Тема 2. Клеточный уровень организации организма человека

Цитология - наука о клетке, об общих закономерностях, присущих клеточному уровню организации живой материи.

Клетка - наименьшая структурная единица живого, которая является основой развития, строения и жизнедеятельности всех животных и растительных организмов.

Основные физиологические свойства клеток:

· раздражимость - способность реагировать на внешние и внутренние воздействия различной природы (физической, химической или биологической);

· проводимость - это физиологическое свойство клеток проявляется в виде волны возбуждения, зародившегося в месте приложения раздражителя и распространяющегося по клетке, чтобы дойти до отдельных ее частей;

сократимость - реакция на раздражение, проявляющаяся в изменении объема клетки в каком-либо направлении;

· поглощение и усвоение - способность клетки поглощать химические соединения со своей поверхности и использовать их;

· секреция - способность синтезировать новые соединения, аккумулировать и выделять их в окружающую среду;

· экскреция - способность выделять продукты обмена через поверхностную мембрану;

дыхание - способность поглощать кислород, который используется в процессе клеточного дыхания и освобождения энергии;

· рост и размножение - поддержание стабильности популяции клеток в зависимости от потребностей организма.

Основные термины, определяющие функциональное состояние клеток:

· гипертрофия - увеличение объема клетки;

· гиперплазия - увеличения количества клеток;

· апоптоз - генетически запрограммированная смерть клеток (проявляется в уменьшении объема клеток с формированием “апоптозных телец”);

· некроз - нарушение структуры и функции клеток под воздействием внешних или внутренних факторов (проявляется в виде набухания и лизиса клеток);

· репарация - способность восстановления генетически определенной морфологической структуры.

Генетические особенности клеток:

· одноклеточный организм - многофункциональная биологическая структура, обладающая способностью к размножению, перемещению, трансформации энергии и поддержанию внутреннего гомеостаза автономно;

· функционально специализированная клетка многоклеточного организма - биологическая структура, имеющая генетически определенные механизмы функционирования в биологических комплексах (тканях) и выполняющая ограниченное число функций (функциональная специализация).

Общие принципы структурной организации клетки:

Для клетки характерно наличие цитоплазмы и ядра.

Цитоплазма включает в себя:

· гиалоплазму - матрикс цитоплазмы;

· органеллы - постоянные образования, имеющие характерную структуру и специфическую функцию в клетке;

· включения - временные образования, являющиеся продуктом жизнедеятельности клетки.

Плазмолемма - внешняя клеточная мембрана, отделяющая цитоплазму клеток от внешней среды.

Ядро клетки имеет: ядерную оболочку, хроматин, ядрышко и нуклеоплазму.

Неклеточные структуры - являются производными клеток (симпласты, синцитии, межклеточное вещество).

Морфология клеток:

Клетки различных органов и систем организма разнообразны по форме, строению, химическому составу и характеру обмена веществ.

Форма клеток находится в непрерывной связи с особенностями их функционирования.

Плазмолемма (наружная мембрана):

· отделяет клетку от окружающей среды, регулирует активный и пассивный транспорт веществ (эндоцитоз, разновидностями которого является фагоцитоз и пиноцитоз), обеспечивает связь между клетками организма благодаря наличию мембранных рецепторов (белковые молекулы, воспринимающие воздействие молекул-регуляторов по принципу “ключ-замок”):

она состоит из двойного липидного слоя, неполярные (ненесущие заряды) части молекулы обращены друг к другу, а полярные (заряженные) головки - к внешнему слою и цитоплазме;

· в структуру мембран включены белки и углеводы, которые образуют сложные соединения - гликолипиды, гликопротеиды. Холестерин, присутствующий в мембранах, изменяет ее физико-химические свойства (текучесть).

Интегративным показателем физико-химических свойств мембран клеток является способность к “деформабильности” (изменению формы клеток) под воздействием механических факторов.

В плазмолемме присутствуют поры, через которые открываются каналы для транспорта химических соединений и воды.

Межклеточные соединения (выросты цитоплазмы) являются специфическими структурами плазмолеммы.

Виды соединений:

· простые - (в т.ч. зубчатые, пальцевидные), пятна сцепления (десмосомы), плотные соединения и пояски сцепления;

· сложные соединения - щелевидные соединения (нексусы).

Неклеточные соединения:

симпласты - многоядерные структуры, состоящие из большого объема цитоплазмы c многочисленными ядрами. Они образуются в результате слияния клеток или деления ядер без разделения цитоплазмы (пример, поперечно-полосатые мышечные волокна);

· синцитии (соклетия) – структуры, сформированные в результате незавершенного цитокенеза (разделение клеток);

· межклеточное вещество - производное преимущественно клеток мезенхимального происхождения (соединительная ткань, хрящи, кости).

Органеллы клеток:

· мембранные - эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, пероксисомы;

· немембранные - рибосомы, центриоли, микротрубочки, микрофибриллы, микрофиламенты.

Рибосома - гранула рибонуклеопротеина, состоящая из двух субъединиц большой и малой.

Функция - принимает участие в синтезе белка в свободном виде или же при фиксации на мембранах эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть - система трубочек и уплощенных цистерн. Функция - принимает участие в транспорте веществ.

Митохондрии – палочковидные образования, содержащие крипты (выступы, ориентированные внутрь).

Функция - обеспечение клетки энергией.

Комплекс Гольджи - состоит из уплощенных цистерн, транспортных пузырьков, секреторных гранул и секрета.

Функция - упаковка, конденсация и выведение белковых секретов, участие в синтезе углеводов, гликопротеидов, формирование лизосом.

Лизосомы - органеллы внутриклеточного расщепления эндогенных и экзогенных молекул. Различают четыре основные формы лизосом: первичную, вторичную (фаголизосома), аутофагосомы и остаточные тельца.

Пероксисомы - морфологически напоминают лизосомы, но не содержат гидролитических ферментов.

Функция - содержат комплекс ферментов, нейтрализующих пероксид-радикалы (свободные радикалы).

Цитоскелет клеток формируется за счет микрофибрилл и микротрубочек.

Микротрубочки построены из белка тубулина.

Белки миофибрилл различны для отдельных тканей: в эпителии - кератин, в фибробластах - виментин, в мышцах - десмин и скелетин.

Микрофиламеты состоят из сократительных белков, главным образом актина.