелла
любой из нескольких различных типов закрытых мембраной специализированных структур в клетке, которые выполняют специфические для клетки функции
пероксисома
мембраносвязанная органелла, содержащая ферменты, ответственные в первую очередь за детоксикацию вредных веществ
активные формы кислорода (АФК)
группа чрезвычайно реакционноспособных пероксидов и кислородсодержащих радикалов, которые могут способствовать повреждению клеток
рибосома
клеточная органелла, участвующая в синтезе белка

Исследования показывают, что человеческие клетки собираются в фракталоподобные кластеры

ПРОВИДЕНС, Р.I. [Университет Брауна] — Древовидные ветвящиеся структуры есть повсюду в человеческом теле, от бронхиальной системы в легких до паукообразных капилляров, снабжающих кровью конечности. Исследователи долгое время работали над тем, чтобы понять клеточную передачу сигналов, необходимую для создания этих сложных структур, но новые исследования показывают, что простая физика может играть недооцененную роль.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что при определенных обстоятельствах эпителиальные клетки человека ведут себя в соответствии с правилами ограниченной диффузией агрегации — теории, объясняющей самосборку взвешенных в жидкости частиц.Исследование показало, что клетки, культивируемые при низкой плотности и низком количестве фактора роста, выстраиваются в фракталоподобные ветвящиеся кластеры. Фракталы (структуры, в которых крошечные части выглядят так же, как и целое) имеют почти точные размеры, предсказываемые агрегацией, ограниченной диффузией.

«Что меня примечательно, так это то, что у вас есть эта элегантная физическая теория, которая описывает скопление липких частиц, движущихся случайным образом, а также объясняет поведение мигрирующих клеток», — сказал Ян И.Вонг, доцент Инженерной школы Брауновского университета и старший автор статьи. «На самом деле клетки — это сложные объекты с множеством способов отправки и получения сигналов, но в этом случае они, кажется, следуют тем же правилам, что и гораздо более простые неживые частицы».

Полученные данные могут дать представление о формировании ветвящихся структур в организме, а также о других ключевых биологических процессах, говорит Сьюзен Э. Леггетт, в настоящее время научный сотрудник Принстонского университета и ведущий автор исследования.

На изображении показаны клетки, группирующиеся в фракталоподобные ветвящиеся формы в течение 60 часов. Кластеризация была совершенно неожиданной для исследователей и соответствовала теории о том, как неживые частицы собираются вместе.

«Мы думаем, что это может потенциально рассказать нам кое-что о формировании тканей, заживлении ран, инвазии рака и других процессах, в которых движущиеся клетки объединяются в многоклеточные ткани», — сказал Леггетт, который выполнял работу в качестве доктора философии. студент патобиологии в Брауне.

Когда она начала исследование, Леггетт на самом деле думала совсем о другом. Она хотела узнать больше о том, как ведут себя клетки, когда они сами по себе, вдали от влияния своих соседей. Ее интересует процесс, известный как эпителиально-мезенхимальный переход (ЕМТ), при котором сгруппированные эпителиальные клетки превращаются в более подвижные мезенхимальные клетки. Переход имеет тенденцию происходить, когда клетки изолированы друг от друга.

«Моя первоначальная мотивация для посева клеток в условиях с низким фактором роста заключалась в том, чтобы поддерживать их в среде с низкой плотностью, чтобы мы могли изучать ЭМП», — сказал Леггетт.«Мы не ожидали, что клетки будут подвергаться этой агрегации, что является почти обратным процессом».

Клетки в культурах с низкой плотностью перемещались случайным образом, пока не вступали в контакт с другой клеткой, после чего клетки слипались и прекращали движение. Исследователи писали, что в течение нескольких дней сгруппированные клетки собирались в длинные ветвистые структуры, которые «поразительно напоминали фракталоподобные структуры, связанные с агрегацией, ограниченной диффузией».

Дальнейший анализ показал, что фрактальная размерность клеточных кластеров (мера того, насколько плотно упакованы ветви) составила около 1,7, что в точности соответствует фрактальной размерности, измеренной экспериментально и предсказанной теоретически для ограниченной диффузией агрегации частиц.

Исследователи заявили, что тот факт, что клетки образуют структуры, столь похожие на структуру неживой материи, может помочь понять, как и почему разветвленная архитектура так важна в биологии.

«Улучшенное понимание этого коллективного поведения может дополнительно позволить новые правила проектирования для программирования клеток для сборки в более крупные тканевые архитектуры», — сказал Вонг.

0 comments on “Строение клеток человека: Строение клетки человека и ее функции в организме

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.