Что такое клетка?
Люди состоят из триллионов клеток - основной единицы жизни на Земле. В этой статье мы объясняем некоторые из структур, обнаруженных в клетках, и описываем некоторые из многих типов клеток, обнаруженных в нашем организме.
Ячейки можно рассматривать как крошечные упаковки, содержащие крошечные фабрики, склады, транспортные системы и электростанции. Они функционируют сами по себе, создавая свою собственную энергию и самовоспроизводясь - клетка - это наименьшая единица жизни, которая может воспроизводиться.
Однако клетки также взаимодействуют друг с другом и соединяются, образуя сплошное, хорошо склеенное животное. Клетки строят ткани, из которых состоят органы; и органы работают вместе, чтобы поддерживать жизнь в организме.
Роберт Хук впервые обнаружил клетки в 1665 году. Он дал им свое название, потому что они напоминали клетки. целла (Лат. «Маленькие комнаты»), где монахи жили в монастырях.
Внутри клетки
Различные типы клеток могут выглядеть совершенно по-разному и выполнять очень разные роли в организме.
Например, сперматозоид напоминает головастика, яйцеклетка самки имеет сферическую форму, а нервные клетки - это, по сути, тонкие трубочки.
Несмотря на их различия, они часто разделяют определенные структуры; их называют органеллами (мини-органами). Ниже приведены некоторые из наиболее важных:
Упрощенная схема клетки человека.
Ядро
Ядро можно рассматривать как штаб-квартиру клетки. Обычно на клетку приходится одно ядро, но это не всегда так, например, в клетках скелетных мышц их два. Ядро содержит большую часть ДНК клетки (небольшое количество находится в митохондриях, см. Ниже). Ядро посылает сообщения, чтобы велеть клетке расти, делиться или умирать.
Ядро отделено от остальной клетки мембраной, называемой ядерной оболочкой; Ядерные поры внутри мембраны пропускают небольшие молекулы и ионы, в то время как более крупным молекулам необходимы транспортные белки, чтобы помочь им пройти.
Плазматическая мембрана
Чтобы каждая клетка оставалась отдельной от своего соседа, она окружена специальной мембраной, известной как плазматическая мембрана. Эта мембрана преимущественно состоит из фосфолипидов, которые предотвращают попадание веществ на водной основе в клетку. Плазматическая мембрана содержит ряд рецепторов, которые выполняют ряд задач, в том числе:
- Привратники: одни рецепторы пропускают одни молекулы и останавливают другие.
- Маркеры: эти рецепторы действуют как именные значки, информируя иммунную систему о том, что они являются частью организма, а не чужеродным захватчиком.
- Коммуникаторы: некоторые рецепторы помогают клетке общаться с другими клетками и окружающей средой.
- Крепежные элементы: некоторые рецепторы помогают связывать клетку с соседями.
Цитоплазма
Цитоплазма - это внутренняя часть клетки, которая окружает ядро и на 80% состоит из воды; он включает органеллы и желеобразную жидкость, называемую цитозолем. Многие важные реакции, происходящие в клетке, происходят в цитоплазме.
Лизосомы и пероксисомы
И лизосомы, и пероксисомы, по сути, представляют собой мешочки с ферментами. Лизосомы содержат ферменты, которые расщепляют большие молекулы, включая старые части клеток и инородный материал. Пероксисомы содержат ферменты, разрушающие токсичные материалы, в том числе перекись.
Цитоскелет
Цитоскелет можно рассматривать как каркас клетки. Это помогает ему поддерживать правильную форму. Однако, в отличие от обычных каркасов, цитоскелет гибкий; он играет роль в делении клеток и их подвижности - например, в способности некоторых клеток двигаться, таких как сперматозоиды.
Цитоскелет также помогает в передаче сигналов в клетке, участвуя в поглощении материала извне (эндоцитоз), и участвует в перемещении материалов внутри клетки.
Эндоплазматическая сеть
Эндоплазматический ретикулум (ER) обрабатывает молекулы внутри клетки и помогает транспортировать их к конечному месту назначения. В частности, он синтезирует, сворачивает, модифицирует и транспортирует белки.
ER состоит из удлиненных мешочков, называемых цистернами, которые удерживаются вместе цитоскелетом. Есть два типа: грубая ER и гладкая ER.
аппарат Гольджи
После того, как молекулы обработаны ER, они попадают в аппарат Гольджи. Аппарат Гольджи иногда считают почтовым отделением ячейки, где предметы упаковываются и маркируются. После того, как материалы уйдут, их можно использовать в ячейке или вынести за пределы ячейки для использования в другом месте.
Митохондрии
Митохондрии, которые часто называют электростанцией клетки, помогают превращать энергию пищи, которую мы едим, в энергию, которую клетка может использовать - аденозинтрифосфат (АТФ). Однако митохондрии выполняют ряд других функций, включая хранение кальция и роль в гибели клеток (апоптоз).
Рибосомы
В ядре ДНК транскрибируется в РНК (рибонуклеиновую кислоту), молекулу, похожую на ДНК, которая несет то же самое сообщение. Рибосомы считывают РНК и переводят ее в белок, склеивая аминокислоты в порядке, определенном РНК.
Некоторые рибосомы свободно плавают в цитоплазме; другие прикреплены к ER.
Деление клеток
Наше тело постоянно заменяет клетки. Клеткам необходимо делиться по ряду причин, включая рост организма и заполнение пробелов, оставленных мертвыми и разрушенными клетками, например, после травмы.
Есть два типа деления клеток: митоз и мейоз.
Митоз
Митоз - это то, как делится большинство клеток в организме. «Родительская» клетка делится на две «дочерние» клетки.
Обе дочерние клетки имеют одинаковые хромосомы, как друг у друга, так и у родительской. Их называют диплоидными, потому что они имеют две полные копии хромосом.
Мейоз
Мейоз создает половые клетки, такие как мужские сперматозоиды и женские яйцеклетки. При мейозе небольшая часть каждой хромосомы отрывается и прикрепляется к другой хромосоме; это называется генетической рекомбинацией.
Это означает, что каждая из новых клеток обладает уникальным набором генетической информации. Именно этот процесс позволяет происходить генетическому разнообразию.
Короче говоря, митоз помогает нам расти, а мейоз гарантирует, что все мы уникальны.
Типы клеток
Если учесть сложность человеческого тела, неудивительно, что существуют сотни различных типов клеток. Ниже представлена небольшая подборка типов клеток человека:
Стволовые клетки
Стволовые клетки - это клетки, которым еще предстоит выбрать, чем они станут. Некоторые дифференцируются, чтобы стать клетками определенного типа, а другие делятся, чтобы произвести больше стволовых клеток. Они обнаруживаются как в эмбрионе, так и в некоторых тканях взрослого человека, например, в костном мозге.
Костные клетки
Существует как минимум три основных типа костных клеток:
- Остеокласты, растворяющие кость.
- Остеобласты, образующие новую кость.
- Остеоциты, которые окружены костью и помогают общаться с другими костными клетками.
Кровяные клетки
Есть три основных типа клеток крови:
- красные кровяные тельца, которые переносят кислород по телу
- лейкоциты, которые являются частью иммунной системы
- тромбоциты, которые способствуют свертыванию крови, чтобы предотвратить потерю крови после травмы
Мышечные клетки
Также называемые миоцитами, мышечные клетки представляют собой длинные трубчатые клетки. Мышечные клетки важны для огромного количества функций, включая движение, поддержку и внутренние функции, такие как перистальтика - движение пищи по кишечнику.
Сперматозоиды
Эти клетки в форме головастиков - самые маленькие в организме человека.
Они подвижны, что означает, что они могут двигаться. Они достигают этого движения с помощью своего хвоста (жгутика), который заполнен митохондриями, дающими энергию.
Сперматозоиды не могут делиться; они несут только одну копию каждой хромосомы (гаплоид), в отличие от большинства клеток, которые несут две копии (диплоид).
Женская яйцеклетка
По сравнению со сперматозоидом женская яйцеклетка - гигантская; это самая большая клетка человека. Яйцеклетка также является гаплоидной, так что ДНК сперматозоидов и яйцеклетки могут объединиться, чтобы создать диплоидную клетку.
Жировые клетки
Жировые клетки также называются адипоцитами и являются основным компонентом жировой ткани. В них хранятся жиры, называемые триглицеридами, которые при необходимости можно использовать в качестве энергии. Когда триглицериды израсходованы, жировые клетки сокращаются. Адипоциты также производят некоторые гормоны.
Нервные клетки
Нервные клетки - это коммуникационная система организма. Также называемые нейронами, они состоят из двух основных частей - тела клетки и нервных отростков. Центральное тело содержит ядро и другие органеллы, а нервные отростки (аксоны или дендриты) работают как длинные пальцы, неся сообщения в разные стороны. Некоторые из этих аксонов могут быть более 1 метра в длину.
В двух словах
Клетки настолько же интересны, насколько и разнообразны. В каком-то смысле они являются автономными городами, которые функционируют в одиночку, производя собственную энергию и белки; в другом смысле они являются частью огромной сети клеток, которая создает ткани, органы и нас.
