Строение клетки человека, ее свойства и функции в организме человека

Почти все из представленных здесь изображений сделаны с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Испускаемый таким прибором пучок электронов взаимодействует с атомами нужного объекта, результатом чего становятся 3D-изображения высочайшей разрешающей способности. Увеличение в 250000 раз позволяет разглядеть детали размером 1-5 нанометров (то есть миллиардных долей метра).

Первое СЭМ-изображение получил в 1935 году Макс Кнолль, а уже в 1965 году Кембриджская инструментальная компания предложила свой «Стереоскан». Сейчас такие устройства широко применяются в научно-исследовательских центрах.

Рассматривая предлагаемые ниже снимки, вы совершите путешествие по своему телу, начиная с головы и заканчивая кишечником и органами таза. Вы увидите, как выглядят нормальные клетки и что происходит с ними, когда их поражает рак, а также получите наглядное представление о том, как, скажем, происходит первая встреча яйцеклетки и сперматозоида.

Красные кровяные тельца

Здесь изображена, можно сказать, основа вашей крови — красные кровяные тельца (RBC). На этих симпатичных двояковогнутых клетках лежит ответственная задача разносить по всему телу кислород. Обычно в одном кубическом миллиметре крови таких клеток 4-5 миллионов у женщин и 5-6 миллионов у мужчин. У людей, живущих на высокогорье, где ощущается недостаток кислорода, красных телец еще больше.

Клетки, которые есть в составе крови

По кровяному руслу постоянно циркулируют вещества, необходимые для полноценной работы всех наших органов. Также в крови есть элементы, которые защищают организм человека от болезней и воздействия других негативных факторов.

Внимание! Кровь делят на две составляющие. Это клеточная часть и плазма.

Плазма

В чистом виде плазма – это жидкость желтоватой окраски. Она составляет около 60 % общей кровяной массы. Плазма содержит сотни химических веществ, которые относятся к разным группам:

• молекулы белков;
• ионосодерждащие элементы (хлор, кальций, калий, железо, йод и т.д.);
• все виды сахаридов;
• гормоны, выделяемые эндокринной системой;
• все виды ферментов и витаминов.

Все виды белков, которые есть в нашем организме, есть и в плазме. Например, из показателей анализов крови мы можем помнить иммуноглобулины и альбумины. Эти плазменные белки отвечают за механизмы защиты. Их насчитывают около 500. Все остальные элементы попадают в кровь по причине её постоянного циркулирующего движения. Ферменты представляют собой естественные катализаторы многих процессов, а три разновидности кровяных клеток – это главная часть плазмы.

Это интересно! Кровяная плазма содержит почти все элементы периодической системы Д.И.Менделеева.

Об эритроцитах и гемоглобине

Эритроциты очень малы. Их максимальная величина 8 мкм, а численность большая – около 26 триллионов. Различают следующие особенности их строения:

• отсутствие ядер;
• отсутствие хромосом и ДНК;
• у них нет эндоплазматической сети.

Под микроскопом эритроцит выглядит в виде пористого диска. Диск слегка вогнут с обеих сторон. Он похож на маленькую губку. Каждая пора такой губки содержит молекулу гемоглобина. Гемоглобин — уникальный белок. Его основу составляет железо. Он активно контактирует с кислородной и углеродной средой, осуществляя транспортировку ценных элементов.

В начале созревания у эритроцита есть ядро. Позже оно исчезает. Уникальная форма этой клетки позволяет ей участвовать в обмене газов – в том числе и в транспорте кислорода. Эритроцит обладает удивительной пластичностью и подвижностью. Путешествуя по сосудам, он подвергается деформации, но это не влияет на его работу. Он свободно передвигается даже по мелким капиллярам.

В простых школьных тестах на медицинскую тематику можно встретить вопрос: “Как называются клетки, транспортирующие кислород к тканям?” Это и есть эритроциты. Запомнить их легко, если представить себе характерную форму их диска с молекулой гемоглобина внутри. А красными их называют потому, что железо придаёт нашей крови яркий цвет. Связываясь в лёгких с кислородом, кровь становится ярко-алой.

На заметку! Немногие знают о том, что предшественники эритроцитов – это стволовые клетки.

Название белка-гемоглобина отражает суть его структуры. Крупнобелковая молекула, входящая в его состав, получила название “глобин”. Структура, не содержащая белок, называется “гема”. В её середине расположен ион железа.

Процесс образования красных клеток крови называется эритропоэз. Эритроциты формируются в плоских костях:

• черепных;
• тазовых;
• грудине;
• межпозвоночных дисках.

До 30-летнего возраста красные кровяные клетки образуются в костях плеч и бёдер.

Собирая кислород в альвеолах лёгких, эритроциты доставляют его ко всем органам и системам. Совершается процесс газообмена. Красные тельца отдают клеткам кислород. Взамен они собирают углекислоту и несут её обратно к лёгким. Лёгкие выводят из организма углекислый газ, и всё повторяется сначала.

В разном возрасте у человека наблюдают различную степень активности эритроцитов. Плод, находящийся в утробе матери, вырабатывает гемоглобин, который называют фетальным. Фетальный гемоглобин транспортирует газы гораздо быстрее, чем у взрослых.

Если костный мозг вырабатывает мало эритроцитов, у человека появляется анемия или малокровие. Наступает кислородное голодание всего организма. Оно сопровождается сильной слабостью и утомляемостью.

Срок жизни одного эритроцита может составлять от 90 до 100 дней.

Также в крови есть эритроциты, которые не успели созреть. Их называют ретикулоцитами. При большой кровопотере костный мозг выводит в кровь недозрелые клетки, так как “взрослых” эритроцитов не хватает. Несмотря на недозрелость ретикулоцитов, они уже могут быть переносчиками кислорода и углекислоты. Во многих случаях это спасает человеческую жизнь.

Антигены, группы крови и резус-фактор

Кроме гемоглобина, в эритроцитах есть ещё один особый белок-антиген. Антигенов несколько. По этой причине состав крови у разных людей не может быть одинаковым.

Важно! Группа крови и резус-фактор зависят от разновидности антигенов.

Если на поверхности эритроцита есть антиген, резус-фактор крови будет положительным. Если антигена нет – значит, резуз отрицателен. Эти показатели имеют решающее значение при необходимости переливания крови. Группа и резус донора должны совпадать с данными реципиента (человека, которому переливают кровь).

Лейкоциты и их разновидности

Если эритроциты – это клетки-переносчики, то лейкоциты называют защитниками. В их состав входят ферменты, которые борются с инородными белковыми структурами, разрушая их. Лейкоциты обнаруживают вредоносные вирусы и бактерии и начинают их атаковать. Уничтожая вредные вещества, они очищают кровь от вредных продуктов распада.

Лейкоциты обеспечивают выработку антител. Антитела отвечают за иммунную устойчивость организма к ряду болезней. Белые кровяные клетки принимают участие в процессах метаболизма. Они обеспечивают ткани и органы необходимым составом гормонов и ферментов. На основании структуры их разделяют на две группы:

• гранулоциты (зернистые);
• агранулоциты (незернистые).

Среди зернистых лейкоцитов выделяют нейтрофилы, базофилы и эозинофилы.

Лейкоциты разделяют на 2 группы: зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты). К незернистым тельцам относят моноциты и лимфоциты.

Нейтрофилы

Составляют около 70% всех белых кровяных телец. Приставка “нейтро” означает, что нейтрофил имеет особое свойство. По причине зернистой структуры его можно окрасить только краской с нейтральной реакцией. На основании формы ядра нейтрофилы бывают:

• юными;
• палочкоядерными;
• сегментоядерными.

Юные нейтрофилы не имеют ядер. У палочкоядерных клеток ядро под микроскопом выглядит в форме палочки. У сегментоядерных нейтрофилов ядра состоят из нескольких сегментов. Их может быть от 4 до 5. При проведении анализа крови лаборант подсчитывает количество этих клеток в процентах. В норме юных нейтрофилов должно быть не больше 1%. Норма содержания палочкоядерных клеток составляет до 5%. Допустимое количество сегментоядерных нейтрофилов не должно превышать 70%.

Нейтрофилы осуществляют фагоцитоз – обнаруживают, захватывают и обезвреживают вредные вирусы и микроорганизмы.

Это интересно! Один нейтрофил может уничтожить около 7 микроорганизмов.

Эозинофилы

Это разновидность лейкоцитов, гранулы которых окрашивают красителями, имеющими кислую реакцию. В основном, эозинофилы окрашивают эозином. Число этих клеток в крови колеблется от 1 до 5% от общего числа лейкоцитов. Их главная задача – обезвреживать и уничтожать чужеродные белковые структуры и токсины. Также они принимают участие в механизмах саморегуляции и очистке кровяного русла от вредных веществ.

Базофилы

Малочисленные клетки среди лейкоцитов. Их процентное соотношение от общего числа составляет меньше 1%. Клетки можно окрашивать только красителями на основе щёлочи (“базисами”).

Базофилы являются производителями гепарина. Он замедляет свёртывание крови в местах воспалений. Также они продуцируют гистамин – вещество, расширяющее капиллярную сеть. Расширение капилляров обеспечивает рассасывание и заживление ран.

Моноциты

Моноциты – самые крупные клетки крови человека. Они похожи на треугольники. Это разновидность незрелых лейкоцитов. Ядра у них большие, разной формы. Клетки образуются в костном мозге и созревают в течение нескольких стадий.

Продолжительность жизни моноцита составляет от 2 до 5 дней. По истечении этого времени клетки частично гибнут. Те, которые выживают, продолжают созревать, превращаясь в макрофаги.

Занимательный факт! Макрофаг может жить в кровяном русле человека около 3 месяцев.

Роль моноцитов в нашем организме такова:

• участие в процессе фагоцитоза;
• восстановление повреждённых тканей;
• регенерация нервной ткани;
• рост костей.

Лимфоциты

Отвечают за иммунный ответ организма, защищая его от инородных вторжений. Место их образования и развития – костный мозг. Лимфоциты, которые дозрели до определённой стадии, отправляются с током крови в лимфатические узлы, тимус и селезёнку. Там они созревают до конца. Клетки, которые созрели в тимусе, называют Т-лимфоцитами. В-лимфоциты дозревают в лимфоузлах и селезёнке.

Т-лимфоциты защищают организм, участвуя в реакциях иммунитета. Они уничтожают вредные микроорганизмы и вирусы. При такой реакции врачи говорят о неспецифической резистентности – то есть, устойчивости к патогенным факторам.

Основная задача В-лимфоцитов – выработка антител. Антитела – это особенные белки. Они не допускают распространения антигенов и обезвреживают токсины.

Важно! В-лимфоциты вырабатывают антитела на каждую разновидность вредного вируса или микроба.

В медицине антитела получили название иммуноглобулинов. Есть несколько их видов:

• М-иммуноглобулины – крупные белки. Их образование происходит сразу после того, как антигены попадают в кровь;
• G-иммуноглобулины – отвечают за формирование иммунной системы плода. Их маленькие размеры обеспечивают лёгкое преодоление плацентарного барьера. Клетки передают иммунитет от матери к ребёнку;
• А-иммуноглобулины – включают механизмы защиты в случае попадания вредного вещества извне. Иммуноглобулины типа А синтезируют В-лимфоциты. В кровь они попадают в небольшом количестве. Скапливаются эти белки на слизистых, в женском грудном молоке. Также их содержат слюна, моча и желчь;
• Е-иммуноглобулины – выделяются при аллергиях.

В кровяном русле человека микроорганизм или вирус может встретить на своём пути В-лимфоцит. Ответной реакцией В-лимфоцита является создание, так называемых, “клеток памяти”. “Клетки памяти” обуславливают резистентность (стойкость) человека к заболеваниям, вызываемым конкретными бактериями или вирусами.

“Клетки памяти” мы можем получить искусственным путём. Для этого разработаны вакцины. Они обеспечивают надёжную иммунную защиту от тех заболеваний, которые считаются особо опасными.

Тромбоциты

Их главная функция – защита организма от критической потери крови. Тромбоциты обеспечивают стабильный гемостаз. Гемостаз – это оптимальное состояние крови, которое позволяет ей полноценно снабжать организм необходимыми для жизни элементами. Под микроскопом тромбоциты выглядят в виде клеток, выпуклых с обеих сторон. У них отсутствуют ядра, а диаметр может составлять от 2 до 10 мкм.

Тромбоциты могут принимать круглую или овальную форму. Когда они активизируются, на них возникают наросты. Из-за наростов клетки похожи на маленькие звёздочки. Образование тромбоцитов происходит в костном мозге и имеет свои особенности. Вначале из мегакариобластов возникают мегакариоциты. Это клетки с цитоплазмой огромных размеров. Внутри цитоплазмы образуются несколько разделительных мембран и происходит её деление. После деления части магекариоцитов “отпочковываются” от материнской клетки. Это уже полноценные тромбоциты, которые выходят в кровь. Их продолжительность жизни составляет от 8 до 11 дней.

Тромбоциты разделяют по размеру их диаметра (в мкм):

• микроформы – до 1,5;
• нормоформы – от 2 до 4;
• макроформы – 5;
• мегалоформы – 6-10.

Место образования тромбоцитов – красный костный мозг. Они созревают в течение шести циклов.

Это интересно! Наросты, которые возникают у тромбоцитов в период их активности, называют псевдоподиями. Так, происходит слипание клеток друг с другом. Они закрывают повреждённый сосуд и останавливают кровотечение.

Стволовые клетки и их особенности

Стволовыми клетками называют незрелые структуры. Они есть у многих живых существ и способны к самообновлению. Они служат изначальным материалом для образования органов и тканей. Также из них появляются и клетки крови. В организме человека различают больше 200 разновидностей стволовых клеток. Они обладают способностью к обновлению (регенерации), но чем старше становится человек, тем меньше стволовых клеток вырабатывает его костный мозг.

Медицина уже давно практикует успешную пересадку отдельных видов стволовых клеток. Среди них выделяют гемопоэтические структуры. Как уже было сказано, гемопоэз – это полноценный процесс кроветворения. Если он находится в норме, состав крови у человека не вызывает у врачей опасения.

При лечении лейкоза или лимфомы проводят трансплантацию донорских стволовых клеток, отвечающих за гемопоэтические функции. При системных заболеваниях крови гемопоэз нарушен, а трансплантация костного мозга помогает его восстановить.

Занимательный факт! Стволовые структуры могут превратиться в любой вид клеток – в том числе, и клетки крови.

Клетки Пуркинье

Из 100 миллиардов нейронов вашего мозга клетки Пуркинье одни из самых крупных. Помимо прочего, они отвечают в коре мозжечка за двигательную координацию. На них губительно действуют как отравление алкоголем или литием, так и аутоиммунные заболевания, генетические отклонения (включая аутизм), а также нейродегенеративные болезни (Альцгеймера, Паркинсона, рассеянный склероз и т. п.).

Виды тканей человека и их функции

Ткани – это объединение группы клеток по своему назначению (функции). Из тканей сформированы органы. Некоторые органы состоят из одного и того же типа клеток (например, сердечная мышца и скелетная мышца). Некоторые клетки имеют высокую степень пролиферации (то есть преумножение путем деления), под действием гормонов, например.

Другие же при созревании теряют возможность к делению или мутации – нервные клетки, клетки крови.

Виды органической ткани:

• Эпителий – выполняет покровную функцию, из неё образован наружный покров – кожа, слизистые, мягкие ткани. Образует внешнюю капсулу некоторых органов.
• Соединительная – хрящевая, жировая, костная.
• Мышечная – ей образованы все типы мышц, выполняет двигательную, сократительную функцию.
• Нервная – состоит из нервных клеток(нейронов). Обеспечивает связь органов и тканей с мозгом, по средству электрических импульсов.

Ворсинки тонкой кишки

Ворсинки тонкой кишки увеличивают ее площадь, что способствует лучшему усвоению пищи. Это выросты неправильной цилиндрической формы высотой до 1,2 миллиметра. Основу ворсинки составляет рыхлая соединительная ткань. В центре, подобно стержню, проходит широкий лимфатический капилляр, или млечный синус, а по сторонам от него располагаются кровеносные сосуды и капилляры. По млечному синусу в лимфу, а затем в кровь попадают жиры, а по кровеносным капиллярам ворсинок поступают в кровоток белки и углеводы. При внимательном рассмотрении можно заметить в бороздках пищевые остатки.

Отличительные признаки растительной и животной клетки в таблице

Растительная и животная клетки имеют как сходства, так и различия, которые кратко описаны в таблице:

Признак	Растительная	Животная
Получение питания	Автотрофный. Фотосинтезирует питательные вещества	Гетеротрофный. Не производит органику.
Хранение питания	В вакуоли	В цитоплазме
Запасной углевод	крахмал	гликоген
Репродуктивная система	Образование перегородки в материнской единице	Образование перетяжки в материнской единице
Клеточный центр и центриоли	У низших растений	У всех типов
Клеточная стенка	Плотная, сохраняет форму	Гибкая, позволяет изменяться

Основные компоненты являются сходными как для частиц растительного, так и животного мира.

Человеческий эмбрион и сперматозоиды

Это похоже на войну миров, на самом же деле перед вами яйцеклетка через 5 дней после оплодотворения. Некоторые сперматозоиды все еще удерживаются на ее поверхности. Изображение сделано с помощью конфокального (софокусного) микроскопа. Яйцеклетка и ядра сперматозоидов окрашены в пурпурный цвет, тогда как жгутики сперматозоидов — в зеленый. Голубые участки — это нексусы, межклеточные щелевые контакты, осуществляющие связь между клетками.

Как устроена мембрана клетки?

Цитоплазматическая мембрана – это оболочка, которая отделяет каждую клетку от внеклеточного пространства и вам, конечно же, интересно, из чего состоит плазматическая мембрана клетки? Она состоит из двух слоев фосфолипидов и гликолипидов.

Эти молекулы имеют полярный конец (который присоединять другие молекулы и атомы) и являются гидрофильным концом. Эта часть соприкасается с межклеточной средой и плазмой клетки. Концы из неполярных липидов (гидрофобный) образуют двойной внутренний слой клеточной мембраны.

Также в оболочку встроены крупные молекулы белка, которые выполняют роль открывающихся пор, электролитных каналов и присоединительных механизмов. Такая молекула белка проходит насквозь через би-липидный слой. На поверхности имеются также нити гликокаликса. Оболочка может иметь складки, шероховатости и выпуклости, отростки наподобие жгутиков.