Андрей Шляхов
Анатомия на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям

Деление клетки

Клетки живых организмов постоянно делятся, воспроизводя новые клетки вместо отмирающих старых. За жизнь человека в его организме осуществляется порядка 1014 делений клеток. 10 в 14-ой степени! 1 00 000 000 000 000! Сто тысяч миллиардов делений! Впечатляющая цифра, не правда ли?

С делением клетки мы ознакомимся на примере митоза или непрямого деления, наиболее распространенном способе воспроизводства клеток.

Митоз

Рассмотрите картинку. В интерфазе ничего не происходит. Это промежуточная между делениями фаза. Клетка увеличивает свою массу и удваивает хромосомы, готовясь к предстоящему делению. Когда масса увеличится вдвое и хромосомы удвоятся, настает время делиться.

Пойдем дальше.

Первая фаза митоза, называемая «профазой», является самой продолжительной фазой. Начинается она с того, что нити-хромосомы утолщаются и сворачиваются в спираль. Хромосомы удвоились, но пока они соединены попарно перемычками, называемыми «центромерами».

Хромосома

Ядерная мембрана и ядрышки исчезают. Хромосомы вырываются на свободу и рассредоточиваются по всей клетке. Центриоли отходят к полюсам.

Вторая фаза митоза называется «метафазой». Разошедшиеся по полюсам центриоли образуют так называемое «веретено деления». Веретено это состоит из микротрубочек, которые прикрепляются к хромосомам и предназначено оно для дележа хромосом между двумя клетками.

Образование веретена деления (оно видно на среднем рисунке) и разделение хромосом.

Если центриоли расположены у полюсов, то хромосомы выстраиваются возле условного «экватора», отчего вся система имеет веретенообразную форму, давшую ей название.

Во время третьей фазы, которая называется «анафазой», центромеры, скреплявшие пары хромосом разрушаются и хромосомы расходятся к полюсам клетки.

В заключительной, четвертой фазе, называемой «телофазой» – хромосомы раскручиваются в нити, вновь образуются ядра, микротрубочки веретена «собираются» в центриоли, делится цитоплазма, а в экваториальной зоне клетки образуется перетяжка, разделяющая две сестринские клетки.

Вот и все. Вместо одной материнской клетки появились две дочерние. Процесс деления завершен. Наступает интерфаза.

Ознакомимся вкратце с двумя другими видами деления клеток.

«Амитозом», т. е. «не митозом», называется прямое деление клетки, происходящее простым разделением ядра надвое без образования веретен деления. Поскольку веретена не образуются, наследственный материал распределяется между ядрами случайным образом. Ядро делится, а клетка – нет. Она становится двуядерной. Амитоз характерен для стареющих клеток с пониженной активностью.

Амитоз

Процесс деления клеток, в результате которого не происходит удвоения числа хромосом в материнской клетке (т. е. дочерние клетки получают по половинному набору хромосом), называют «мейозом». Мейоз проходит в два этапа. Первое деление клеток происходит с удвоением числа хромосом, но при делении хромосомные пары не разделяются надвое, дочерние клетки получают от материнской парные хромосомы, скрепленные центромерами.

Практически сразу же по окончании первого деления, начинается второе, перед которым удвоения числа хромосом не происходит. В результате мейоза из одной материнской клетки с полным набором хромосом образуются четыре дочерних клетки с половинным набором хромосом. Таким путем образуются половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки.

Межклеточное вещество

Межклеточное вещество, также называемое «внеклеточным матриксом», это окружающие клетки продукты их жизнедеятельности. Межклеточное вещество может быть жидким, как в крови, желеобразным или твердым. Твердое межклеточное вещество в основном состоит из коллагена – белка, имеющего нитевидную структуру. Кроме коллагена, в межклеточном веществе находятся другие белки и гиалуроновая кислота.

Обратите внимание! Межклеточное вещество имеет неклеточную природу. Оно состоит из молекул, а не из клеток.

Белые промежутки между клетками – это межклеточное вещество

Ткани

Группы клеток (вместе с межклеточным веществом), имеющих схожее строение и выполняющих схожие функции, называют «тканями». Из сочетания тканей состоят органы.

В организмах животных выделяют следующие виды тканей:

1. Эпителиальная или покровная ткань (эпителий), которая покрывает организм снаружи (верхний слой кожи), выстилает поверхность внутренних органов и полости организма, а также входит в состав желез внутренней и внешней секреции. Соответственно, эпителий подразделяется на два вида – покровный и железистый. Покровный эпителий отделяет организм от внешней среды и органы друг от друга (барьерная функция), а также способствует обмену веществ между организмом и внешней средой (обменная функция). Клетки покровной эпителиальной ткани плотно соединены друг с другом, межклеточного вещества между ними практически нет. Они могут лежать в один или в несколько слоев.

Виды эпителиальной ткани

Однослойный эпителий

Многослойный эпителий

Железистый эпителий

Мерцательный эпителий

Железистый эпителий образует различные железы. Выделяемые клетками железистого эпителия секреты участвуют в жизнедеятельности организма.

Кроме перечисленных функций, эпителиальная ткань может участвовать во всасывании веществ (эпителий кишечника) и в газообмене (эпителий легких). Дыхательные пути выстланы особым видом эпителиальной ткани, называемой «мерцательным эпителием», клетки которого имеют обращенные наружу подвижные реснички. Эти реснички удаляют из дыхательных путей мелкие твердые частицы, попадающие туда с воздухом.

2. Соединительная ткань, играющая вспомогательную роль во всех без исключения, органах, где она выполняет опорную, защитную и трофическую (питательную) функции. Соединительная ткань образует опорный каркас и наружные покровы всех органов. Соединительная ткань отличается большим разнообразием клеток, к ней относятся кровь и кроветворная ткань, лимфатическая ткань, жировая ткань, костная ткань, хрящевая ткань, волокнистая соединительная ткань. Клетки соединительной ткани расположены рыхло, в ней много межклеточного вещества.

Виды соединительной ткани

Жир

Соединительная ткань

Кровь

Хрящевая ткань

Кость

3. Мышечная ткань может различаться по строению, но все ее виды обладают одной особенностью – способностью к выраженным сокращениям. Мышечная ткань состоит из вытянутых в длину клеток, которые сокращаются под воздействием раздражения, передаваемого нервной системой.

Обратите внимание! Способностью изменять форму также обладают клетки других тканей, но только у клеток мышечной ткани эта способность является основной функцией и наиболее выражена.

Работа сердца, дыхание, передвижение пищи по желудочно-кишечному тракту, речь, перемещения организма в пространстве осуществляются благодаря мышечным клеткам.

Различают гладкую и поперечно-полосатую мышечные ткани.

Гладкая мышечная ткань

Гладкая мышечная ткань состоит из одноядерных клеток веретенообразной формы длиной от 15 до 500 мкм. В световом микроскопе цитоплазма этих клеток выглядит однородно, без поперечной исчерченности, присущей поперечно-полосатой мышечной ткани. Гладкая мышечная ткань медленно сокращается и расслабляется и ее деятельность является непроизвольной, то есть не управляется по нашей воле. Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок пищеварительного тракта, кровеносных и лимфатических сосудов, мочевыводящих и дыхательных путей.

Поперечно-полосатая мышечная ткань делится на скелетную и сердечную.

Клетки поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани имеют большую длину, которая выражается в сантиметрах. Эти клетки многоядерные (число ядер может быть более 100), в световом микроскопе их цитоплазма выглядит как череда темных и светлых полосок, что обусловлено чередованием участков с различными оптическими свойствами. Поперечно-полосатые мышечные клетки имеют высокую скорость сокращения и расслабления, а также обладают произвольностью – их деятельность управляется по нашей воле.

Поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань

Поперечно-полосатая сердечная мышечная ткань

Клетки поперечно-полосатой сердечной мышечной ткани, называемые «кардиомиоцитами», имеют прямоугольную форму и относительно небольшие размеры – до 120 мкм в длину и 20 мкм в ширину. Кардиомиоциты обычно имеют одно ядро. Особенность их в том, что они связаны друг с другом при помощи особых вставочных дисков. Благодаря этой связи, электрический импульс, вызывающий сокращение, имеет возможность быстро распространяться по большому участку мышечной ткани.

4. Нервная ткань обеспечивает взаимодействие тканей, органов и систем организма и осуществляет их регуляцию. Нервные клетки, называемые «нейронами», способны воспринимать раздражение и передавать регулирующие (возбуждающие или тормозящие) импульсы. Нервная ткань входит в состав головного и спинного мозга, а также в состав нервов. Нейроны имеют звездчатую форму и состоят из тела с отростками.

Строение нейрона

Среди отростков различают дендриты, которые воспринимают сигналы от других нейронов, рецепторных клеток или от внешних раздражителей, и аксоны, передающие нервные сигналы от тела нейрона к другим нервным клеткам или непосредственно к органам. Если дендритов у нейрона может быть много, то аксон всегда только один. Место контакта аксона с другими клетками называют «синапсом». Механизм передачи нервного импульса может быть химическим, электрическим или смешанным. При химическом механизме клетка, являющаяся источником импульса, выпускает в межклеточное пространство особое вещество, называемое «нейромедиатором», которое возбуждает или затормаживает клетку, получающую импульс. При электрическом механизме из клетки в клетку переходят ионы. При смешанном механизме нейромедиатор усиливает «ионную» передачу импульса.

Органы. Системы органов

Ткани образуют органы – части организма, выполняющие определенные функции. Сердце, печень, почки, ухо, рука – все это органы. У каждого органа есть своя индивидуальная форма и определенное положение в организме. Органы состоят из нескольких тканей. Соединительная, нервная и эпителиальная ткани присутствуют в любом органе. Соединительная ткань образует «каркас» органа, нервная ткань обеспечивает управление органом, а эпителиальная ткань образует кровеносные сосуды, питающие орган. А вот мышечной ткани в органе может не быть совсем.

Одна из тканей органа играет главную, доминирующую роль. Так, например, в любой железе доминирует эпителиальная ткань, а в любой мышце – мышечная.

Есть жизненно важные органы, такие, например, как сердце, без которых жизнедеятельность организма невозможна и есть органы, без которых организм способен существовать, например – селезенка.

Органы человека

Органы объединяются в системы органов. Система – это ряд органов, имеющих схожее строение, единое происхождение и выполняющих одинаковые функции. В организме человека различают следующие системы органов:

– нервную;

– эндокринную;

– пищеварительную;

– дыхательную;

– мочевыделительную;

– опорно-двигательную;

– покровную;

– кровеносную;

– лимфатическую;

– иммунную, включающую в себя помимо иммунной системы органы кроветворения;

– половую;

– сенсорную (органы чувств).

Нервная и эндокринная системы относятся к регуляторным системам, потому что они координируют работу всего организма, а все прочие системы относятся к исполнительным.

Нервная система состоит из рецепторов, нервов, головного и спинного мозга. Она объединяет все другие системы, регулирует и согласовывает их деятельность, а также обеспечивает психическую деятельность человека.

Нервная система

Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции, к которым относятся щитовидная железа, околощитовидные железы, вилочковая железа (тимус), гипофиз, гипоталамус, эпифиз, поджелудочная железа, надпочечники, параганглии и половые железы – семенники у мужчин и яичники у женщин. Каждая железа вырабатывает и выделяет в кровь особые химические вещества, участвующие в регуляции определенных функций организма.

Обратите внимание! Эндокринные железы не имеют выводных протоков в отличие от экзокринных желез – молочных, сальных, слюнных и др. Вещества, вырабатываемые эндокринными железами, поступают непосредственно в кровеносную систему.

Эндокринная система

Пищеварительная система включает в себя органы ротовой полости (язык, зубы, слюнные железы), глотку, пищевод, желудок, кишечник, печень, поджелудочную железу. Поджелудочная железа участвует и в пищеварении и в секреции. Ее эндокринная часть вырабатывает гормоны, такие, как глюкагон, инсулин, соматостатин, панкреатический полипептид и «гормон голода» грелин. Экзокринная часть вырабатывает пищеварительные ферменты амилазу, липазы и протеазы. В пищеварительной системе происходит измельчение и переваривание пищи, а также всасывание питательных веществ, получившихся в результате этого процесса. Из кишечника эти вещества по кровеносной системе доставляются ко всем органам и тканям организма.

Пищеварительная система

Дыхательная система участвует в обеспечении организма кислородом и в выведении углекислого газа. Она состоит из носовой полости, носоглотки, гортани, трахеи, бронхов и легких.

Дыхательная система

Вдох

Выдох

Мочевыделительная система выводит жидкие (растворенные в воде) продукты обмена веществ. Она состоит из почек, мочеточников, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала.

Мочевыделительная система

Опорно-двигательная система состоит из костей с соединяющими их суставами и мышц. Эта система выполняет опорную, двигательную и защитную функции. Защитная функция выражается в том, что кости скелета и мышцы защищают внутренние органы от повреждения.

Опорно-двигательная система

Покровная система состоит из кожи, слизистых оболочек и дополнительных структур – волос, ногтей, потовых и сальных желез. Главной функцией покровной системы является защита организма от внешних воздействий и проникновения возбудителей различных болезней. Кроме этого, покровная система выделяет из организма продукты обмена веществ и участвует в терморегуляции. Покровная система – самая большая по размеру система органов.

Кровеносная (сердечнососудистая) система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Сердце сокращаясь обеспечивает движение крови по сосудам. Функцией кровеносной системы является обеспечение органов и тканей кислородом и прочими необходимыми веществами, а также освобождение их от углекислого газа и других продуктов обмена веществ.

Кровеносная система

Лимфатическая система тесно связана с кровеносной, являясь ее дополнением. Лимфатическая система транспортирует тканевую жидкость и белки из межтканевого пространства в кровь через подключичные вены.

Тканевая жидкость образуется из жидкой части крови, которая называется «плазмой». Через поры в стенках кровеносных сосудов плазма проникает в межклеточное пространство. Тканевая жидкость передает клеткам питательные вещества и забирает продукты жизнедеятельности клеток.

Жидкость, циркулирующая в лимфатических сосудах, называется «лимфой». В состав лимфатической системы входят лимфатические стволы и протоки, лимфатические узлы, лимфатические сосуды и капилляры. В отличие от кровеносной системы, лимфатическая система не имеет центрального насоса, такого, как сердце и не является замкнутой. Лимфа движется по сосудам гораздо медленнее, чем кровь. Главной функцией лимфатической системы является транспортная – удаление из тканей избытка воды, белков, жиров и солей, которые возвращаются в кровеносное русло. Лимфоузлы, в которых лимфа фильтруется, выполняют барьерную функцию, удаляя из лимфы продукты обмена веществ и болезнетворные микробы.

Лимфатическая система

Иммунная система сохраняет постоянство внутренней среды организма обеспечивая невосприимчивость к различным чужеродным агентам – микробам, вирусам, паразитам и т. п. Центральными органами иммунной системы являются красный костный мозг, селезенка и тимус (вилочковая железа), периферическими – лимфатические узлы и скопления лимфоидной ткани в других органах (например – в миндалинах). В центральных и периферических органах иммунной системы вырабатываются особые клетки, которые обеспечивают иммунитет – невосприимчивость к заболеваниям, вызываемым различными возбудителями.

Иммунная система

Половая (репродуктивная) система обеспечивает воспроизведение новых поколений. У мужчин и женщин строение половой системы различное. Мужские половые клетки – сперматозоиды, вырабатываются в парных органах, называемых яичками или семенниками. Женские половые клетки – яйцеклетки вырабатываются в яичниках, которые тоже являются парными. Развитие плода происходит в матке – мышечном органе, способном к выраженному растяжению.

Органы чувств – это глаза, обеспечивающие зрение, уши, обеспечивающие слух, язык, благодаря которому мы распознаем вкусовые ощущения, нос обеспечивающий обоняние, кожа, которая обеспечивает осязание, а также ощущение боли и температуры, и вестибулярный аппарат – орган равновесия позволяющий определять положение и перемещение тела в пространстве. Вестибулярный аппарат располагается в полости внутреннего уха. Он состоит из двух перепончатых мешочков – круглого и овального – и трех полукружных каналов.

Вестибулярный аппарат