Клетка. 
Возрастная анатомия и физиология в 2 т. Т.1 организм человека, его регуляторные и интегративные системы

Основной структурно-функциональной единицей всех живых организмов является клетка. Существует несколько типов клеток, различающихся по форме, строению, размерам и функциям: эпителиальные, мышечные, нервные, клетки крови и г. д.

Все клетки организма человека подразделяются на соматические (от греч. somatos — тело) и половые. Соматические клетки образуют тело человека. Каждая из них содержит по 46 хромосом — двойной (диплоидный) набор хромосом. Большинство клеток способны к делению, при котором образуются две идентичные по структуре и функциям клетки с таким же числом хромосом, как и материнская. С половыми клетками — гаметами — связано размножение, они имеют одинарный (, гаплоидный) набор хромосом. У мужчин это сперматозоиды, у женщин — яйцеклетки. Все они имеют 23 хромосомы.

Химический состав клетки

Примерно на 99% клетки состоят из водорода, кислорода, азота и углерода. Вместе с кальцием, фосфором, натрием, калием, хлором они относятся к макроэлементам (от греч. macros — большой) — основным веществам, из которых состоит наш организм.

Другие химические элементы содержатся в клетке в низких концентрациях (сотые и тысячные доли процента и ниже), но они необходимы для нормального роста и развития.

Это так называемые микроэлементы (от греч. micros — малый). К ним относятся как металлы (алюминий, железо, медь, марганец, цинк, кобальт, стронций), так и неметаллы (йод, селен, бор, бром, фтор). Всего в клетке насчитывается более 30 микроэлементов. Организм получает их из внешней среды с пищей и водой. Функции микроэлементов разнообразны: они входят в состав белков-ферментов, гормонов, витаминов, влияют на обмен веществ, рост и размножение (Мп, Zn, I), кроветворение (Fe, Си, Со), тканевое дыхание (Zn, Си) и т. д. Недостаток или избыток микроэлементов в первую очередь приводит к нарушению обменных процессов.

Большую часть клетки составляет вода, участвующая во всех физиологических процессах. Вода необходима для диссоциации (расщепления на ионы) солей, кислот, оснований — веществ, называемых электролитами (от греч. eytos — разлагаемый). К неэлектролитам, входящим в состав клетки, относятся сахара, спирты и масла. Сахара и некоторые спирты растворимы в воде; жиры и масла в воде не растворяются и с ней не смешиваются. Молекулы жироподобиых веществ — фосфолипидов — при соединении с водой образуют капли, или мицеллы (от лат. mica — крошка, крупица). Свойство воды содействовать образованию мицелл имеет важное значение для формирования мембраны клетки.

Другое значение воды связано с тем, что при ее гидролизе образуются водородный и гидроксильный ионы. Их концентрации важны для многих процессов: например, для протекающих в организме реакций с участием ферментов необходима определенная кислотность среды (pH). Она создается концентрацией ионов водорода внутри и вне клеток.

Биологические молекулы. В состав клеток входят четыре основных класса органических соединений: белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы. Все эти вещества обеспечивают важные физиологические функции.

Белки {протеины) — наиболее многочисленная группа органических соединений, в состав которых входят углерод, водород, кислород и азот, они также могут содержать серу, фосфор и другие вещества. Молекула белка представляет собой сложную структуру, образованную одной или несколькими полипептидными цепями из аминокислот, связанных между собой. Последовательность аминокислот в белковых молекулах определяет разнообразие последних.

Белки клетки выполняют ряд важных функций (табл. 1.1): они входят в состав всех клеток, тканей и органов; регулируКлассификация белков, но функциям.

ют скорость обменных процессов (ферменты, гормоны); существуют также транспортные и защитные белки.

Самая большая функциональная группа белков — ферменты. Каждый фермент в той или иной степени специфичен, т. е. приспособлен к выполнению определенной функции, иногда — к определенному типу химических связей. Под влиянием различных воздействий структура и активность фермента может меняться. Скорость ферментативной реакции зависит от изменения температуры, pH среды и других факторов. Некоторые биологические молекулы способны ускорять или подавлять активность.

Синтез белков происходит с участием нуклеиновых кислот — ДНК и РНК.

Нуклеиновые кислоты. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) расположена в ядре клетки, в хромосомах. Она играет ведущую роль в передаче наследственной информации. Большая часть рибонуклеиновой кислоты (РНК) находится в цитоплазме. Ее функция — участие в биосинтезе белков в клетке. Различают несколько видов РНК: информационную, или матричную (мРНК), рибосомальную (рРНК) и транспортную (тРНК). Каждый вид РНК выполняет свою функцию в биосинтезе белков.

Липиды представляют собой относительно простые биологические молекулы, нерастворимые в воде (наиболее многочисленные — жиры, стероиды, фосфолипиды и гликолипиды).

Они являются важной составной частью продуктов питания из-за их большой энергетической ценности. Липиды — основной структурный компонент биологических мембран. Благодаря богатым энергией связям они также служат энергетическим депо организма. Из-за низкой растворимости в воде липиды могут храниться в клетке в высоких концентрациях.

Углеводы в клетке представлены моно- (глюкоза, рибоза, галактоза), ди- (сахароза) и полисахаридами (гликоген). В их состав входят углерод, водород, кислород. Углеводы являются важным источником энергии в клетке. Моносахарид глюкоза при дыхании распадается на воду и углекислый газ, при этом высвобождается химическая энергия. Нервные клетки используют в качестве источника энергии только глюкозу, в то время как клетками других тканей кроме углеводов могут использоваться еще и липиды. В клетках печени, мышц и в плаценте из глюкозы синтезируется гликоген, который способен запасаться в клетках и использоваться при необходимости. Большинство углеводов образуется растениями и поступает в организм человека с пищей.