§ 2. Різноманітність клітин організму людини. Їх структура і життєдіяльність

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: клітина, макроелементи, мікроелементи, неорганічні речовини, органічні речовини, білки, вуглеводи, жири, ліпіди, нуклеїнові кислоти, клітинна мембрана, цитоплазма, органели, ядро, обмін речовин і енергії.

Клітина — структурна й функціональна одиниця організму людини, що становить складну цілісну фізіологічну систему, у якій вiдбуваються всі процеси життєдіяльності: обмін речовин і енергії, реакція на дію подразника, ріст, самовідтворення.

Рис. 3. Форми та функції клітин: 1 — еритроцит (переносить кисень у крові); 2 — нервова клітина (забезпечує регуляцію функцій організму); 3 — клітини кортієвого органу внутрішнього вуха (сприймають звукові коливання); 4 — клітини скелетних м’язів (скорочуються, забезпечують рух тіла); 5 — секторні клітини підшлункової залози (виробляють травні ферменти)

Тіло людини складається з величезної кількості клітин (приблизно 10 трильйонів). Усі вони мають подібний загальний план будови та, залежно від функцій, набувають специфічних морфологічних особливостей (рис. 3).

Розміри клітин мікроскопічно малі — 1050 мкм, але іноді вони бувають досить великими. Так, відростки деяких нервових клітин людини мають довжину майже метр.

Елементний склад клітин (рис. 4). У земній корі та в атмосфері Землі відкрито майже 100 хімічних елементів, серед яких приблизно 90 входять до складу організму людини. Найпоширеніші в живих організмах чотири елементи: Гідроген, Карбон, Оксиген і Нітроген. На ці елементи припадає понад 99 % як маси, так і кількості атомів, що входять до складу організму людини.

Натрій, Хлор, Кальцій, Фосфор, Калій, Сульфур і Ферум знаходяться в організмі в концентрації приблизно 0,001 %. Проте, залежно від функції клітин, цей показник може досягати 3-4 %. Наприклад, 99 % усього Кальцію в організмі міститься в кісткових клітинах, 70 % Феруму — у червоних клітинах крові — еритроцитах.

Разом з чотирма основними ці елементи відносять до макроелементів.

До мікроелементів належать такі, вміст яких в організмі людини менше 0,001 %. Це Купрум, Манган, Кобальт, Цинк і багато інших. Незважаючи на таку низьку концентрацію, вони є важливими складовими клітин. Наприклад, Кобальт відіграє значну роль у кровотворенні.

Рис. 4. Хімічний склад клітин

Неорганічні речовини — це вода та мінеральні речовини (неорганічні сполуки макро- та мікроелементів).

Вода — універсальний розчинник неорганічних і деяких органічних речовин. Більшість хімічних реакцій у клітині відбувається у водних розчинах. Унікальні фізико-хімічні властивості води роблять її наявність обов’язковою умовою існування життя.

В організмі дорослої людини міститься в середньому 60-65 % води. Що молодший організм, то води в ньому більше. Наприклад, організм новонародженої дитини містить її 75-80 %. Відносно постійний вміст води в організмі є необхідною умовою його існування.

Мінеральні речовини відіграють велику роль у живленні клітин, їхньому рості, побудові тканин та органів, підтримують кислотно-лужну рівновагу, беруть участь в обміні речовин і енергії, у процесах збудження клітини.

Органічні речовини — це такі, що містять Карбон (вуглець); у середньому вони становлять 20-30 % маси кожної тваринної клітини. До них належать білки, вуглеводи, жири та нуклеїнові кислоти.

Білки — це високомолекулярні сполуки, що становлять у деяких клітинах до 50 % сухої маси, або 7-8 %, порівняно із загальною масою клітини (рис. 5). Молекули білків складаються з атомів Карбону, Гідрогену, Оксигену, Нітрогену та частково Сульфуру. Частина білків утворює комплексні сполуки з молекулами, які містять Фосфор, Ферум, Цинк, Купрум тощо.

«Цеглинками» білків є амінокислоти. Білки будуються з 20 різних амінокислот. Кожному з них властива своя, генетично зумовлена послідовність і склад амінокислот. Молекула білка складається з декількох або багатьох (до сотень тисяч) однакових або різних амінокислот. Одна клітина може мати 500—1000 різних білків. Окрім участі в побудові клітин — тобто пластичної ролі (з грецьк. утворений, виліплений), білки виконують інші фізіологічні функції (ферментативну, скорочення, транспортування речовин, захисну та ін.).

Вуглеводи становлять 1-2 % від загальної маси клітини й відіграють надзвичайно важливу роль в обміні речовин та енергії. Легко окиснюючись, вони є основним джерелом енергії (понад 60 %) для організму.

В організмі людини є різні вуглеводи. Моносахариди (з грецьк. один, єдиний), або прості цукри. Основний їхній представник — глюкоза (з грецьк. солодкий) — «цеглинка», з якої в основному побудовані складні вуглеводи організму людини. Дисахариди (з грецьк. двічі) складаються з двох моносахаридів. Представником цих речовин є лактоза (з грецьк. молоко) — цукор жіночого молока. Полісахариди (з грецьк. численний) складаються з 10 та більше залишків моносахаридів. Їхнім представником у клітинах і тканинах організму людини є глікоген (з грецьк. солодкий і походження, породження) — запасна речовина, що накопичується в печінці та скелетних м’язах.

Рис. 5. Схематична будова молекул білків різної складності й амінокислотного вмісту: 1 — молекула еластичного білка (входить до складу стінок артерій); 2 — молекула білка інсуліну (гормону, що регулює рівень глюкози в крові); 3 — молекула складного залізовмісного білка — гемоглобіну (переносить кисень у крові)

Жири — нерозчинні у воді сполуки, які складаються із залишків гліцеролу та жирних кислот. У клітині вони становлять 1-2 % від загальної маси. Жироподібні речовини (ліпіди) — основний компонент мембранних утворень клітин. Жири — це механічний захист і теплоізоляція організму, резерв поживних речовин. При їхньому окисненні виділяється багато енергії.

Нуклеїнові кислоти (з латин. ядро) — високомолекулярні сполуки, що містяться та утворюються в ядрах усіх клітин організму, є матеріальними носіями спадкової інформації. Саме з нуклеїнових кислот побудовані гени, у яких «записана» структура всіх білків організму.

Загальна будова клітини (рис. 6). Основними структурними елементами клітини є клітинна мембрана, цитоплазма, органели та ядро. Клітина може жити й нормально функціонувати тільки за наявності цих компонєнтів, які тісно взаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем.

Кожна клітина оточена мембраною (рис. 6, 7) (товщина якої — приблизно 10 нм), що відокремлює її від зовнішнього середовища.

Основою мембрани є подвійний шар жироподібних речовин (біліпідний шар). Товщу цього шару ліпідів пронизують молекули білків, що утворюють у мембрані функціональні отвори (пори), через які може відбуватися проникнення невеликих за розміром полярних молекул у клітину чи назовні. Деякі неполярні молекули (наприклад, органічні розчинники — спирти, ефіри, ацетон) можуть проникати в клітину безпосередньо через біліпідний шар. Великі органічні та неорганічні молекули зазвичай через мембрану не проходять. Та за необхідності клітина може активно поглинати або виділяти їх назовні, витрачаючи на це енергію.

Оскільки не всі молекули вільно проникають через клітинну мембрану, говорять про її вибіркову проникність, яка створює в клітині свій, особливий, хімічний склад, що майже не змінюється при змінах зовнішнього середовища в допустимих для життя межах. Забезпечуючи вибірковість проникнення всередину клітини поживних речовин і затримуючи шкідливі речовини для неї, клітинна мембрана виконує захисну функцію та сприяє збереженню сталості внутрішнього середовища клітини.

Рис. 6. Схематична будова клітини: 1 — клітинна мембрана; 2 — цитоплазма; 3 — ендоплазматична сітка; 4 — війки; 5 — ядро; 6 — ядерце; 7 — лізосома; 8 — мітохондрія; 9 — центросома; 10 — апарат Гольджі

Рис. 7. Клітинна мембрана: 1 — подвійний шар жироподібних речовин; 2 — білок

Цитоплазма — це внутрішній вміст клітини, що складається з водянисто-колоїдної речовини — цитозоля та включень — нерозчинних продуктів обміну речовин клітини. Ними бувають краплі жиру (наприклад, у підшкірній основі) або грудки тваринного крохмалю — глікогену (у печінці чи скелетних м’язах), що відклалися в клітині про запас.

Органели — це постійно діючі структурні елементи клітини: мітохондрії (забезпечують процес внутрішньоклітинного дихання — окиснення вуглеводів, жирів і білків із виділенням енергії), ендоплазматична сітка з рибосомами, які беруть участь у синтезі білків, апарат Гольджі (виробляє секрет у вигляді ферментів, гормонів), лізосоми (перетравлюють зайві для клітини речовини, бактерії тощо), центросома (відіграє значну роль у поділі клітини). Ядро — обов’язкова та найбільша за розмірами органела клітини. У ньому зосереджена основна маса спадкового матеріалу — молекули нуклеїнових кислот, які зібрані в надмолекулярні утворення — хромосоми. У ядрах клітин людини знаходиться 23 пари хромосом. При цьому одна хромосома в кожній парі — материнська, друга — батьківська. Ядро мають усі клітини організму людини, окрім дозрілих еритроцитів і тромбоцитів. Як правило, у клітині є одне ядро, переважно кулястої форми. Деякі клітини (наприклад, печінки, посмугованої м’язової тканини) мають два та більше ядер.

Обмін речовин та енергії в клітині. Клітина — жива система, яка підтримує та відновлює свою цілісність, пристосовується до змін умов навколишнього середовища. Вона живиться, тобто засвоює поживні речовини, виробляє певну кількість енергії, а «відпрацьовані» рештки речовин і частину енергії виділяє в довкілля. Усі ці складні процеси життєдіяльності безперервно відбуваються в живій клітині.

Метаболізм (з грецьк. зміна, перетворення) — це сукупність усіх хімічних реакцій, перетворень речовин і енергії в клітині. Одночасно в ній відбувається 1-2 тис. взаємоузгоджених метаболічних хімічних перетворень.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Поясніть, що є структурною і функціональною одиницею організму людини. 2. Доведіть, що клітина є цілісною біологічною системою. 3. Чому клітини організму людини мають різну форму та розміри? 4. Поясніть біологічні функції окремих хімічних елементів і неорганічних речовин. 5. Поясніть біологічні функції органічних речовин. 6. Визначте особливості загальної будови клітин. 7. Визначте взаємозв’язок будови та функцій ядра клітини. 8. Обґрунтуйте, чому обмін речовин та енергії є найважливішими процесами для живої клітини.

Домашнє завдання. 1. Підготуйте повідомлення про роль неорганічних та органічних сполук в організмі людини. Доведіть неможливість нормального функціонування організму за відсутності навіть однієї з них. 2. Порівняйте будову рослинної та тваринної клітин. 3. Складіть схему основних властивостей клітин людини.

Це треба знати. Молекула білка, що складається з 150-200 амінокислот, «будується» за 1-2 хв.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно