Время жизни различных клеток в теле человека. Организм человека. Цифры и факты

Все живые организмы на планете состоят из клеток. Рядом с микроскопическими одноклеточными существами функционируют сложнейшие системы: тела птиц, рыб, животных и людей. Человеческий организм – это огромная «мозаика» составленная из триллионов клеток. Каждая часть этой «мозаики» выполняет свои функции в течение своего срока.

Точного числа клеток не знает никто

Клетка была открыта в 1665 году английским ученым Робертом Гуком. С тех пор наука сильно продвинулась в изучении этих микроскопических «деталей». Однако точного числа клеток в человеческом организме не знает никто. Сделать подсчет невозможно, поскольку «ячейки жизни» ежеминутно рождаются и умирают. Ученые могут говорить только о приблизительных числах. Они предполагают, что общее количество клеток составляет около ста триллионов. Подсчет осложняется тем, что количество клеток в организме постоянно изменяется. В кишечном эпителии, например, ежедневно погибает около 70 тысяч клеток. Клетки скелета не погибают десятилетиями и прекращают свою деятельность только тогда, когда человек умирает. Тело ребенка состоит из меньшего количества микрочастиц, чем тело взрослого.

Разнообразие клеток

Клетки внутри организма бесконечно разнообразны. Количество некоторых частиц задано изначально. Например, количество клеток в мозгу младенца со временем не увеличивается, а после 25 лет начинает только уменьшаться. Также изначально задано количество яйцеклеток: в течение жизни женщины созревают лишь те яйцеклетки, которые образовались в период внутриутробного развития.В крови процесс клеточного обновления происходит непрерывно. Система обновления крови может выйти из строя вследствие радиоактивного поражения. Самый страшный период лучевой болезни – это фаза после обострения, когда человек чувствует себя хорошо, но не имеет шансов на дальнейшую жизнь. Клетки внутри организма не обновляются, и пораженного радиацией человека ожидает смерть от исчерпания ресурсов организма.

Ячейка жизни

Многие ученые называют клетку «ячейкой жизни». Появление живой клетки ознаменовало собой зарождение жизни на нашей планете. В зависимости от строения, клетка состоит из белка, нуклеиновой кислоты, ядра, оболочки. Эти элементы соединяются в единый организм, способный полноценно функционировать: поглощать и выделять энергию, взаимодействовать с себе подобными, размножаться.В процесс эволюции многие клетки человеческого организма изменились. Эритроциты, утратили ядро, структура нервных клеток сосредоточилась на строении оболочки, яйцеклетки выросли, а сперматозоиды – уменьшились в размерах для «мобильности». Клетки, открытые более 300 лет назад, до сих пор преподносят науке много сюрпризов и вдохновляют ученых на исследования.

Если внимательно изучить организм человека, появится понимание, что его образуют самые разные и важные части. Все эти компоненты объединяет одна общая черта: они состоят из клеток. Клетки представляют собой крошечные строительные блоки жизни. Большинство из них так малы, что их можно увидеть только через микроскоп.

Какого они размера?

Клетки различаются по размеру в зависимости от их типа и функций. Человеческое тело, например, имеет около 200 различных типов клеток. Средняя клетка будет иметь объем всего четыре миллиардных доли кубического сантиметра при весе в один нанограмм!

Учитывая такой крошечный размер, в теле человека должно быть много клеток, но подсчитать точное количество просто невозможно. Во-первых, их нельзя видеть! Что еще более важно, клеток просто слишком много.

Ученые, однако, воспользовались некоторыми продвинутыми методами математики, чтобы вычислить то, что они считают показателем среднего количества клеток в обычном человеческом теле.

Как они могли это сделать?

Некоторые специалисты пытались оценить количество клеток в человеческом организме на основе веса средней клетки и веса среднего человеческого тела. Делая такую простую арифметику, удалось достигнуть результата - около 70 триллионов клеток!

Другие ученые попытались оценить количество клеток в организме человека, основываясь на объеме средней клетки и объеме среднестатистического человеческого организма. Расчеты, основанные на объеме, дали оценку примерно в 15 триллионов клеток. Вот такая получилась разница между двумя оценками.

Проведя более сложные эксперименты, ученые поняли, что различные типы клеток отличаются плотностью и размером. Чтобы получить наиболее точный расчет, команда специалистов решила изучить объем и плотность каждого типа клеток в организме. Например, их исследования показали, что среднее человеческое тело имеет 50 миллиардов жировых клеток и два миллиарда клеток сердечной мышцы. Это очень большое количество, но красных кровяных клеток гораздо больше, около 20-30 триллионов !

И каков общий итог?

Ученые пришли к выводу, что в среднем человеческое тело содержит около 37,2 триллионов клеток! Конечно, конкретное тело будет иметь больше или меньше клеток, чем полученная цифра, в зависимости от размера по сравнению со средними показателями человека. Тем не менее, это хорошая отправная точка для оценки количества клеток в нашем теле!

«Ячейка жизни» – так называют живую клетку. И это вполне справедливо: именно появление живой клетки можно считать «точкой отсчёта» в истории жизни. Сам по себе белок или нуклеиновая кислота – ещё не жизнь, даже их «встречу» не всегда можно считать жизнью (скажем, в отношении вирусов никто не берётся утверждать с уверенностью, что они живые, хотя и белок, и нуклеиновая кислота у них есть. Но как только появилась структура, не только состоящая из органических веществ и отделённая от внешнего мира, но и поглощающая из него какие-то вещества и перерабатывающая их в иные с выделением энергии, воспроизводящая самоё себя – тут мы уже можем говорить о жизни, поскольку здесь есть два её основополагающих признака: обмен веществ и размножение. Элементарной единицей жизни является клетка.

В ходе эволюции клетки объединялись, образовав со временем многоклеточные организмы. Одним из таких организмов является человек. Сколько клеток включает в себя наше тело?

Но в том-то и дело, что дать на этот вопрос точный ответ не может никто! Во-первых, число их постоянно меняется – одни погибают, другие делятся… одних только клеток кишечного эпителия ежедневно погибает около 70 тысяч! После 25 лет неуклонно сокращается количество клеток головного мозга.

Во-вторых, число клеток в человеческом организме огромно – и это тоже существенным образом затрудняет их подсчёт, ведь дело приходится иметь с числами поистине астрономическими!

Наконец, количество клеток различается от особи к особи (естественно, у младенца оно будет одним, у взрослого человека – другим и т.п.).

Итак, точно указать количество клеток, составляющих человеческий организм, невозможно, однако же некоторые приблизительные подсчёты всё-таки сделаны. Приблизительное их количество составляет десять в двенадцатой степени, или сто триллионов (вот уж поистине тот случай, когда число лучше привести прописью – иначе можно утонуть в нулях!).

Клетки нашего организма поражают не только числом, но и разнообразием. Скажем, наши нервные клетки человека отличаются от его же мышечных клеток сильнее, чем человеческие мышечные клетки от аналогичных кошачьих. Количество некоторых видов клеток «задано» изначально – например, после рождения уже не увеличивается число нервных клеток мозга. У женщины не возникают новые яйцеклетки – только созревают те, что возникли во внутриутробном периоде (дамы, не желающие отказаться от рюмки и сигареты во время беременности, это сказано для вас! Если вы сейчас повредите яйцеклетки вашей дочери, потом это уже нельзя будет исправить, ведь новых яйцеклеток не будет!).

С другой стороны, есть клетки, которые живут считанные дни – а затем им на смену приходят новые. Таковы, например, клетки крови, кишечного эпителия. Именно по обновлению таких клеток в первую очередь «бьёт» радиация, и потому при радиоактивном поражении бывает т.н. «фаза ходячего трупа»: первые симптомы лучевой болезни схлынули, человек вполне хорошо себя чувствует – но он уже обречён, организм ещё «выезжает» на имеющихся клетках – но они постепенно вырабатывают ресурс, а новые им на смену не приходят, и когда эти клетки закончатся – впереди будет только мучительная смерть…

Строение клеток тоже разнообразно. Некоторые из них в процессе эволюции утратили какие-то органеллы – например, эритроциты лишены ядра (оно бы у них только занимало лишнее место). У других клеток функции между их частями распределились самым неожиданным образом: так, обычно функция оболочки сводится к отделению клетки от внешнего мира и защите, а вот у нервных клеток (нейронов) оболочка – главное «действующее лицо», именно она генерирует электрические импульсы, передаваемые по нейронам!

Различаются клетки и по размеру. Примечательно, что «рекордсменами» с «обоих концов» в этом плане оказываются половые клетки: женские клетки (яйцеклетки) – самые крупные, мужские (сперматозоиды) – самые мелкие…

Впрочем, о клетках человеческого тела можно говорить бесконечно, особенно если учесть, что и сегодня о них известно далеко не всё.

Все живые существа и организмы на состоят из клеток: растения, грибы, бактерии, животные, люди. Несмотря на минимальный размер, все функции целого организма выполняет клетка. Внутри нее протекают сложные процессы, от которых зависит жизнеспособность тела и работа его органов.

Вконтакте

Структурные особенности

Учёные занимаются изучением особенности строения клетки и принципов ее работы. Детально рассмотреть особенности структуры клетки можно только при помощи мощного микроскопа.

Все наши ткани — кожные покровы, кости, внутренние органы состоят из клеток, которые являются строительным материалом , бывают разных форм и размеров, каждая разновидность выполняет определённую функцию, но основные особенности их строения сходны.

Сначала выясним, что лежит в основе структурной организации клеток . В ходе проведенных исследований ученые установили, что клеточным фундаментом является мембранный принцип. Получается, что все клетки образованы из мембран, которые состоят из двойного слоя фосфолипидов, куда с наружной и внутренней стороны погружены молекулы белков.

Какое свойство характерно для всех типов клеток: одинаковое строение, а также функционал — регулирование процесса обмена веществ, использование собственного генетического материала (наличие и РНК ), получение и расход энергии.

В основе структурной организации клетки выделяются следующие элементы, выполняющие определенную функцию:

мембрана — клеточная оболочка, состоит из жиров и протеинов. Ее основная задача – отделять вещества, находящиеся внутри, от внешней среды. Структуру имеет полупроницаемую: способна пропускать и оксид углерода;
ядро – центральная область и главный компонент, отделяется от других элементов мембраной. Именно внутри ядра находится информация о росте и развитии, генетический материал, представленный в виде молекул ДНК, входящих в состав ;
цитоплазма — это жидкая субстанция, образующая внутреннюю среду, где происходят разнообразные жизненно важные процессы, содержит в себе очень много важных компонентов.

Из чего состоит клеточное содержимое, каковы функции цитоплазмы и ее основных компонентов:

Рибосома — важнейший органоид, который необходим для процессов биосинтеза белков из аминокислот, белки выполняют огромное количество жизненно важных задач.
Митохондрии – ещё один компонент, находящийся внутри цитоплазмы. Его можно описать одним словосочетанием – энергетический источник. Их функция заключается в обеспечении компонентов питанием для дальнейшего производства энергии.
Аппарат Гольджи состоит из 5 – 8 мешочков, которые соединены между собой. Основная задача этого аппарата – передача протеинов в другие части клетки для обеспечения энергетического потенциала.
Очистку от повреждённых элементов производят лизосомы .
Транспортировкой занимается эндоплазматическая сеть, по которой белки перемещают молекулы полезных веществ.
Центриоли отвечают за воспроизводство.

Ядро

Поскольку — клеточный центр, поэтому следует уделить его строению и функциям особое внимание. Данный компонент является важнейшим элементом для всех клеток: содержит наследственные признаки. Без ядра стали бы невозможными процессы размножения и передачи генетической информации . Посмотрите на рисунок, изображающий строение ядра.

Ядерная оболочка, которая выделена сиреневым цветом, пропускает внутрь нужные веществам и выпускает обратно через поры — маленькие отверстия.
Плазма представляет собой вязкую субстанцию, в ней находятся все остальные ядерные компоненты.
ядро размещается в самом центре, имеет форму сферы. Его главная функция – образование новых рибосом.
Если рассмотреть центральную часть клетки в разрезе, то можно увидеть малозаметные синие переплетения — хроматин, главное вещество, который состоит из комплекса белков и длинных нитей ДНК, несущих в себе необходимую информацию.

Клеточная мембрана

Давайте подробнее рассмотрим работу, строение и функции этого компонента. Ниже представлена таблица, наглядно показывающая важность внешней оболочки.

Хлоропласты

Это ещё один наиважнейший компонент. Но почему о хлоропластах не было упомянуто раньше, спросите вы. Да потому, что этот компонент содержится только в клетках растений. Главное различие между животными и растениями заключается в способе питания: у животных оно гетеротрофное, а у растений автотрофное. Это означает, что животные не способны создавать, то есть синтезировать органические вещества из неорганических – они питаются готовыми органическими веществами. Растения же, напротив, способны осуществлять процесс фотосинтеза и содержат особые компоненты — хлоропласты. Это пластиды зеленого оттенка, содержащие вещество хлорофилл. С его участием энергия света преобразуется в энергию химических связей органических веществ.

Интересно! Хлоропласты в большом объеме сосредоточены главным образом в надземной части растений — зелёных плодах и листьях.

Если вам зададут вопрос: назовите важную особенность строения органических соединений клетки, то ответ можно дать следующий.

многие из них содержат атомы углерода, которые обладают различными химическими и физическими свойствами, а также способны соединяться друг с другом;
являются носителями, активными участниками разнообразных процессов, протекающих в организмах, либо являются их продуктами. Имеются ввиду гормоны, разные ферменты, витамины;
могут образовывать цепи и кольца, что обеспечивает многообразие соединений;
разрушаются при нагревании и взаимодействии с кислородом;
атомы в составе молекул объединяются друг с другом с помощью ковалентных связей, не разлагаются на ионы и потому медленно взаимодействуют, реакции между веществами протекают очень долго — по нескольку часов и даже дней.

Строение хлоропласт

Ткани

Клетки могут существовать по одной, как в одноклеточных организмах, но чаще всего они объединяются в группы себе подобных и образуют различные тканевые структуры, из которых и состоит организм. В теле человека существует несколько видов тканей:

эпителиальная – сосредоточена на поверхности кожных покровов, органов, элементов пищеварительного тракта и дыхательной системы;
мышечная — мы двигаемся благодаря сокращению мышц нашего тела, осуществляем разнообразные движения: от простейшего шевеления мизинцем, до скоростного бега. Кстати, биение сердца тоже происходит за счёт сокращения мышечной ткани;
соединительная ткань составляет до 80 процентов массы всех органов и играет защитную и опорную роль;
нервная — образует нервные волокна. Благодаря ей по организму проходят различные импульсы.

Процесс воспроизводства

На протяжении всей жизни организма происходит митоз – так называют процесс деления, состоящий из четырёх стадий:

Профаза . Две центриоли клетки делятся и направляются в противоположные стороны. Одновременно с этим хромосомы образуют пары, а оболочка ядра начинает разрушаться.
Вторая стадия получила название метафазы . Хромосомы располагаются между центриолями, постепенно внешняя оболочка ядра полностью исчезает.
Анафаза является третьей стадией, на протяжении которой продолжается движение центриолей в противоположном друг от друга направлении, а отдельные хромосомы также следуют за центриолями и отодвигаются друг от друга. Начинает сжиматься цитоплазма и вся клетка.
Телофаза – окончательная стадия. Цитоплазма сжимается до тех пор, пока не появятся две одинаковые новые клетки. Формируется новая мембрана вокруг хромосом и появляется одна пара центриолей у каждой новой клетки.

Интересно! Клетки у эпителия делятся быстрее, чем у костной ткани. Все зависит от плотности тканей и других характеристик. Средняя продолжительность жизни основных структурных единиц составляет 10 дней.

Строение клетки. Строение и функции клетки. Жизнь клетки.

Вывод

Вы узнали каково строение клетки — самой важной составляющей организма. Миллиарды клеток составляют удивительно мудро организованную систему, которая обеспечивает работоспособность и жизнедеятельность всех представителей животного и растительного мира.

Сколько клеток в нашем организме? Вы знаете ответ? Ученые до сих пор выясняют точное число. Но исследования не заканчивают. Если ответить коротко, тело среднестатистического человека состоит из 30-40 триллионов клеток. Если углубиться, ученые пока не знают точного числа. К тому же, стоит ли учитывать бактерии, которые присутствуют в теле и на нем, вот еще вопрос.

Фактически, большую часть клеток в теле составляют эритроциты. Несмотря на то, что они составляют более 80 процентов нашего тела, они представляют всего около 4 процентов от его общей массы. Это объясняется тем, что диаметр эритроцитов - в среднем 8 микрометров, что в 10 раз меньше диаметра среднего человеческого волоса.

эритроциты

Напротив, средний размер жировой клетки составляет 100 микрометров. Жировые клетки составляют почти 19 процентов массы тела, но вносят менее 0,2 процента в общее количество клеток.

Почему же так сложно определить точное количество клеток в организме?

Отсутствие скоординированных усилий

В 2013 году команда исследователей из Греции, Италии и Испании опубликовала оценку количества клеток в организме. Они использовали данные других исследований об отдельных органах и некоторые математические модели, чтобы получить свои результаты.

По их мнению, количество клеток составляло 37,2 трлн, плюс или минус около 0,81 трлн.

Старший автор Пьерлуиджи Стрипполи, адъюнкт-профессор прикладной биологии в университете Болоньи в Италии, сообщил, что «трудно получить точные данные для диффузных систем», таких как кровеносные сосуды и нервы. На самом деле, команда не смогла исследовать все органы и типы клеток в организме, поэтому это число является «первоначальным усилием».

Клетки человека и бактерии

Фактически, они выполнили два разных расчета. Первый оценивает количество клеток мужчины весом 100 килограммов, используя средний объем клетки от 1000 до 10000 кубических микрометров. Это дало им «точку отсчета» в диапазоне от 30 до 40 триллионов клеток.

Затем они вычислили фактическое число пяти наиболее распространенных типов клеток у среднего взрослого мужчины, на долю которых приходится 97 процентов клеток в организме. Таким образом, было установлено, что 84% из 30 триллионов клеток составляют эритроциты.

Однако, человеческие клетки не являются единственными клетками в нашем теле. Хотя в предыдущих исследованиях было установлено, что в нашем организме в 10 раз больше бактерий, чем собственных клеток, профессор Мило и его коллеги пересмотрели это число. Оно составляет примерно 38 трлн.

Интересно, что, несмотря на такое большое количество, бактерии намного меньше, чем человеческие клетки, и составляют всего 200 граммов общей массы тела, по словам профессора Мило.

Учитывая, почти равное количество клеток и бактерий в нашем организме можно утверждать, что мы являемся людьми настолько, насколько же и бактериями, с общим числом клеток в 70 триллионов.