1. Клеточное строение и развитие организма

1. Клетки и ткани

Строение, состав и свойства клеток организма. Еще в первой половине XIX в. было установлено клеточное строение организмов. Основную массу каждой клетки составляет вязкое, похожее на слизь полужидкое вещество - цитоплазма. В ней находится отграниченный участок - ядро. Разобраться в тонком строении клетки помог электронный микроскоп, дающий увеличение в сотни тысяч раз. Установлено, что снаружи клетка покрыта мембраной, или оболочкой, толщина которой не превышает нескольких миллионных долей миллиметра. Цитоплазма пронизана огромным количеством разветвленных канальцев, обеспечивающих связь между различными участками клетки. Кроме того, в цитоплазме имеются специальные образования, которые, подобно органам тела, выполняют определенные функции, обеспечивая нормальную жизнедеятельность клетки.

В состав клеток, помимо воды и очень небольшого количества неорганических солей, входят органические вещества - белки, углеводы и жиры.

На долю белков приходится не менее 75% всех органических веществ. Белковые молекулы огромны. Они содержат от тысячи до миллиона атомов углерода, водорода, азота, кислорода, немного серы и в очень небольшом количестве другие элементы. Каждая молекула белка состоит из отдельных "кирпичиков" - аминокислот - небольших молекул, содержащих от 10 до 35 атомов. С белками связаны все жизненные проявления организма. При нагревании, прибавлении кислоты и некоторых других веществ белки свертываются и теряют свои биологические свойства. Таковы белок вареного яйца, хлопья свернувшегося молока.

Углеводы, например тростниковый (или свекловичный) сахар, крахмал, - основной поставщик энергии, необходимой для жизненных процессов. В состав углеводов входят углерод, водород и кислород, причем атомы последних двух элементов содержатся в такой же пропорции, как и в молекуле воды (Н₂О). Так, молекула виноградного сахара, или глюкозы, имеет формулу С₆Н₁₂О₆. Молекулы крахмала состоят из большого количества соединившихся друг с другом молекул простого сахара глюкозы.

Молекулы жиров состоят из тех же элементов, что и углеводы, но кислорода содержат очень мало. Так, например, молекула одного из жиров человеческого тела имеет формулу С₅₅Н₁₀₀О₆. Некоторые жиры, точнее, жироподобные вещества имеют более сложное строение и содержат фосфор, а иногда и другие элементы.

Сравнительно недавно было выяснено значение нуклеиновых кислот - еще одной группы органических веществ, находящихся в каждой живой клетке. Свое название они получили потому, что впервые были найдены в клеточных ядрах (нуклеус - ядро). Молекулы нуклеиновых кислот, подобно белковым, очень велики и образованы множеством нуклеотидов, содержащих углерод, водород, кислород, азот и фосфор. Нуклеиновые кислоты обеспечивают образование из аминокислот белков, свойственных каждой клетке, и сохранение наследственных свойств.

В каждой живой клетке непрерывно происходят различные химические процессы. Как известно, химические реакции в присутствии некоторых веществ могут ускоряться. Такие вещества называют катализаторами. Подобные же ускорители находятся в каждой клетке организма - это сложные белковые вещества, называемые ферментами. Они обладают замечательными свойствами.

В отличие от обычных химических катализаторов ферменты высокоспецифичны: каждый фермент ускоряет только определенную химическую реакцию, и притом действует лишь на те вещества, которые имеют сходное строение. Некоторые ферменты действуют всего лишь на одно химическое вещество, не оказывая никакого влияния на другие, даже сходные с ним.

Под влиянием ферментов многие реакции протекают в сотни тысяч раз быстрее, чем в присутствии неорганических катализаторов.

Ферменты лучше всего действуют при температуре тела. При понижении температуры их действие ослабевает. Кипячение разрушает ферменты. Без ферментов жизнь клетки невозможна.

Поддержание живого состояния любой клетки обеспечивается несколькими основными ее жизненными свойствами. Одно из них - способность превращать энергию из одного вида в другой. Так, зеленые растения для образования органических веществ используют энергию солнечных лучей, превращая ее в химическую энергию. Химическая энергия органических веществ превращается в клетках человеческого организма в другие виды энергии, например: механическую, электрическую, тепловую.

Другое свойство клеток - способность строить свое собственное тело, создавая из аминокислот взамен разрушенных белковых молекул точные их копии. Третье свойство - способность расти и размножаться; клетки растут за счет усиленного образования нового клеточного вещества; многократно делясь пополам, клетки размножаются, причем каждая из них похожа на материнскую клетку. Развитие зародыша начинается с деления пополам оплодотворенной женской половой клетки. Путем последующего деления из двух клеток образуются 4, из четырех - 8 и т. д. В первые дни развития трудно заметить какие-либо различия между образовавшимися клетками. Но уже к концу первой недели Можно обнаружить три первичных зародышевых листка: наружный, или эктодерма; средний, или мезодерма; внутренний, или энтодерма. Постепенно различие между отдельными группами клеток возрастает; яснее выявляется их неодинаковое строение, связанное с физиологическим разделением функций между ними. Вместо первоначальных трех зародышевых слоев появляются разные группы клеток, входящие в состав отдельных органов и выполняющие определенные жизненные функции. Такие группы клеток вместе с веществом, которое обычно находится в промежутках между отдельными клетками, называются тканями. Образование различных тканей и органов - результат четвертого свойства клеток - способности специализироваться.

Еще одно существенное свойство клетки - ее раздражимость, т. е. способность отвечать на раздражения. Деятельность различных клеток тела неодинакова. Поэтому и на раздражение они отвечают по-разному. Так, например, мышечные клетки сокращаются, т. е. укорачиваются, а клетки слюнной железы выделяют слюну. Активное, деятельное состояние, которое возникает под влиянием раздражения, называется возбуждением.