Мир внутри нас. Клетки, иммунитет, метаболизм

Функции клеток в организме

От единицы к ансамблю: принцип специализации и кооперации

Изучив сложнейшее внутреннее устройство отдельной клетки, закономерно возникает вопрос: как эти триллионы самостоятельных микроскопических единиц создают целостный, функционирующий организм, способный двигаться, мыслить, расти и реагировать на окружающий мир? Ответ кроется в двух фундаментальных биологических принципах: дифференцировке (специализации) и кооперации.

Клетка в многоклеточном организме подобна жителю огромного и сложно устроенного мегаполиса. В городе есть строители, врачи, энергетики, связисты, логисты, уборщики. Каждая профессия требует специфических навыков и инструментов. Так и в организме: хотя все клетки несут один и тот же генетический код, они используют разные его части. В процессе развития каждая клетка-потомок выбирает свой путь, «включая» гены, необходимые для конкретной работы, и «выключая» остальные. Эта инактивация необратима в соматических клетках. Так из генетически идентичных клеток-предшественников возникают нейроны, мышечные волокна, клетки печени и кожи.

Но специализация была бы бесполезна без слаженного взаимодействия. Клетки объединяются в ткани – исторически сложившиеся системы клеток и их производных, сходных по строению, происхождению и выполняемым функциям. Ткани формируют органы (сердце, печень, мозг) – анатомически обособленные структуры с уникальной формой и специфической ролью. Органы, выполняющие общую задачу, объединяются в системы (пищеварительная, нервная, иммунная). Всё это – иерархические уровни организации жизни, основанные на клеточном фундаменте.

Рассмотрим ключевые функции, которые клетки выполняют в организме, объединяясь в сообщества.

1. Структурно-опорная и защитная функция: создание каркаса и барьеров

Организму необходима форма, прочность и защита от внешних воздействий. Эту задачу решают в первую очередь клетки различных видов соединительной и эпителиальной ткани.

· Клетки эпителиальной ткани (эпителиоциты): Они образуют непрерывные пласты, покрывающие тело снаружи (кожа) и выстилающие все полости внутри (слизистые оболочки желудка, кишечника, дыхательных путей). Эти клетки плотно соединены между собой специальными контактами (десмосомами, плотными контактами), создавая непроницаемый барьер для микробов, токсинов и потери влаги. Одни эпителиоциты (кератиноциты кожи) вырабатывают прочный белок кератин, другие (бокаловидные клетки) выделяют слизь для защиты и увлажнения, третьи образуют микроскопические ворсинки в кишечнике для всасывания питательных веществ.

· Клетки соединительной ткани: Это разнообразная группа, обеспечивающая опору, связь и заполнение пространства.

· Фибробласты – главные «строители». Они синтезируют и выделяют в межклеточное пространство белки-фибриллы (коллаген, эластин) и аморфное вещество. Коллаген, по прочности сравнимый со сталью, формирует сухожилия, связки, каркас кожи и внутренних органов.

· Остеобласты и остеоциты – клетки костной ткани. Они минерализуют межклеточный матрикс, откладывая в него кристаллы фосфата кальция, создавая твёрдый и прочный, но живой скелет.

· Адипоциты – жировые клетки. Они накапливают жир в виде одной крупной капли, выполняя роль энергетического депо, теплоизолятора и механической подушки.

2. Двигательная и сократительная функция: основа движения

Любое движение, от биения сердца до поднятия руки, осуществляется благодаря специализированным сократимым структурам внутри клеток.

· Клетки мышечной ткани (миоциты): Они содержат огромное количество нитей из белков актина и миозина. При получении сигнала эти нити скользят друг относительно друга, укорачивая клетку.

· Кардиомиоциты – клетки сердечной мышцы. Они имеют поперечную исчерченность, соединены между собой особыми контактами (вставочными дисками), что позволяет синхронно и ритмично сокращаться всему миокарду, работая как единый насос на протяжении всей жизни.

· Миосимпласты – гигантские многоядерные клетки скелетной мускулатуры. Их сокращения произвольны, мощны и быстры, они приводят в движение кости скелета.

· Миоциты гладкой мускулатуры – веретенообразные клетки без исчерченности. Они медленно и непроизвольно сокращаются, обеспечивая работу внутренних органов: перистальтику кишечника, сужение сосудов, сокращение матки.

· Двигательные функции немышечных клеток: Сократительные белки есть и в других клетках. Например, актин и миозин в цитоскелете фибробластов позволяют им перемещаться в ткани для заживления ран. Специальные моторные белки обеспечивают движение ресничек на поверхности клеток дыхательного эпителия, выталкивая слизь с пылью наружу, или биение жгутика сперматозоида.

3. Транспортная функция: поддержание постоянства внутренней среды и связь

Клетки активно участвуют в переносе веществ как на микроуровне (через свои мембраны), так и на уровне целого организма.

· Клетки крови:

· Эритроциты – высокоспециализированные транспортные контейнеры. Они утратили ядро и большинство органелл, чтобы максимально заполниться молекулами гемоглобина. Гемоглобин обратимо связывает кислород в лёгких и отдаёт его в тканях, а также переносит часть углекислого газа обратно.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.