Каждая ткань тела человека образована группами клеток, которые выполняют определенные функции и объединены между собой сложными взаимосвязями. В организме известно более двухсот различных типов клеток. Несмотря на всю сложность внутриклеточных и межклеточных процессов, конечная структура тела организована за счет ограниченного числа клеточных функций. Большинство клеток растут, делятся и погибают в процессе выполнения своих функций, специфичных для каждого типа ткани, например, обеспечивая мышечное сокращение.
Внутри клетки находятся структурные элементы - органеллы, которые участвуют в клеточном метаболизме и жизненном цикле. Последний включает усвоение питательных веществ, деление клетки и синтез белков - молекул, ответственных за большинство клеточных ферментативных, метаболических и структурных функций.
Бессмертные клетки
Большая часть клеток, выращенных в лабораторных условиях, могут совершать только 50 делений, а затем погибают. Бессмертные клетки - клетки, которые могут делиться в чашках Петри неопределенно долго, чрезвычайно полезны в научных исследованиях.
В 1951 году у 31-летней американки Генриеты Лэкс обнаружили патологический участок на поверхности шейки матки. Образцы ткани были взяты на биопсию для определения характера процесса.
В лаборатории выяснилось, что клетки принадлежали злокачественной опухоли, и, несмотря на лечение, пациентка умерла через 8 месяцев после установления диагноза рака шейки матки.
Образец клеток был направлен в лабораторию Джорджа Джея - передовую на тот момент времени лабораторию культивирования тканей. Через несколько недель работы с клетками ученый заявил, что это самые быстро делящиеся клетки, которые он когда-либо видел.
Оказалось, что эти клетки, теперь называемые HeLa-клетками, потенциально бессмертны, а поскольку они делились крайне быстро, их образцы скоро стали доступны для изучения другим ученым и широко используются в биологических испытаниях по сей день. Благодаря этим исследованиям была, в частности, создана вакцина против полиомиелита.
К сожалению, HeLa-клетки обладают способностью «заражать» и уничтожать другие клетки, выращиваемые в лабораториях.
Были даже случаи, когда ученые проводили исследования определенного типа клеток, не зная, что они были уже замещены HeLa-клетками.
HeLa-клетки до сих пор существуют в лабораторных культурах. Колонии клеток удается поддерживать в течение почти 60 лет после того, как была удалена опухоль шейки матки Генриетты Пэке.
Структура клетки
Внутри клетки находится ДНК-содержащее ядро и структурные элементы - органеллы, снаружи клетку окружает цитоплазматическая мембрана. Каждый клеточный компонент выполняет специфическую функцию, в числе которых, например, продукция энергии, накопление или синтез белков.
Цитоплазматическая мембрана
Цитоплазматическая мембрана окружает каждую клетку и отделяет ее содержимое от внеклеточной среды и других клеток.
Внутри клетки находится раствор белков, электролитов и углеводов - цитозоль, а также ограниченные мембраной субклеточные структуры - органеллы. Цитоплазматическая мембрана пронизана белками, которые обеспечивают связь клетки с окружающей средой и транспорт питательных веществ и продуктов обмена.
Ядро
Ядро - это центральная структура клетки, содержащая клеточную ДНК, организованную в хромосомы, а также структурные белки, ответственные за «сворачивание» и защиту ДНК. Ядро окружено мембраной с крупными порами, через которые осуществляется молекулярный обмен между ядром и цитозолем, однако хромосомы всегда остаются внутри ядра.
Внутри клетки
Цитоплазма - внутренняя среда клетки, которая содержит жидкость (цитозоль) и большое количество органелл, в то время как ядро имеет свою собственную среду. К внутриклеточным органеллам относятся:
Митохондрии
Ответственны за синтез энергии в клетке. Питательные вещества в виде сахаров и жиров расщепляются в присутствии кислорода с образованием АТФ (аденозин-трифосфата) - источника энергии в клетке.
Рибосомы
Выполняют функцию синтеза белка на основе матрицы, зашифрованной в генетическом материале клетки.
Эндоплазматический ретикулум
Обширная сеть трубочек, мешочков и пластов мембраны, которая пронизывает всю клетку. Обеспечивает транспорт и хранение молекул в клетке.
Аппарат Гольджи
Система уплощенных мешочков, необходимых для обработки, «упаковки» и сортировки крупных молекул в клетке.
Везикулы и вакуоли
Везикулы - это окруженные мембраной структуры, участвующие в специфических внутриклеточных процессах. Вакуоли под микроскопом выглядят как «полости» и представляют собой места хранения и обработки химических компонентов клетки.
Цитоскелет
Тонкая ячеистая структура белковых нитей, которая поддерживает форму клетки, является опорой для органелл, а также составляет основу клеточных движений.
Тело человека. Снаружи и внутри. №41 2009