УРоВнИ ОРГаНИЗАЦИИ ЧЕЛОВЕКА. Все живые и неживые объекты на Земле состоят из мельчайших частиц- ато- мов. Атомы объединяются в молеку- лы, из которых, в свою очередь, построены к…

УРоВнИ ОРГаНИЗАЦИИ ЧЕЛОВЕКА. Все живые и неживые объекты на Земле состоят из мельчайших частиц- ато- мов. Атомы объединяются в молеку- лы, из которых, в свою очередь, построены к л е т к и . Согласно основно- му положению современной клеточ- ной теории, клетка - это элемен- тарная, структурная и функциональ- ная единица живого, в том числе и человека. Группы клеток, сходные по строению и происхождению, вместе с окружаю- щим их межклеточным веществом называются т к а н я м и . Ткани, в свою оче- редь, образуют органы, которые объединяются в с и с т е м ы органов, выпол- п я щ и е какие-либо функции в организме. Например, поперечно-полосатая мышечная ткань образует скелетные мышцы, которые входят всостав опор- но-двигательной системы. А уж все вместе системы органов составляют еди- ный организм. Таким образом, говоря о строении организма человека, можно выделить следующие уровни в его организации: атомно-молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный (уровень систем органов) и организменный (рис. 10). Химический состав клетки. Особенности атомно-молекулярного уровня организации человека обуславливает химический состав его клеток. В клетках могут быть обнаружены атомы различных химических элементов, с которы- ми вы детально познакомитесь при изучении школьного курса химии. Нельзя сказать, что они характерны только для клеток человека. Их можно обнару- жить как в клетках других живых организмов (растений, животных, бактерий и др.), так и в неживых объектах (горных породах, минералах и др.), что ука- зывает на связь и единство живой и неживой природы. Соотношение химических элементов в клетках различно. Так, примерно 98 % от массы любой клетки приходится на четыре элемента: кислород (72 %,) Атомно- Клеточный Тканевый молекулярный 26 Рис. 10. Уровни организации человека Органный Системный Организменный Скачан с material100.tilda.ws Бор Йод Глава 2. Структура организма человека углерод (15 %), водород (8 %) и азот (3 %). Около 2 %от массы клетки прихо- дится на следующие восемь элементов: калий, натрий, кальций, хлор, магний, железо, фосфор и серу. Остальные химические элементы содержатся в клетке в крайне малом количестве (см. таблицу 1). Названные химические элементы образуют молекулы веществ, входящих в состав клетки. Среди них различают неорганические вещества, такие как вода и растворённые в ней соли, а также органические вещества - белки, липиды (жиры), углеводы, нуклеиновые кислоты и др. Все эти вещества активно взаимодействуют друг с другом и выполняют свойственные им функции. Нуклеиновые кислоты представляют собой единую систему, направленную на хранение и реализацию наследственной информации через синтез белков в клетке. Среди неорганических веществ клетки на первом месте по массе стоит вода. Так, в бактериальных и животных клетках её содержание составляет примерно 70 % , а в растительных - 90 %. В организме человека на долю воды приходит- ся 65 %. Вода выполняет множество функций: сохранение объёма и упругости клетки, растворение различных веществ. В клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды. (до 0,001 % от массы клетки) Кислород, 6 5 - 7 5 Углерод, 15-18 Азот, 1 , 5 - 3 Водород, 8 - 1 0 Магний, 0,02-0,03 Калий, 0 , 1 5 - 0 , 4 Натрий, 0,02-0,03 Кальций, 0,04--2,00 Железо, 0,01-0,15 Cepa, 0,315-0,2 Фосфор, 0,2-1,00 (от 0,001 % до 0,000001 % от массы клетки) Кобальт Медь Молибден Цинк Ванадий Бром (не более 0,000001 % от массы клетки) Уран Радий Золото Ртуть Бериллий Цезий Селен Химический состав клетки Элементы, входящие в состав клеток организмов, % Макроэлементы Микроэлементы Ультрамикроэлементы Таблица 1 Скачанc material100.tilda.ws 27 28 Мембранныебелки Рис. 12. Схема строения мембраны カ♥X Митохондрии Лизосомы Ядрышко §4. Строение и химический состав клетки СтРоЕнИЕ клетки. Клеточный уровень организации человека обусловлен особенно- Эндоплазматическая Комплекс сеть Гольджи Наружная плазматическая мембрана Рис. 11. Схема строения клетки человека Обязательным компонентом любой клетки является плазматическая мембрана, отделя- ощая её от внешней среды. Она имеет толщи- ну 8 - 1 2 нм и построена из двух слоёв липи- дов, в которые погружены многочисленные молекулы мембранных белков (рис. 12). Ядро - важнейшая структура клетки, кото- рая представляет собой своеобразный центр управления реализацией и хранением наслед- ственной информации. От цитоплазмы клетки оно отделено ядер- Ядро стями строения и функционированием его отдельных клеток. В целом они имеют строе- ние, характерное для клеток животных (рис. 11). ной оболочкой, которая оформляет основную часть генетического аппарата клетки. Внутреннее содержимое ядра называют кариоплазмой. В ней содер- жатся линейные молекулы ДНК (в виде хроматина или в составе хромосом, которые хорошо различимы в процессе деления клетки) и ядрышки- важные структурные компоненты ядра, отвечающие за формирование рибосом - орга- поидов клетки, отвечающих за синтез белков клетки. Цитоплазма - это внутреннее содержимое клетки, исключая её ядро. Основное вещество цитоплазмы представляет собой густой бесцветный рас- твор, основу которого составляет вода ( 7 0 - 9 0% от общей массы). В нём содер- жится много белков, встречаются также липиды и различные неорганические соединения. В цитоплазме протекают многочисленные биохимические реак- ции и содержатся различные органоиды клетки. Органоиды клетки и их функции. Среди основных органоидов клетки раз- личают рибосомы, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохон- дрии, лизосомы и другие. Рибосомы необходимы любой клетке для синтеза белка. Их размер состав- ляет примерно 2 0 - 3 0 нм. В клетке их насчитывается несколько миллионов. Рибосомы состоят из двух субъединиц: большой и малой. Рибосомы формиру- Углеводная цепь . Молекулы липидов Скачан с material100.tilda.ws 008) 0000 8009 6000, 0 0 008 Глава 2. Структура организма человека ются в области ядрышек, расположенных в ядре клетки, а затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. Рибосомы представляют собой органоиды, непосредственно участвующие в реализации наследственной информации. Они обеспечивают биосинтез белков. Клеточный центр участвует в образовании так называемого веретена деле- ния, ответственного за точное и равное распределение генетического материа- ла в процессе деления клетки. Эндоплазматическая сеть (ЭПІС), или эндоплазматический ретикулум, представляет собой систему канальцев и полостей различной формы и величи- ны (рис. 13), пронизывающих цитоплазму клетки. ЭПС образована мембраной, которая имеет такое же строение, как и плазматическая мембрана. Различают гладкую и шероховатую (гранулярную) ЭПС. На поверхности гладкой ЭПС идёт синтез углеводов и липидов. На поверхности шероховатой ЭПС расположено множество рибосом, поэтому именно здесь синтезируется большинство белков. Вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, перено- сятся внутрь трубочек ретикулума и по ним транспортируются к местам нако- пления или использования. Комплекс (аппарат) Гольджи - это система цистерн, в которых накаплива- ются вещества, синтезированные клеткой. Здесь же эти вещества претерпева- ют дальнейшие биохимические превращения, упаковываются в мембранные пузырьки и переносятся в те места цитоплазмы, где они необходимы, или же транспортируются к клеточной мембране и выходят за пределы клетки. Комплекс Гольджи построен из мембран и расположен рядом с ЭПС, но не сообщается с её каналами. Поэтому все вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, переносятся в комплекс Гольджи внутри мембранных пузырьков, которые отпочковываются от Э С и затем сливаются с комплексом Гольджи. Ещё одна важная функция комплекса Гольджи - сборка мембран клетки. Лизосомы - мелкие мембранные пузырьки диаметром 0 , 4 - 1 мкм, каж- дый из которых может содержать около 50 видов пищеварительных фермен- тов, способных расщеплять белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты. Все эти ферменты находятся в лизосомах в неактивном состоянии, иначе они бы разрушили мембрану лизосомы, вышли в цитоплазму и расщепили содер- жимое самой клетки. Формируются лизосомы в комплексе Гольджи. Ядро Гранулярная ЭПС Гладкая ЭПС Рис. 13. Схема строения эндоплазматической сети 29 Рибосомы Скачанс material100.tilda.ws 30 Недифференцированные (незрелые) клет- ки, имеющиеся у многих многоклеточных Первичная перетяжка Хроматиды (центромера) организмов, в том числе и у человека, называ- ют стволовыми. Они способны самообнов- б ляться, образуя новые стволовые клетки, Рис. 15. Хромосомный набор делиться, а затем дифференцироваться в человека (а), строение хромосо- специализированные клетки, т. е. превра- мы (б) щаться в клетки различных органов и тканей. Наружная Внутренняя мембрана мембрана Кристы ДНК Рис. 14. Схема строения мито- хондрии * I * * X SO X ラ テ イ ラ ヤ ノ カ §4. Строение и химический состав клетки Митохондрии (от греч. mitos - н и т ь и chondrion - зёрнышко) - органоиды, уча- ствующиевэнергетических процессах клетки. Они запасают энергию в виде АТФ. Форма митохондрий может бытьразлична: овальная, нитевидная, палочковидная. Митохондрии образованы двумя мембра- нами (рис. 14). Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные выпя- чивания - кристы, имеющие большую поверхность. В кристы встроены ферменты - вещества белковой природы, которые участву- ют в преобразовании питательных веществ в энергию АТФ. Митохондрии содержат собственную ДНК (около 2 %,) что позволяет им самостоятельно размножаться и влиять на реализацию наследственной инфор- мации в клетке в процессе её жизнедеятельности. МНоГООБРАЗИЕ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА. Несмотря на единство общего плана стро- ения клеток человека, все они различаются своими размерами и формой. Это объясняется тем, что каждая клетка человека выполняет строго определённые функции в многоклеточном организме, в том числе благодаря реализации зало- женной в них наследственной информации. XXX ¥K §X Количество молекул ядерной ДНК в клет- ке, или хромосомный набор, является спе- цифичнымдлякаждоговидаживыхорганиз- мов (рис. 15). В норме в ядрах клеток тела человека, или, как их называют, соматиче- ских клетках, содержится 46 линейных моле-кул ДНК в 46 хромосомах (диплоид- ный набор = 2п хромосом), а в половых к л е т к а х (сперматозоидах и яйцеклетках)- 31 14 51 16 17 81 23 молекулы ДНК в 23 хромосомах (гаплоид- ный набор = п хромосом). ?! Различные клетки человека содержат раз- ное количество тех или иных органоидов. K1 19 20 21 22 a Вторичная перетяжка Плечи Например, мужская половая клетка (сперма- тозоид) имеет всего одну митохондрию, а вот клетки печени - до нескольких сотен митохондрий. Количество митохондрий в сделать конспект