Клітка

Згідно з сучасними уявленнями, кожна клітина є універсальною структурною та функціональною одиницею життя. Клітини всіх живих організмів мають подібну будову. Клітини розмножуються лише шляхом поділу.

Клітина (cellula) – це елементарна впорядкована одиниця життя. Вона виконує функції розпізнавання, обміну речовин та енергії, розмноження, росту та регенерації, адаптації до змінних умов внутрішнього та зовнішнього середовища. Клітини різноманітні за своєю формою, будовою, хімічним складом та функціями. В організмі людини є плоскі, кулясті, яйцеподібні, кубічні, призматичні, пірамідальні, зірчасті клітини. Існують клітини розміром від кількох мікрометрів (малий лімфоцит) до 200 мікрометрів (яйцеклітина).

Вміст кожної клітини відокремлений від навколишнього середовища та сусідніх клітин цитолемою (плазмолемою), яка забезпечує зв'язок клітини з позаклітинним середовищем. Складовими компонентами клітини, розташованими всередині цитолеми, є ядро та цитоплазма, яка складається з гіалоплазми та розташованих у ній органел і включень.

[ 1 ], [ 2 ]

Цитолема

Цитолема, або плазмолема, — це клітинна мембрана товщиною 9-10 нм. Вона виконує ділову та захисну функції, а також сприймає вплив навколишнього середовища завдяки наявності рецепторів (функція рецепції). Цитолема, виконуючи обмінну та транспортну функції, переносить різні молекули (частинки) з середовища, що оточує клітину, всередину клітини та у зворотному напрямку. Процес перенесення в клітину називається ендоцитозом. Ендоцитоз поділяється на фагоцитоз та піноцитоз. Під час фагоцитозу клітина захоплює та поглинає великі частинки (частинки мертвих клітин, мікроорганізмів). Під час піноцитозу цитолема утворює випинання, що перетворюються на везикули, до складу яких втягуються дрібні частинки, розчинені або зважені в тканинній рідині. Піноцитотичні везикули змішують частинки, що знаходяться в них, з клітиною.

Цитолема також бере участь у видаленні речовин з клітини – екзоцитозі. Екзоцитоз здійснюється за допомогою везикул, вакуолей, в яких речовини, видалені з клітини, спочатку переміщуються до цитолеми. Мембрана везикул зростається з цитолемою, і їхній вміст потрапляє в позаклітинне середовище.

Рецепторна функція здійснюється на поверхні цитолеми за допомогою гліколіпідів та глікопротеїнів, які здатні розпізнавати хімічні речовини та фізичні фактори. Клітинні рецептори можуть розрізняти такі біологічно активні речовини, як гормони, медіатори тощо. Рецепція цитолеми є найважливішою ланкою міжклітинних взаємодій.

У цитолемі, яка є напівпроникною біологічною мембраною, розрізняють три шари: зовнішній, проміжний та внутрішній. Зовнішній та внутрішній шари цитолеми, кожен товщиною близько 2,5 нм, утворюють електронно-щільний ліпідний подвійний шар (бішар). Між цими шарами знаходиться електронно-світлова гідрофобна зона молекул ліпідів, її товщина становить близько 3 нм. У кожному моношарі ліпідного бішару знаходяться різні ліпіди: у зовнішньому - цитохром, гліколіпіди, вуглеводні ланцюги яких спрямовані назовні; у внутрішньому моношарі, зверненому до цитоплазми, - молекули холестерину, АТФ-синтетази. Молекули білків розташовані в товщі цитолеми. Деякі з них (інтегральні, або трансмембранні) проходять через всю товщу цитолеми. Інші білки (периферичні, або зовнішні) лежать у внутрішньому або зовнішньому моношарі мембрани. Мембранні білки виконують різні функції: одні є рецепторами, інші - ферментами, а інші - переносниками різних речовин, оскільки вони виконують транспортні функції.

Зовнішня поверхня цитолеми покрита тонкофібрилярним шаром (від 7,5 до 200 нм) глікокаліксу. Глікокалікс утворений бічними вуглеводними ланцюгами гліколіпідів, глікопротеїнів та інших вуглеводних сполук. Вуглеводи у вигляді полісахаридів утворюють розгалужені ланцюги, з'єднані ліпідами та білками цитолеми.

Цитолема на поверхні деяких клітин утворює спеціалізовані структури: мікроворсинки, війки, міжклітинні зв'язки.

Мікроворсинки (мікроворсинки) мають довжину до 1-2 мкм і діаметр до 0,1 мкм. Це пальцеподібні вирости, покриті цитолеммою. У центрі мікроворсинок розташовані пучки паралельних актинових філаментів, прикріплених до цитолеми на верхівці мікроворсинок та з її боків. Мікроворсинки збільшують вільну поверхню клітин. У лейкоцитах і клітинах сполучної тканини мікроворсинки короткі, в кишковому епітелії вони довгі, і їх так багато, що вони утворюють так звану щіткову облямівку. Завдяки актиновим філаментам мікроворсинки рухливі.

Вії та джгутики також рухливі, їхні рухи маятникоподібні, хвилеподібні. Вільна поверхня війчастого епітелію дихальних шляхів, сім'явивідної протоки та маткових труб вкрита віями довжиною до 5-15 мкм та діаметром 0,15-0,25 мкм. У центрі кожної вії знаходиться осьова нитка (аксонема), утворена дев'ятьма периферичними подвійними мікротрубочками, з'єднаними між собою, які оточують аксонему. Початкова (проксимальна) частина мікротрубочки закінчується у вигляді базального тільця, розташованого в цитоплазмі клітини та також складається з мікротрубочок. Джгутики за будовою подібні до війок, вони виконують узгоджені коливальні рухи завдяки ковзанню мікротрубочок одна відносно одної.

Цитолема бере участь в утворенні міжклітинних зв'язків.

Міжклітинні з'єднання утворюються в місцях контакту між клітинами, вони забезпечують міжклітинні взаємодії. Такі з'єднання (контакти) поділяються на прості, зубчасті та щільні. Просте з'єднання - це зближення цитолем сусідніх клітин (міжклітинний простір) на відстані 15-20 нм. У зубчастому з'єднанні виступи (зубці) цитолеми однієї клітини входять (вклинюються) між зубцями іншої клітини. Якщо виступи цитолеми довгі, глибоко входять між такими ж виступами іншої клітини, то такі з'єднання називаються пальцеподібними (інтердигітаціями).

У спеціальних щільних міжклітинних з'єднаннях цитолема сусідніх клітин розташована настільки близько, що вони зливаються одна з одною. Це створює так звану блокувальну зону, непроникну для молекул. Якщо щільне з'єднання цитолеми відбувається на обмеженій ділянці, то утворюється пляма адгезії (десмосома). Десмосома — це ділянка з високою електронною щільністю діаметром до 1,5 мкм, яка виконує функцію механічного з'єднання однієї клітини з іншою. Такі контакти частіше зустрічаються між епітеліальними клітинами.

Також існують щілиноподібні з'єднання (нексуси), довжина яких сягає 2-3 мкм. Цитолеми в таких з'єднаннях віддалені одна від одної на 2-3 нм. Іони та молекули легко проходять через такі контакти. Тому нексуси також називають провідними зв'язками. Наприклад, у міокарді збудження передається від одного кардіоміоцита до іншого через нексуси.

[ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Гіалоплазма

Гіалоплазма (hyaloplasma; від грецького hyalinos - прозорий) становить приблизно 53-55% від загального об'єму цитоплазми, утворюючи однорідну масу складного складу. Гіалоплазма містить білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти та ферменти. За участю рибосом у гіалоплазмі синтезуються білки, відбуваються різні проміжні реакції обміну. Гіалоплазма також містить органели, включення та ядро клітини.

[ 6 ], [ 7 ]

Клітинні органели

Органели (органели) – це обов’язкові мікроструктури для всіх клітин, що виконують певні життєво важливі функції. Розрізняють мембранні та немембранні органели. До мембранних органел, відокремлених від навколишньої гіалоплазми мембранами, належать ендоплазматичний ретикулум, внутрішній сітчастий апарат (комплекс Гольджі), лізосоми, пероксисоми та мітохондрії.

Мембранні органели клітини

Усі мембранні органели побудовані з елементарних мембран, принцип організації яких подібний до будови цитолем. Цитофізіологічні процеси пов'язані з постійною адгезією, злиттям та розділенням мембран, при цьому можливі адгезія та об'єднання лише топологічно ідентичних моношарів мембран. Таким чином, зовнішній шар будь-якої мембрани органели, звернений до гіалоплазми, ідентичний внутрішньому шару цитолеми, а внутрішній шар, звернений до порожнини органели, подібний до зовнішнього шару цитолеми.

Мембранні органели клітини

Немембранні органели клітини

Немембранні органели клітини включають центріолі, мікротрубочки, філаменти, рибосоми та полісоми.

Немембранні органели клітини

Транспорт речовин і мембран у клітині

Речовини циркулюють у клітині, будучи упакованими в мембранах («рух вмісту клітини в контейнерах»). Сортування речовин та їх переміщення пов'язані з наявністю спеціальних рецепторних білків у мембранах комплексу Гольджі. Транспорт через мембрани, в тому числі через плазматичну мембрану (цитолемму), є однією з найважливіших функцій живих клітин. Існує два типи транспорту: пасивний та активний. Пасивний транспорт не потребує витрат енергії, активний транспорт є енергозалежним.

Транспорт речовин і мембран у клітині

Ядро клітини

Ядро (s. karyon) присутнє у всіх клітинах людини, крім еритроцитів та тромбоцитів. Функції ядра полягають у зберіганні та передачі спадкової інформації новим (дочірнім) клітинам. Ці функції пов'язані з наявністю ДНК у ядрі. Синтез білків – рибонуклеїнової кислоти, РНК та рибосомних матеріалів – також відбувається у ядрі.

Ядро клітини

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Поділ клітин. Клітинний цикл

Ріст організму відбувається завдяки збільшенню кількості клітин шляхом поділу. Основними методами поділу клітин в організмі людини є мітоз і мейоз. Процеси, що відбуваються під час цих методів поділу клітин, протікають однаково, але призводять до різних результатів.

Поділ клітин: клітинний цикл

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]