Клетка

Според съвременните представи, всяка клетка е универсална структурна и функционална единица на живота. Клетките на всички живи организми имат подобна структура. Клетките се размножават само чрез делене.

Клетката (cellula) е елементарна подредена единица живот. Тя изпълнява функциите на разпознаване, метаболизъм и енергия, размножаване, растеж и регенерация, адаптация към променящите се условия на вътрешната и външната среда. Клетките са разнообразни по своята форма, структура, химичен състав и функции. В човешкото тяло има плоски, сферични, яйцевидни, кубични, призматични, пирамидални, звездовидни клетки. Има клетки с размер от няколко микрометра (малък лимфоцит) до 200 микрометра (яйцеклетка).

Съдържанието на всяка клетка е отделено от околната среда и съседните клетки чрез цитолемата (плазмолема), която осигурява връзката на клетката с извънклетъчната среда. Съставните компоненти на клетката, разположени вътре в цитолемата, са ядрото и цитоплазмата, която се състои от хиалоплазма и органели и включвания, разположени в нея.

[ 1 ], [ 2 ]

Цитолема

Цитолемата, или плазмалемата, е клетъчна мембрана с дебелина 9-10 nm. Тя изпълнява разделителна и защитна функция и възприема влиянията на околната среда поради наличието на рецептори (рецепторна функция). Цитолемата, изпълнявайки обменни и транспортни функции, пренася различни молекули (частици) от средата около клетката в клетката и в обратна посока. Процесът на пренасяне в клетката се нарича ендоцитоза. Ендоцитозата се разделя на фагоцитоза и пиноцитоза. По време на фагоцитозата клетката улавя и абсорбира големи частици (частици от мъртви клетки, микроорганизми). По време на пиноцитозата цитолемата образува издатини, които се превръщат във везикули, в които участват малки частици, разтворени или суспендирани в тъканна течност. Пиноцитозните везикули смесват частиците, които се намират в тях, в клетката.

Цитолемата участва и в отстраняването на вещества от клетката - екзоцитоза. Екзоцитозата се осъществява с помощта на везикули, вакуоли, в които веществата, отстранени от клетката, първо се придвижват към цитолемата. Мембраната на везикулите се слива с цитолемата и съдържанието им навлиза в извънклетъчната среда.

Рецепторната функция се осъществява на повърхността на цитолемата с помощта на гликолипиди и гликопротеини, които са способни да разпознават химични вещества и физични фактори. Клетъчните рецептори могат да разграничават биологично активни вещества като хормони, медиатори и др. Рецепцията на цитолемата е най-важното звено в междуклетъчните взаимодействия.

В цитолемата, която представлява полупропусклива биологична мембрана, се разграничават три слоя: външен, междинен и вътрешен. Външният и вътрешният слой на цитолемата, всеки с дебелина около 2,5 nm, образуват електронно-плътен липиден двоен слой (бислой). Между тези слоеве се намира електронно-светлинна хидрофобна зона от липидни молекули, дебелината ѝ е около 3 nm. Във всеки монослой на липидния бислой има различни липиди: във външния - цитохром, гликолипиди, чиито въглехидратни вериги са насочени навън; във вътрешния монослой, обърнат към цитоплазмата - холестеролови молекули, АТФ синтетаза. Протеиновите молекули са разположени в дебелината на цитолемата. Някои от тях (интегрални или трансмембранни) преминават през цялата дебелина на цитолемата. Други протеини (периферни или външни) се намират във вътрешния или външния монослой на мембраната. Мембранните протеини изпълняват различни функции: някои са рецептори, други са ензими, а трети са носители на различни вещества, тъй като изпълняват транспортни функции.

Външната повърхност на цитолемата е покрита с тънък фибриларен слой (от 7,5 до 200 nm) гликокаликс. Гликокаликсът се образува от страничните въглехидратни вериги на гликолипиди, гликопротеини и други въглехидратни съединения. Въглехидратите под формата на полизахариди образуват разклонени вериги, свързани чрез липиди и протеини на цитолемата.

Цитолемата на повърхността на някои клетки образува специализирани структури: микроворси, реснички, междуклетъчни връзки.

Микроворсите (микровласите) са с дължина до 1-2 µm и диаметър до 0,1 µm. Те са пръстовидни израстъци, покрити с цитолема. В центъра на микроворсите се намират снопове от успоредни актинови филаменти, прикрепени към цитолемата в горната част на микроворсите и отстрани. Микровласите увеличават свободната повърхност на клетките. В левкоцитите и клетките на съединителната тъкан микроворсите са къси, в чревния епител са дълги и са толкова много, че образуват т.нар. четкова граница. Благодарение на актиновите филаменти, микроворсите са подвижни.

Ресничките и флагелите също са подвижни, движенията им са махалообразни, вълнообразни. Свободната повърхност на ресничестия епител на дихателните пътища, семепровода и фалопиевите тръби е покрита с реснички с дължина до 5-15 μm и диаметър 0,15-0,25 μm. В центъра на всяка ресничка има аксиална нишка (аксонема), образувана от девет периферни двойни микротубули, свързани помежду си, които обграждат аксонемата. Началната (проксимална) част на микротубулата завършва под формата на базално тяло, разположено в цитоплазмата на клетката и също състоящо се от микротубули. Флагелите са подобни по структура на ресничките, те извършват координирани осцилаторни движения поради плъзгането на микротубулите една спрямо друга.

Цитолемата участва в образуването на междуклетъчни връзки.

Междуклетъчните връзки се образуват в точките на контакт между клетките, те осигуряват междуклетъчни взаимодействия. Такива връзки (контакти) се разделят на прости, назъбени и плътни. Проста връзка е сближаването на цитолемите на съседни клетки (междуклетъчно пространство) на разстояние 15-20 nm. При назъбената връзка издатините (зъбците) на цитолемата на една клетка влизат (вклиняват се) между зъбците на друга клетка. Ако издатините на цитолемата са дълги, дълбоко влизат между същите издатини на друга клетка, тогава такива връзки се наричат пръстовидни (интердигитации).

В специални плътни междуклетъчни връзки цитолемата на съседните клетки е толкова близо, че те се сливат помежду си. Това създава така наречената блокираща зона, непропусклива за молекулите. Ако се получи плътна връзка на цитолемата в ограничена област, тогава се образува петно на адхезия (десмозома). Десмозомата е област с висока електронна плътност с диаметър до 1,5 μm, която изпълнява функцията на механично свързване на една клетка с друга. Такива контакти са по-често срещани между епителните клетки.

Съществуват и цепковидни връзки (нексуси), чиято дължина достига 2-3 µm. Цитолемите в такива връзки са разположени на разстояние една от друга с 2-3 nm. Йоните и молекулите лесно преминават през такива контакти. Следователно, нексусите се наричат още проводящи връзки. Например, в миокарда възбуждането се предава от един кардиомиоцит към друг чрез нексуси.

[ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Хиалоплазма

Хиалоплазмата (hyaloplasma; от гръцки hyalinos - прозрачен) съставлява приблизително 53-55% от общия обем на цитоплазмата, образувайки хомогенна маса със сложен състав. Хиалоплазмата съдържа протеини, полизахариди, нуклеинови киселини и ензими. С участието на рибозоми в хиалоплазмата се синтезират протеини и протичат различни междинни обменни реакции. Хиалоплазмата съдържа също органели, включвания и клетъчното ядро.

[ 6 ], [ 7 ]

Клетъчни органели

Органелите (органелите) са задължителни микроструктури за всички клетки, изпълняващи определени жизненоважни функции. Прави се разлика между мембранни и немембранни органели. Мембранните органели, отделени от околната хиалоплазма чрез мембрани, включват ендоплазмения ретикулум, вътрешния мрежест апарат (Голджи комплекс), лизозомите, пероксизомите и митохондриите.

Мембранни органели на клетката

Всички мембранни органели са изградени от елементарни мембрани, чийто принцип на организация е подобен на структурата на цитолемите. Цитофизиологичните процеси са свързани с постоянна адхезия, сливане и разделяне на мембраните, като са възможни адхезия и обединяване само на топологично идентични мембранни монослоеве. По този начин, външният слой на всяка органелна мембрана, обърнат към хиалоплазмата, е идентичен с вътрешния слой на цитолемата, а вътрешният слой, обърнат към кухината на органела, е подобен на външния слой на цитолемата.

Мембранни органели на клетката

Немембранни органели на клетката

Немембранните органели на клетката включват центриоли, микротубули, филаменти, рибозоми и полизоми.

Немембранни органели на клетката

Транспорт на вещества и мембрани в клетката

Веществата циркулират в клетката, бидейки опаковани в мембрани („движение на съдържанието на клетката в контейнери“). Сортирането на веществата и тяхното движение са свързани с наличието на специални рецепторни протеини в мембраните на комплекса Голджи. Транспортът през мембраните, включително през плазмената мембрана (цитолема), е една от най-важните функции на живите клетки. Съществуват два вида транспорт: пасивен и активен. Пасивният транспорт не изисква разход на енергия, активният транспорт е енергозависим.

Транспорт на вещества и мембрани в клетката

Клетъчно ядро

Ядрото (s. karyon) присъства във всички човешки клетки с изключение на еритроцитите и тромбоцитите. Функциите на ядрото са да съхранява и предава наследствена информация на нови (дъщерни) клетки. Тези функции са свързани с наличието на ДНК в ядрото. Синтезът на протеини - рибонуклеинова киселина, РНК и рибозомни материали - също се осъществява в ядрото.

Клетъчно ядро

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

Клетъчно делене. Клетъчен цикъл

Растежът на организма се дължи на увеличаването на броя на клетките чрез делене. Основните методи на клетъчно делене в човешкото тяло са митоза и мейоза. Процесите, които протичат по време на тези методи на клетъчно делене, протичат по един и същ начин, но водят до различни резултати.

Клетъчно делене: клетъчен цикъл

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