Строение, свойства и функции клетки человека

Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов, состоящей из элементарных органоидов. В ней протекают сложные химические процессы, предназначенные для поддержания жизнеспособности органов. Строение клетки человека кратко изучается на уроках биологии и анатомии.

Оглавление:

• Основные разновидности
• Мембранная организация
• Клеточное ядро и цитоплазма
• Размер клеток
• Двумембранные митохондрии
• Лизосомы и аппарат Гольджи
• Эндоплазматический ретикулум и рибосомы
• Тканевые структуры
• Процесс деления

Основные разновидности

В человеческом организме содержится несколько триллионов клеточных структур. Они отличаются по строению и функциям. Бывают следующие разновидности клеток:

1. Костные. Содержатся в костях, образующих опорно-двигательную систему человека. В их состав входят минералы коллагена и фосфата кальция. Костные клетки контролируют процесс минерализации костей и образуют остеоциты, предназначенные для поддержания баланса минеральных веществ в организме человека.
2. Кровяные. Входят в состав крови и формируются в костном мозге. Они необходимы для переноса кислорода и питательных веществ. Эти тельца регулируют работу иммунной системы и восстанавливают поврежденные кровеносные сосуды. Основными представителями кровеносных клеток являются эритроциты. Они определяют, к какой группе крови относится человек.
3. Жировые. Имеют округлую форму и содержат большое количество триглицеридов. Используются для хранения и переноса энергии. Жировые клетки имеют эндокринную функцию и участвуют в процессе метаболизма.
4. Нейроны. Являются главным компонентом нервной системы человека. Поддерживают связь между головным мозгом и органами. Нейроны передают сигналы при помощи аксонов и дендритов.
5. Гаметы. Образуются в мужских или женских половых органах. Предназначены для образования зиготы во время процесса оплодотворения.

В организме человека присутствуют универсальные клетки, называемые стволовыми. Они не имеют отдельной специализации и могут выполнять функции основных клеточных структур организма. Средняя продолжительность жизни стволовых клеток составляет 30 лет.

Мембранная организация

Для изучения процесса митоза и мейоза необходимо знать, из чего состоит клетка человека. Ее основным компонентом является мембрана. Она содержит несколько слоев липидов, покрытых белковыми молекулами. Клеточная мембрана обладает следующими функциями:

1. Защита органоидов.
2. Обмен веществ.
3. Предотвращение деформации клетки.

Отличительным свойством этой клеточной структуры является избирательная проницаемость. Мембрана способна блокировать доступ к клетке опасным веществам.

Клеточное ядро и цитоплазма

Ядро клетки выглядит в виде большого округлого тела, состоящего из кариоплазм. В ядре присутствует множество нитей ДНК, скрученных в спирали. Они называются хромосомами. В нитях ДНК содержится генетическая информация о человеке, определяющая особенности функционирования основных систем организма. Строение клеточного ядра подробно представлено на схемах и рисунках в энциклопедиях и учебниках анатомии.

Между мембраной и ядром присутствует органическая масса, называемая цитоплазмой. В ней содержится плотная жидкость, состоящая из воды, белков, моносахаридов и жиров. Цитоплазма окружает основные органоиды клетки. В этой органической массе протекают биохимические процессы, регулирующие жизнедеятельность человеческого организма.

Размер клеток

Средний размер элементарных структурных единиц живых организмов составляет 0,006 мм. Клетки человека можно рассмотреть при помощи микроскопа. Разрешающая способность устройства должна составлять не менее 0,000 000 1 мм. К категории больших клеток относится желток птичьих яиц. Его длина составляет не менее 20 мм. Крупнейшие клетки имеет растение рами. Их длина равняется 220 мм.

Двумембранные митохондрии

Митохондрии представляют собой длинные органеллы, состоящие из жидкого раствора ферментов. Они осуществляют дыхание клетки при помощи химических реакций обмена (синтеза АТФ). Митохондрии состоят из двухслойной мембраны:

1. Внешний слой: представляет собой гладкую структуру в виде пленки.
2. Внутренний слой: состоит из крист — складок небольшого размера.

Митохондрии способны вырабатывать энергию, необходимую для поддержания жизнеспособности клеточной структуры. Их наибольшее количество сосредоточено в клетках печени и поджелудочной железы.

Лизосомы и аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи представляет собой 10 плотных пластин, связанных с системой пузырьков. В нем содержится несколько цистерн с диктиосом. Они равномерно распределяются в цитоплазме во время деления клетки. В комплексе Гольджи содержится большое количество ферментов, участвующих в процессе переваривания пищи. Основной функцией этого органоида является синтез полисахаридов и органических веществ.

Из мембранных пузырьков аппарата Гольджи образуются лизосомы — одномембранные структуры, состоящие из ферментов (липазы, протеазы и нуклеазы). Они участвуют в процессах гидролиза и пищеварения. Диаметр лизосом составляет 0,0002 мм.

Эти органоиды имеют округлую форму. Их внешняя оболочка покрыта толстым слоем органических веществ. Они предотвращают разрушение структуры лизосом.

Эндоплазматический ретикулум и рибосомы

Эндоплазматический ретикулум представляет собой цитоплазматическую структуру в виде сети. Он образуется в результате сворачивания цитоплазм. Этот процесс называется инвагинацией. Существуют 2 вида эндоплазматических ретикулумов:

1. Складчатый: совокупность пластин, объединенных ядерной мембраной. К ретикулуму присоединено большое количество рибосом, выделяющих синтезированный белок.
2. Гладкий: совокупность трубчатых структур. Этот органоид предназначен для транспортировки жиров к клеткам.

Рибосомы представляют собой округлые органеллы, состоящие из больших и малых субъединиц. Они не имеют мембраны и содержат в себе большое количество рибосомальных РНК. Рибосомы соединены между собой, образуя полисомы. Диаметр этих органоидов составляет 30 нм.

Основной функцией рибосом является синтез белка и аминокислот. Эта процедура осуществляется в несколько этапов:

1. Транскрипция. Ферменты рибосомальных РНК считывают генетическую информацию с хроматин.
2. Трансляция. В начале этого этапа производится объединение нескольких рибосом. В полисомах осуществляется синтез органических веществ. После завершения биосинтеза органоиды возвращаются в исходное положение.

Для работы рибосом требуется много энергии. Во время этапа трансляции тратится большое количество АТФ. В процессе завершения синтеза белка и аминокислот также расходуется значительная часть молекул гуанозинтрифосфата.

Тканевые структуры

Ткань — совокупность структурных единиц живого организма, обладающих сходными функциями и строением. Они предназначены для поддержания жизнедеятельности организма человека. Выделяют 4 основных разновидности тканей:

1. Эпителиальная. Расположена на коже и слизистых оболочках. Эпителий защищает человеческий организм от негативного воздействия окружающей среды. Компоненты эпителиальной ткани плотно соединены друг с другом. Это не позволяет микробам и вирусам проникать внутрь тела. Отличительной чертой эпителия является способность к регенерации. Поврежденные участки ткани быстро восстанавливаются.
2. Соединительная. Состоит из плотных волокон и межклеточного вещества. Входит в состав костей, хрящей, сухожилий и жира. Соединительная ткань позволяет человеческому организму выдерживать большие нагрузки и движение. Она регулирует работу иммунной системы и принимает участие в минеральном обмене.
3. Нервная. Состоит из нейронов и глиальных клеток. Эта ткань способна формировать нервные импульсы, с помощью которых органы могут принимать сигналы от головного мозга. Она обеспечивает функционирование центральной нервной системы. В этой ткани содержится большое количество элементов, организующих работу органов чувств.
4. Мышечная. Представляет собой вытянутые волокна. Может непроизвольно сокращаться. Мышечная ткань обладает высокой прочностью. Она входит в состав оболочек внутренних органов, лимфоузлов и кровеносных сосудов. В течение жизни мышцы сокращаются 2,5 млн раз.

В результате объединения нескольких тканей образуются внутренние органы. Эти процессы изучаются наукой гистологией.

Процесс деления

Процесс деления клеток человеческого организма на части называется митозом. Он протекает без осложнений. Деление клеточных структур осуществляется в несколько этапов:

1. Интерфаза. Эта стадия является подготовительной. В клетке осуществляется биосинтез белка, что приводит к удваиванию ее основных элементов.
2. Профаза. Центриоли клетки разделяются на 2 равные части и располагаются на противоположных полюсах. В этот момент хромосомы формируют пары, что приводит к разрушению внутренней оболочки ядра.
3. Метафаза. Парные хромосомы размещаются между центриолями, постепенно увеличивая расстояние между собой.
4. Анафаза. Цитоплазма начинает сжиматься, что приводит к уменьшению размеров клетки.
5. Телофаза. На заключительном этапе образуются 2 дочерние клетки с обновленной мембранной и парой центриолей.

Средняя продолжительность жизни новых структурных единиц составляет не более 10 дней. После этого повторяется процесс митоза. Быстрее всего делятся клетки эпителиальной ткани. Скорость деления зависит от плотности тканевой структуры и количества органических веществ.