План урока:

Общее строение тканей. Взаимодействие клеток

Стволовые клетки, развитие и изменение тканей

Эпителиальные ткани

Соединительные ткани

Мышечные ткани

Нервная ткань

Общее строение тканей. Взаимодействие клеток

Организм человека состоит примерно из двух сотен различных типов клеток. Клетки одного типа выполняют свои специальные функции, образуют своё сообщество, живут и работают в конкретном месте – ткани. Это похоже на то, как представители одной профессии работают в одной организации, например, врачи в больнице или учителя в школе. Изучением тканей и их свойств занимается наука гистология. В строении ткани есть два главных элемента – клетки и межклеточное вещество.

• Клетки – это главный компонент ткани. Они выполняют основную функцию, например, нейрон проводит нервный импульс, иммунная клетка атакует бактерии.
• Клетки вырабатывают второй компонент ткани – межклеточное вещество. Оно бывает жидким, рыхлым, твёрдым, его может быть много или мало.
• Некоторые клетки превращаются в постклеточные структуры, но и без них жизнь организма невозможна. Например, эритроцит был клеткой, которая утратила ядро. Тромбоцит – это кусочек цитоплазмы клетки костного мозга мегакариоцита. Эритроцит переносит кислород и углекислый газ, а тромбоцит участвует в остановке кровотечения. Без этих структур человек не смог бы жить.

Эритроциты и тромбоциты в кровеносном русле. Это не клетки, а постклеточные структуры.

Ещё одна особенность строения и функции тканей заключается в том, что в ней нет главных и второстепенных элементов. Нейроны проводят нервный импульс, но без вспомогательных клеток (клеток нейроглии, о них будет сказано ниже) нейроны работать не будут. В костном мозге созревают клетки крови и иммунной системы, но происходит это при участии вспомогательных клеток.

В живом организме всё взаимосвязано, одни процессы влияют на другие. Это происходит благодаря взаимодействию клеток. Клетки «общаются» друг с другом с помощью молекул. Это может быть взаимодействие между соседними клетками или между клетками, которые находятся недалеко друг от друга. Предшественники эритроцитов в костном мозге созревают под влиянием факторов роста. Факторы роста выделяют другие клетки костного мозга. Клетки почек выделяют эритропоэтин, которые тоже влияет на созревание эритроцитов.

Стволовые клетки, развитие и изменение тканей

Стволовые клетки

Стволовая клетка – это клетка, которая в процессе своего развития может превратиться в другую клетку. Её можно сравнить с выпускником школы, который выбирает из множества профессий. Например, в костном мозге живут стволовые клетки крови, которые могут дать начало любой клетке или элементу крови, будь то нейтрофил, лимфоцит, эритроцит или тромбоцит.

Стволовые клетки могут делиться, то есть создавать запас, который заменит погибшие клетки. Но не для всех тканей эти возможности одинаковы.

Стволовая клетка может превратиться в другую клетку

stemcell – стволовая клетка;

neuron – нейрон, brain – головной мозг;

enterocytes – энтероциты (клетки, выстилающие просвет кишки), intestines – кишечник;

hepatocytes – гепатоциты (клетки печени), liver – печень;

cardiaccells – клетки сердца, heart – сердце;

osteocyte – остеоцит (клетка костной ткани), bone – кость.

Восстановление (регенерация) ткани

Многие зрелые клетки делиться не могут: нейроны, нейтрофилы (клетки крови и иммунной системы), остеоциты (клетки костной ткани), кардиомиоциты (клетки сердца). Из зрелых клеток к делению способны гепатоциты (клетки печени), поэтому печень восстанавливается после серьёзных повреждений.

Восстановление тканей – регенерация тканей – происходит по нескольким механизмам:

• Деление клеток (гепатоцитов в печени).
• Восстановление мембран и органелл клеток; это единственный способ обновления для нервной ткани и сердечной мышечной ткани.
• Восстановление за счёт стволовых клеток.

Сейчас разрабатываются технологии лечения стволовыми клетками. Сердечная мышца после повреждения (инфаркта) не может восполнить запас кардиомиоцитов. Предполагается использовать стволовые клетки, которые способны превратиться в кардиомиоциты. Пока не совсем понятно, как поведут себя стволовые клетки в сердце и других органах. Один из важных вопросов: могут ли стволовые клетки стать источником злокачественной опухоли? Поэтому к технологиям лечения и омоложения стволовыми клетками относятся очень осторожно.

Реакция клетки на нагрузки

Если ткань подвергается повышенным нагрузкам, её клетки увеличиваются в размере и активнее работают. Такое явление называется гипертрофией. За счёт гипертрофии нарастает мышечная масса после спортивных тренировок.

Если ткань работает меньше, то происходит атрофия её клеток: они уменьшаются в объёме и меньше работают. Например, из-за длительного постельного режима или космического полёта атрофируются скелетные мышцы ног.

Эпителиальные ткани

Эпителиальные ткани также называются пограничными, потому что они представляют собой барьер между внутренней средой организма и окружающей средой.

Эпителий образует верхний слой кожи – эпидермис. Эпителиальная ткань выстилает ротовую полость, пищевод, желудок и кишечник, дыхательные пути. Она лежит на границе с внешней средой, то есть с пищей, воздухом, водой.

Особенности эпителиальной ткани:

• Клетки плотно сомкнуты друг с другом, тем самым образуют целые пласты. Следовательно, межклеточного вещества в таких тканях очень мало.
• Эпителиальные клетки лежат на базальной мембране.
• К эпителиальным клеткам не подходят сосуды. Питательные вещества из нижележащих сосудов проникают в эпителий через базальную мембрану.
• Эпителиальная ткань очень легко восстанавливается.

В эпителиях много клеток, которые восполняют убыль повреждённых клеток. Поэтому неглубокие порезы и царапины на коже быстро заживают без следа.

Но высокая способность к восстановлению имеет негативную сторону. При регенерации могут возникать генетические дефекты, способные превратить нормальную клетку в клетку злокачественной опухоли. Рак – это и есть опухоль, которая возникла из эпителиальной ткани.

Виды эпителиальной ткани

Эпителии могут быть однослойными или многослойными.

Однослойные эпителии обеспечивают транспорт питательных веществ. Они выстилают кровеносные сосуды (такой эпителий называется эндотелием), альвеолы лёгких (в альвеолах происходит газообмен), просвет желудка и кишечника (где происходит всасывание питательных веществ).

Эпителиальные клетки располагаются на базальной мембране. Питательные вещества поступают из сосудов к клеткам, проникая через базальную мембрану

Однослойный эпителий. Один слой клеток лежит на базальной мембране, клетки плотно сомкнуты

Однослойный многорядный эпителий. Клетки образуют нижний и верхний ряды, но все они связаны с базальной мембраной, то есть принадлежат одному слою

Многослойные эпителии защищают ткани, которые находятся под ними. Самый нижний слой многослойного эпителия лежит на базальной мембране, остальные слои клеток с ней не связаны. В этом нижнем слое находятся клетки (их можно назвать стволовыми), которые делятся и по мере своего развития смещаются вверх.

Многослойный эпителий встречается в полости рта, пищеводе, мочеиспускательном канале. Им покрыты конъюнктива и роговица глаза.

Многослойный эпителий

В местах, где требуется максимальная защита от механического повреждения, многослойный эпителий ороговевает.

Многослойный ороговевающий эпителий

Например верхний слой кожи – эпидермис – покрыт роговыми чешуйками. Роговые чешуйки – это постклеточные структуры, у которых нет ядра и органелл, есть плотная плазмолемма и цитоскелет. Они устойчивы к механическим и химическим повреждениям. Роговые чешуйки слущиваются вместе с прикрепившимися к ним микроорганизмами.

Роговые чешуйки

Бактерии на эпидермисе

Железистый эпителий

Железистый эпителий – это основная ткань желёз. Железистые клетки (гландулоциты) продуцируют особый продукт – секрет, например, слюну, грудное молоко.

Железистая клетка. Жёлтым цветом показаны гранулы, в которых содержится секрет.

Железистые встречаются среди эпителиальных клеток.

Железистые клетки (белого цвета) в составе эпителия трахеи

Внутри эпителия могут находиться маленькие железы.

Железа в составе эпителия

И, конечно, железистая ткань образует крупные железы

Сенсорный эпителий

Сенсорные эпителии входят в состав органов чувств. Например, сенсорные эпителиальные клетки (волосковые клетки) в органе слуха воспринимают звук.

Волосковые клетки внутреннего уха

Соединительные ткани

Термин «соединительные ткани» объединяет, на первый взгляд, совершенно разные элементы: кровь, костную, жировую и другие ткани. Но все они поддерживают постоянные концентрации веществ, необходимых для жизни, поэтому их также называют тканями внутренней среды. Отличительная черта строения соединительной ткани – большое количество межклеточного вещества.

Кровь и лимфа

Кровь переносит питательные вещества, кислород и углекислый газ. Вместе с лимфой она обеспечивает иммунную защиту.

Кровь и лимфане похожи на все остальные ткани:

• они жидкие, потому что их межклеточное вещество представлено плазмой – водой, в которой растворены органические и неорганические вещества;
• клетки крови и лимфы возникают в отдельном органе – костном мозге;
• не все клетки крови находятся в ней постоянно: лейкоциты через несколько часов или дней перемещаются в другие ткани, лимфоциты перемещаются между кровью, лимфой и другими тканями.

Эритроциты в кровеносном русле

Кроветворные ткани

Клетки крови и иммунной системы образуются в костном мозге из стволовой клетки крови. Некоторые иммунные клетки дальнейшем развиваются в органах иммунной системы (тимусе, лимфатических узлах). Кроветворные ткани создают для этого необходимые условия. Они выделяют факторы роста, которые распознаёт стволовая клетка. Под их влиянием она превращается в конкретную клетку крови или иммунной системы.

Кроветворные ткани состоят из особых клеток, которые называются ретикулярными. Среди них живут и развиваются стволовые клетки крови. Кроветворная ткань костного мозга называется миелоидная, кроветворная ткань органов иммунной системы – лимфоидная.

Среди ретикулярных клеток созревают клетки иммунной системы лимфоциты

Собственно соединительные ткани

Существуют ткани, которые объединяют разные ткани в одном органе, нервы и сосуды в единые пучки, соединяют кости в единый сустав,образуя связки. Их обозначают термином «собственно соединительные ткани». В их межклеточном веществе много волокон, которые придают им механическую устойчивость.

Различают рыхлую волокнистую и плотную волокнистую соединительные ткани. Органы состоят из разных тканей, которые выполняют свои функции. Рыхлая волокнистая соединительная ткань пронизывает почти все органы, объединяя разные ткани в одно целое.Она сопровождает сосуды и нервы, поэтому крупные сосуды и нервы идут вместе друг с другом. Плотная волокнистая соединительная ткань очень прочна, так как она содержит много волокон, ею образованы связки и сухожилия.

Основные клетки соединительной ткани – фиброциты, а также фибробласты и жировые клетки адипоциты. Фибробласты продуцируют межклеточное вещество, фиброциты поддерживают нормальное состояние межклеточного вещества. Из крови на некоторое время в соединительную ткань поступают лейкоциты.

Соединительная ткань

Fibroblast - фибробласт

Collagenfiber – коллагеновое волокно

Elastinfiber – эластиновое волокно

Жировая ткань

Жировая ткань создаёт запас жиров и жирорастворимых витаминов (A, D, E, K). Расщепление молекулы жира даёт очень много энергии. Кроме этого, жировая ткань синтезирует и накапливает женские половые гормоны эстрогены. Она создаёт мягкую прослойку вокруг органов, которая смягчает силу ударов. Жировая ткань лучше развита у северных народов, потому что она сберегает тепло.

Существует белая и бурая жировая ткань. У человека больше белой жировой ткани. Основная клетка жировой ткани – адипоцит, её цитоплазма содержит крупную жировую каплю.

Бурая жировая ткань у человека находится в подмышечных впадинах, между лопатками, в области шеи, рядом с почками. Она содержит большие запасы энергии и поддерживает тепло. Больше всего бурой жировой ткани у новорождённых. Организм новорождённых плохо регулирует температуру, поэтому бурая жировая ткань им особенно нужна для сохранения тепла и энергии. С возрастом этой ткани становится меньше.

Количество бурой жировой ткани мало зависит от питания. В её клетках находится несколько жировых капель, которые не сливаются в одну.

Клетка белой и бурой жировой ткани

Whiteadipocyte – клетка белой жировой ткани

Brownadipocyte – клетка бурой жировой ткани

Пигментная ткань

Похожа на волокнистую соединительную ткань, в ней много сосудов и пигментных клеток. Она находится в радужке и сосудистой оболочке глаза.

Скелетные соединительные ткани

Твёрдый скелет тоже состоит из соединительных тканей – хрящевой и костной. Твёрдость костям и некоторым хрящам придаёт межклеточное вещество.

Хрящевая ткань образует основу носа, ушных раковин, участвует в соединении костей, придаёт жёсткость трахее и бронхам. Её основные клетки – хондроциты, они вырабатывают межклеточное вещество.

Хрящевая ткань

Matrix –межклеточное вещество

Lacunae – лакуна – пространство, в котором находится хондроцит

Chondrocyte – хондроцит

Примерно 70% массы костной ткани приходится на минеральные вещества, которые делают кости прочными. Около 30% массы костной ткани – это органические вещества, придающие ткани упругость.

Межклеточное вещество создают клетки остеобласты. Со временем они замуровывают себя в нём и изменяются настолько, что становятся другими клетками – остеоцитами. Остеоциты продолжают работать, они не вырабатывают межклеточное вещество, а поддерживают его в оптимальном состоянии.

В костной ткани также есть остеокласты – гигантские клетки с несколькими ядрами. Точнее, это не клетки, а многоядерные структуры. Остеокласты разрушают костную ткань, это естественный процесс, который происходит одновременно с образованием костной ткани.

Остеобласты

Остеоцит

Остеокласты разрушают костную ткань

Мышечные ткани

Мышечная ткань может сокращаться, а значит, перемещать тело в пространстве.

Скелетная мышечная ткань состоит из пучков поперечнополосатых мышечных волокон. Мышечное волокно – это сложная структура. В нём есть много ядер, которые вместе с другими органеллами заключены в плазмолемму. Другой его компонент – белковые нити миофибриллы – обеспечивают сокращение волокна.

Строение мышечного волокна

Сердечная мышечная ткань может ритмически сокращаться сама по себе без внешнего воздействия. Она образована клетками кардиомиоцитами, которые связаны между собой в трёхмерную сеть.

Гладкая мышечная ткань есть в желудке, кишечнике, бронхах, мочеточниках, мочевом пузыре, матке. Благодаря ей желудок и кишечник проталкивают пищу, бронхи сужаются и расширяются. Мышечная ткань есть в кровеносных сосудах, она меняет их просвет, таким образом регулируется кровоток.

Основные клетки гладкой мышечной ткани – гладкие миоциты, которые соединяются друг с другом.

Гладкая мышечная ткань

Нервная ткань

Нервная ткань проводит нервный импульс. Благодаря этому она посылает сигналы от всех элементов тела к мозгу, а от мозга отправляет команды к органам. Таким образом она объединяет работу всего организма.

Нейроны – основные клетки нервной ткани. Как правило, у них есть несколько отростков. В нервной ткани есть вспомогательные клетки, которые обозначают одним словом «нейроглия», они обеспечивают работу нейронов.Нейроглия создаёт оптимальные концентрации веществ для жизни нейронов, участвует в проведении нервного импульса.

Нейрон (голубого цвета) окружён клетками нейроглии