Биология клетки в общих чертах известна каждому из школьной программы. Предлагаем вам вспомнить изученное когда-то, а также открыть для себя что-то новое о ней. Название "клетка" было предложено еще в 1665 году англичанином Р. Гуком. Однако лишь в 19 веке ее начали изучать систематически. Ученых заинтересовала, среди прочего, и роль клетки в организме. Они могут быть в составе множества различных органов и организмов (икринок, бактерий, нервов, эритроцитов) или же быть самостоятельными организмами (простейшими). Несмотря на все их многообразие, в функциях и строении их обнаруживается много общего.
Функции клетки
Все они различны по форме и зачастую по функциям. Могут отличаться довольно сильно и клетки тканей и органов одного организма. Однако биология клетки выделяет функции, которые присущи всем их разновидностям. Именно здесь всегда происходит синтез белков. Этот процесс контролируется Клетка, которая не синтезирует белки, в сущности мертва. Живая клетка - это та, компоненты которой все время меняются. Однако основные классы веществ при этом остаются неизменными.
Все процессы в клетке осуществляются с использованием энергии. Это питание, дыхание, размножение, обмен веществ. Поэтому живая клетка характеризуется тем, что в ней все время происходит энергетический обмен. Каждая из них обладает общим важнейшим свойством - способностью запасать энергию и тратить ее. Среди других функций можно отметить деление и раздражимость.
Все живые клетки могут реагировать на химические или физические изменения среды, окружающей их. Это свойство называется возбудимостью или раздражимостью. В клетках при возбуждении меняется скорость распада веществ и биосинтеза, температура, потребление кислорода. В таком состоянии они выполняют функции, свойственные им.
Строение клетки
Ее строение довольно сложно, хотя она считается самой простой формой жизни в такой науке, как биология. Клетки расположены в межклеточном веществе. Оно обеспечивает им дыхание, питание и механическую прочность. Ядро и цитоплазма - основные составные части каждой клетки. Каждая из них покрыта мембраной, строительный элемент для которой - молекула. Биология установила, что мембрана состоит из множества молекул. Они расположены в несколько слоев. Благодаря мембране вещества проникают избирательно. В цитоплазме находятся органоиды - мельчайшие структуры. Это эндоплазматическая сеть, митохондрии, рибосомы, клеточный центр, комплекс Гольджи, лизосомы. Вы лучше поймете, как выглядят клетки, изучив рисунки, представленные в этой статье.
Мембрана
Эндоплазматическая сеть
Этот органоид был назван так из-за того, что он находится в центральной части цитоплазмы (с греческого языка слово "эндон" переводится как "внутри"). ЭПС - очень разветвленная система пузырьков, трубочек, канальцев различной формы и величины. Они отграничены от мембранами.
Различаются два вида ЭПС. Первый - гранулярная, которая состоит из цистерн и канальцев, поверхность которых усеяна гранулами (зернышками). Второй вид ЭПС - агранулярная, то есть гладкая. Гранами являются рибосомы. Любопытно, что в основном гранулярная ЭПС наблюдается в клетках зародышей животных, тогда как у взрослых форм она обычно агранулярная. Как известно, рибосомы являются местом синтеза белка в цитоплазме. Исходя из этого, можно сделать предположение, что гранулярная ЭПС бывает преимущественно в клетках, где происходит активный синтез белка. Агранулярная сеть, как считается, представлена в основном в тех клетках, где протекает активный синтез липидов, то есть жиров и различных жироподобных веществ.
И тот и другой вид ЭПС не просто принимает участие в синтезе органических веществ. Здесь эти вещества накапливаются, а также транспортируются к необходимым местам. ЭПС также регулирует обмен веществ, который происходит между окружающей средой и клеткой.
Рибосомы
Митохондрии
К энергетическим органоидам относятся митохондрии (на фото выше) и хлоропласты. Митохондрии - это своеобразные энергетические станции каждой клетки. Именно в них извлекается энергия из питательных веществ. Митохондрии имеют изменчивую форму, однако чаще всего это гранулы или нити. Число и размеры их непостоянны. Это зависит от того, какова функциональная активность той или иной клетки.
Если рассмотреть электронную микрофотографию, можно заметить, что митохондрии имеют две мембраны: внутреннюю и наружную. Внутренняя образует выросты (кристы), устланные ферментами. Благодаря наличию крист общая поверхность митохондрий увеличивается. Это важно для того, чтобы деятельность ферментов протекала активно.
В митохондриях ученые обнаружили специфические рибосомы и ДНК. Это позволяет этим органоидам самостоятельно размножаться в процессе деления клетки.
Хлоропласты
Что касается хлоропластов, то по форме это диск или шар, имеющий двойную оболочку (внутреннюю и наружную). Внутри этого органоида также имеются рибосомы, ДНК и граны - особые мембранные образования, связанные как с внутренней мембраной, так и между собой. Хлорофилл находится именно в мембранах гран. Благодаря ему энергия солнечного света превращается в химическую энергию аденозинтрифосфат (АТФ). В хлоропластах она используется для синтеза углеводов (образуются из воды и углекислого газа).
Согласитесь, представленную выше информацию нужно знать не только для того, чтобы сдать тест по биологии. Клетка - это строительный материал, из которого состоит наш организм. Да и вся живая природа - сложная совокупность клеток. Как вы видите, в них выделяется множество составных частей. На первый взгляд может показаться, что изучить строение клетки - непростая задача. Однако если разобраться, эта тема не так уж и сложна. Ее необходимо знать, чтобы хорошо разбираться в такой науке, как биология. Состав клетки - одна из основополагающих ее тем.
Белки, или протеины, – сложные органические соединения, молекулы которых обладают исполинскими размерами и по своей массе уступают в человеческом организме главным образом нуклеиновым кислотам, кодирующим наследственную информацию.
Белки многофункциональны: они транспортируют различные вещества, выстраивают основы клеток в межклеточных структурах, защищают организм от чужеродных веществ и т.д.
Чтобы строить свое тело, организм человека использует белки, получаемые из продуктов растительного и животного происхождения. Эти белки в желудочно-кишечном тракте расщепляются на составные части – аминокислоты, из которых, словно из деталей конструктора, клетками комбинируются новые белки. Полная замена старых белковых структур на новые в организме происходит за 12–14 дней.
Человеку нужны в одинаковой степени как растительные, так и животные белки.
Основным источником животного белка служат мясо, птица, рыба и морепродукты. Наиболее полезной в плане соотношения белков и жиров считается курятина, которая гораздо легче усваивается организмом, чем телятина.
Усвояемость белков весьма высока, она превосходит 95%. Примечательно, что ее максимум наступает спустя 1–2 часа после физических нагрузок. Этот период, когда прием мясной и прочей белковой пищи наиболее желателен, называется «белковым окном».
Белок способствует возникновению чувства насыщенности, которое, в отличие от насыщения, вызываемого другими компонентами питания, держится гораздо дольше. Человеческий организм не способен усвоить за раз свыше 50 г белка, поэтому потребление источников белка следует нормировать.
Белки молочных и растительных продуктов обладают успокаивающим действием, поэтому прием такой пищи вечером очень благоприятен для организма.
А вот питаться мясом по вечерам нежелательно, т.к. его белки слишком тяжелые, а содержащийся в нем L-карнитин обладает возбуждающим действием.
В клетке существуют тысячи разновидностей белков, каждая из них имеет свою специфическую функцию. Белки участвуют в построении органоидов клетки, ее мембран и оболочек, а также кровеносных сосудов, сухожилий и волос.
Белки в живой клетке
В живой клетке на долю белков приходится не меньше половины сухого веса клетки. Белки присутствуют во без исключения, причем их можно обнаружить в любой части клетки. Все белки в организме, вне зависимости от их функций и биологической активности, построены из одного и того же набора двадцати стандартных аминокислот. Белки отличаются друг от друга тем, что для каждого из них характерна своя последовательность аминокислотных звеньев.
Строительная функция белков у растений и животных
Белки - обязательный компонент всех клеточных структур. Растения и некоторые из бактерий могут синтезировать аминокислоты, из которых состоят их белки. Для этого они используют неорганические соединения: углекислый газ, азот, водород и вещества почвы. Животные утратили способность синтезировать десять сложных , это произошло в процессе эволюции. Поэтому они получают их с растительной пищей в готовом виде.
Белки расщепляются до аминокислот в пищеварительном тракте, затем они всасываются в кровь и попадают в клетки, где из готовых аминокислот строятся собственные белки, характерные для данного организма. Аминокислоты содержатся в мясе, яйцах, рыбе, молочных продуктах, бобах и некоторых растениях. Белок - основной строительный материал для тканей, в процессе биосинтеза он обеспечивает рост и развитие организма.
Примеры
Некоторые белки придают механическую прочность тканям живого организма. К таким белкам относится коллаген, он является основным белковым компонентом внеклеточного матрикса соединительной ткани. У млекопитающих он составляет около четверти общей массы всех белков,
Вопрос 1. Что такое орган?
Орган – это части организма, выполняющая определённые функции. Они имеют определенную форму и место расположение
Вопрос 2. Что такое ткань?
Вопрос 3. Что такое образовательные ткани растений?
Образовательные ткани еще называют меристемами. Такая структура состоит их мелких, многогранных клеток с тонкими стенками. Они плотно сомкнуты между собой. Под микроскопом можно заметить, что у них крупное ядро и множество мелких вакуолей. Особенностью этой ткани является способность ее клеток к постоянному делению. Именно это и обеспечивает постоянный рост растения.
Вопрос 4. Для чего предназначены разные типы клеток? Чем отличаются стволовые клетки?
Различные типы клеток предназначены для выполнения различных функций.
Стволовые клетки - недифференцированные (незрелые) клетки, имеющиеся у многих видов многоклеточных организмов. Стволовые клетки способны самообновляться, образуя новые стволовые клетки, делиться посредством митоза и дифференцироваться в специализированные клетки, то есть превращаться в клетки различных органов и тканей.
Вопрос 5. Какие клетки объединяются в ткань? Из каких типов тканей состоит тело человека?
В ткань объединяются клетки, сходные по своему строению и выполняющие определенную функцию. Тело человека состоит из 4 типов тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.
Вопрос 6. Подумайте, без каких типов тканей не может обойтись ни один орган.
Без соединительной ткани не может обойтись ни один орган. Волокнистая соединительная ткань имеется во всех органах.
Вопрос 7. В чём биологический смысл объединения тканей в орган?
Из тканей формируются органы - части тела, имеющие определенную форму и строение, размещаются в определенном месте организма и приспособлены к выполнению определенных функций. Глаза, мозг, сердце, почки, печень - все это органы. Каждый из них образован несколькими типами тканей, но одна из них всегда преобладает, определяя основную функцию органа. Например, сердце в основном состоит из мышечной ткани, а мозг - с нервной. Все органы пронизаны кровеносными сосудами и нервами. Органы, связанные между собой и объединены для выполнения жизненно важной задачи, образуют физиологическую систему органов.
Вопрос 8. Почему в стенке желудка мышечный слой значительно толще, чем в стенке кишечника?
Главной функцией желудка является переваривание пищи. Мышечная оболочка обеспечивает перистальтику желудка, что позволяет достичь ритмичного продвижения пищи. Поэтому в желудке мышечный слой толще, чем в стенке кишечника.
Вопрос 1. Что такое ткань?
Ткань - система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.
Вопрос 2. Какие типы тканей выделяют в человеческом организме?
Тело человека состоит из 4 типов тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.
Вопрос 3. Каково общее строение органа?
Каждый орган имеет свою форму и определённое место в организме человека. Органы, выполняющие общие физиологические функции, объединяются в систему органов. Органы состоят из различных тканей – эпителиальной, соединительной, мышечной. Также к ним подходят нервные окончания.
Вопрос 4. Почему медицина считает одной из важнейших своих задач изучение стволовых клеток?
Стволовые клетки - основа при зарождении человека. Они образуют человеческое тело на стадии беременности и после рождения формируют его дальнейшим образом. Но суть в другом, а точнее, в двух предполагаемых возможностях использования стволовых клеток: регенерации поврежденных органов (как внутренних, так и внешних) и излечение болезней (пока что преимущественно рак). Основываясь на регенеративных функциях данных клеток, ученые решили применять их для вышеуказанных "операций". Опыты на животных показали эффективность лечения данным методом, но до сих пор остается одна большая задача – искусственное получение этих клеток, т.к. достать большое количество человеческих крайне проблематично. На данный момент все стоит на синтезе клеток.
Вопрос 5. Почему раздел параграфа о строении тканей называется «Сила в единстве»?
Данный раздел называется так, потому что только при слаженной работе всех органов организм может функционировать как единое целое.
Вопрос 6. Каков биологический смысл отделения органов друг от друга?
Отделение органов друг от друга способствует улучшению работы каждого органа, так как у них появляется отдельное пространство для их роста. Тем самым органы не мешают друг другу.
Белок-строительный материал.
В клетках людей, животных и растений строительным элементом жизни является органический природный материал белок. Человеческий организм состоит на 60 процентов из воды, на 20 процентов из жира и на 19 процентов из белка, углеводов и костного вещества, а также примерно на один процент из минеральных веществ, микроэлементов и витаминов. Белки это носители энергии жизни. Людям, испытывающим большие физические и умственные напряжения, необходимо обратить внимание на то, чтобы их пища содержала эти вещества в достаточном количестве.
Кто целый день занят на работе, знает, как важно и как сложно ежедневно и неизменно сохранять хорошее настроение, высокую работоспособность и сосредоточенность. При этом именно в рабочие будни особенно большое значение имеют положительный настрой и хорошее душевное состояние. Как вам удается быть всегда в форме и поддерживать свои серые клетки в состоянии активности, зависит от многих факторов.
Для этого важно вести правильный образ жизни, что предполагает полноценное питание и регулярные порции движения. Если вы тратите много сил на умственную работу, то на протяжении всего дня вы должны потреблять главным образом белковую пищу. Содержащаяся в ней аминокислота тирозин образует гормоны допамин и норадреналин, которые способствуют увеличению работоспособности и помогут вам сохранять бодрость и концентрацию внимания. Белок, поступающий в организм с пищей, помимо прочего, необходим для построения клеток, производства кровяных телец и образования гормонов или антител. Запасать белок организм может лишь в ограниченном количестве.
Если белок не поступает в организм человека регулярно, лучше всего ежедневно, теряется работоспособность. Это происходит потому, что тогда организм вынужден забирать белок из веществ, из которых он построен, чтобы использовать его для поддерживающих жизнь функций (например, для образования антител). Белок в той или иной концентрации содержат почти все натуральные продукты питания, например, фрукты или овощи. Особенно богаты белком молоко и молочные продукты, яйца, мясо, рыба, злаки и продукты из них, бобовые, пшеничные зародыши, дрожжи и орехи.
Взрослому человеку рекомендуется ежедневно потреблять от 50 до 60 граммов белка. Эта потребность может покрываться как животным, так и растительным белком. Животный белок обычно содержит относительно много жира, причем с увеличением содержания жира количество белка уменьшается. Поэтому в целях сохранения хорошей фигуры и хорошего настроения выбирайте для себя те продукты питания, которые, поставляя вам белок, в то же время содержат мало жира (например, обезжиренное молоко, нежирный йогурт и т. д.).
Однако белок не сразу становится белком. Для человека потребление животного белка биологически более ценно, чем растительного, поскольку содержащиеся в животном белке незаменимые аминокислоты легче перевариваются и растворяются человеческим организмом. Но для сбалансированного питания рекомендуется все же потреблять оба вида белка, поскольку тогда незаменимые и заменимые аминокислоты образуют особенно ценную комбинацию белков.
Наиболее ценную комбинацию белков образуют картофель и яйца. Картофель поставляет нам ценную комбинацию белков также и в сочетании с молоком и молочными продуктами, а кроме того, с нежирным мясом и рыбой. Это же можно сказать и о комбинации продуктов из злаков с молоком, молочными продуктами, мясом, яйцами или с бобовыми, которые, в свою очередь, дают прекрасное сочетание с яйцами, продуктами из злаков, молока и молочных продуктов.
При выборе продуктов питания, содержащих белок, вы должны обратить внимание и на продукты растительного происхождения, а также на молоко и молочные продукты, поскольку они содержат намного меньше жира, чем животные носители белка. Лучше всего, если их соотношение будет сбалансировано.
Наше тело состоит из большого количества различных веществ. И существует всего два естественных пути, которыми эти вещества могут в организм попасть. Первый путь предназначен всего лишь для одного, зато наиболее важного элемента - кислорода. Все остальные вещества должны поступать в организм перорально 1 . Другие пути введения веществ в организм - неестественны и должны применяться только в тех ситуациях, когда пероральный путь либо невозможен, либо нецелесообразен.
Предназначение веществ, поступающих с пищей в организм, разное. В данной статье мы посмотрим на все глазами строителя. Из каких составляющих состоит человеческое тело. Что в нем содержится и в каких количествах.
№1 ВОДА
Больше всего в нас - воды. В организме млекопитающего вода составляет более половины веса тела. Она не только единственная среда, в которой происходят все биохимические реакции. Это и строительный материал любого «участка» тела: от крови, мышц и мозга (где ее много) до ногтей и волос (где ее мало). Соответственно, и поступать в организм воды должно больше, чем других веществ.
Особенностью выпитой воды является то, что только 20% ее «встраивается» в клетки, а 80% проходит транзитом, «вымывая» продукты обмена веществ.
Поэтому воде следует уделять заслуженное особое внимание и поэтому, воду ставим №1 в рейтинге структурных 2 питательных веществ.
№2 БЕЛКИ
Про то, что белки являются «строительным» материалом для мышц, знают, многие. Но, скелетные мышцы — это лишь один из множества органов, в состав которых входят белки. Внутренние органы (органы пищеварения, дыхания, мочевыведения, кровообращения) тоже состоят преимущественно из белков. И наличие в них белков намного важнее, чем в скелетной мускулатуре, ибо поперечнополосатые мышцы не являются жизненно важным органом. (Ну, может же человек жить с ненакачанным бицепсом).
Также вещества белковой природы составляют до 40% состава костей. В сумме тело человека содержит около 15% белков. Итого: 2 место.
№3 ЛИПИДЫ (жиры)
Возможно, многие читатели будут удивлены, но третье место в рейтинге «строительных материалов» принадлежит липидам (по-простому — жирам). У многих липиды ассоциируются с жирами подкожной жировой клетчатки. И это не удивительно, ведь от толщины этой «подкожки» очень сильно зависит физическая привлекательность человека. Процент липидов в организме может очень сильно варьировать именно за счет жиров (простых липидов) подкожной клетчатки и внутреннего жира (околокишечного и околосердечного). Такие «вариации» возможны благодаря тому, что жиры (= триглицериды) помимо структурной функции выполняют также и энергетическую. А то, в каких пределах человек может «запасать энергию», лучше всего иллюстрирует население США, где у каждого третьего жителя — ожирение.
Кроме триглицеридов, в организме есть более важные их «последователи» — сложные липиды : фосфолипиды, гликолипиды, стероиды и др.
Фосфолипиды
(липиды, соединенные с фосфорной кислотой) формируют клеточные стенки всех клеток живых веществ. И от их наличия зависит, сможет ли клетка правильно «впускать» и «выпускать» из себя другие вещества. Много фосфолипидов в составе нервной ткани и, особенно, в головном мозге. И поэтому становится понятным совет употреблять рыбу и творог для улучшения памяти.
Половые гормоны (и другие гормоны коркового вещества надпочечников) состоят из стероидов и об их важности догадываются все половозрелые особи.
Липиды - так же основа строения иммунных клеток, особенно тех, которые отвечают за «противоопухолевый» иммунитет.
Поэтому, никогда не ограничивайте себя в пищевых жирах (но и меру знайте). «Приемлемым» считается содержание липидов в пище и в организме до 25%.
№4 МАКРО- и МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
Макро- и микроэлементы - это химические элементы и различные их соединения. Чаще всего - это металлы и их соли.
Из «английских» языков к нам пришел и прочно укоренился термин «минеральные вещества ». (О его неправильности вы можете почитать в статье «» в Википедии) .
Помимо множества выполняемых функций, макро- и микроэлементы являются пластическим 2 материалом. Например, кальция в организме содержится более 1кг и почти весь он находится в костях и зубах. 70-80% кальция организм каждый день «теряет» и «восстанавливает». И проблема «не восстановления» этого элемента очень велика: около 150 заболеваний человека связаны с дефицитом кальция. Вот почему о кальции столько разговоров.
Кроме кальция структурными элементами являются фосфор, магний, железо, а также др. элементы, количество которых в организме невелико, однако роль - огромная.
№5 УГЛЕВОДЫ
Углеводы - это «страшная вещь», их все боятся. Перед ними трепещут все особи женского пола, для которых красота физического тела является фактором №1 для достижения счастья в жизни. И понимание процессов, происходящих в организме у которых, воспитано глянцевыми журналами.
Углеводов в рационе 3 должно содержаться около 55% 4 , а в состав организма их входит не более 1,5% (в виде гликогена и в составе ДНК, РНК, АТФ).
Как видно на примере углеводов: количество структурных элементов организма не зависит от количества употребляемых пищевых веществ . У каждого свое предназначение.
Итог
Напомним, что речь в данной статье шла только о тех элементах человеческого организма, которые поступают с пищей и только о тех их количествах, которые выполняют структурную функцию. Например, липидов в организме может быть значительно больше белков (особенно это касается женщин и является их физиологической особенностью), но пластическую роль больше выполняют именно белки, а жиры при их заметной массе - «законсервированная» впрок энергия.
Итак, подводя итог:
Вода > 65%
Белки - 14-15%
Липиды - 12-25%
Минералы –5%
Углеводы - 1,5%
Стоит обратить внимание на то, что приведено общее процентное содержание в организме пищевых веществ (без учета выполняемых функций). Невозможно точно узнать, у какого их количества пластическое, а у какого иное предназначение. Наиболее ярко эту ситуацию иллюстрируют липиды: они осуществляют структурную, энергетическую, термоизоляционную и регуляционную функции. Ведь одни и те же количества липидов являются полифункциональными.
Кроме того, приведенные здесь значения усреднены и относительны. Не учтены такие факторы как возраст, пол, тип телосложения, вид деятельности. А они могут влиять на содержание и изменять вышеуказанные показатели в широких пределах. И у большинства женщин «за двадцать» белки с липидами в нашем рейтинге поменялись бы местами.
Представленный «рейтинг» не опубликует авторитетный американский журнал, о нем не расскажет известная радиостанция, его не покажут по телеканалу с многомиллионной аудиторией. Несмотря на важность и значимость, популярность информации о питании в СМИ невелика. Спасибо, что проявляете интерес к данной теме, спасибо, что Вы — «другие» . ■
Примечания
1
Перорально
(от лат.) — через рот.
2
Под «строительными» веществами
следует понимать «структурные» или «пластические».
3
Рацион
- набор продуктов на определённый срок (чаще всего на сутки).
4
Процентное содержание основных компонентов
пищи принято рассчитывать исходя из общей их калорийности.
5 Нутриенты = питательные вещества.
Источники информации
.
