Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980

Место действия
Многоклеточные организмы
Типы клеток и тканей животных

Клетки тканей, даже высокодифференцированные, при выращивании в культуре имеют тенденцию быстро утрачивать дифференциацию и превращаться в клетки одного из трех основных типов — эпителиоциты, механоциты или амебоциты. Эпителиоциты представляют собой тесно прилегающие друг к другу клетки, происходящие из эпителиальных тканей; полагают, что они являются производными двух поверхностных слоев эмбриональной бластулы. Механоциты, часто называемые также фибробластами или фиброцитами, — это клетки, растущие при культивировании мышечной или соединительной тканей. Подобно амебоцитам, они происходят из клеток эмбриональной мезенхимы, мигрировавших внутрь из нижнего слоя бластулы (гл. 16, разд. В.2). Как отдельные типы клеток рассматривают также нейроны, нейроглию и лимфоциты.

а. Ткани

Объединяясь, клетки образуют ткани четырех основных типов. Эпителий выстилает поверхности тела и внутренних органов: кожу, пищеварительный тракт, мочеполовой тракт и железы. Существуют два основных типа эпителия: плоский и цилиндрический. Эпителиальные клетки входят в состав желез (потовые, жировые, молочные и железы внутренней секреции), а также некоторых органов чувств. Эти клетки полярны: одна сторона их обращена наружу, в воздушную или водную среду, другая, как правило, прилегает непосредственно к базальной мембране.

К соединительной (опорной) ткани относятся жировая, хрящевая и костная. Последние два вида тканей содержат большое количество межклеточного вещества, называемого основным и состоящего по преимуществу из сложных полисахаридов. Эмбриональные фибробласты дифференцируются в два типа клеток: белые продуцируют белок коллаген, а желтые образуют эластин. Оба эти белка накапливаются во внеклеточном пространстве и включаются в состав основного вещества. Остеобласты образуют кости путем отложения (слоями в 3— 7 мкм толщиной) фосфорнокислых и углекислых солей кальция, а также органических «цементирующих» веществ.

Третий тип — это мышечная ткань. Различают поперечнополосатые (произвольные скелетные мышцы) и гладкие (непроизвольные) мышцы; особняком стоит сердечная (непроизвольная поперечнополосатая) мышца.

Четвертый тип тканей — нервная ткань — состоит по преимуществу из клеток двух основных видов. Нейроны — главные элементы нервной системы, с которыми связаны возникновение и проведение импульса, и глиальные клетки, которые лежат между нейронами и создают для них опору.

б. Клетки крови

Кровь и клетки, выстилающие кровеносные сосуды, иногда рассматриваются как ткань пятого типа. У человека в 1 мл крови содержится 5∙10⁹ эритроцитов (красных кровяных клеток), что в пересчете на общее количество крови в организме (5 л) составляет 2,5∙10¹³ клеток. Эритроциты быстро синтезируются в костном мозге. Зрелые эритроциты человека и других млекопитающих лишены ядра и почти целиком заполнены гемоглобином. Средняя продолжительность жизни этих клеток составляет 125 дней; они разрушаются лейкоцитами в селезенке и печени.

Лейкоцитов (белых кровяных клеток) в 1 мл около 7 ∙ 10⁶, т. е. почти в тысячу раз меньше, чем эритроцитов. Лейкоциты представлены клетками трех типов: лимфоциты (~26% от общего числа лейкоцитов), моноциты (~7%) и полиморфноядерные лейкоциты, или гранулоциты (~70—75%). Лимфоциты имеют примерно такие же размеры, как эритроциты, но образуются в лимфатической ткани. Продолжительность жизни отдельных лимфоцитов достигает 10 лет. Их функция состоит в образовании антител, и именно благодаря этим клеткам поддерживается длительный иммунитет. Моноциты вдвое крупнее лимфоцитов; они способны переваривать клетки бактерий. Гранулоциты, имеющие диаметр 9—12 мкм, образуются в красном костном мозге и выполняют различные функции. При окрашивании разными красителями выявляются три типа гранулоцитов: нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Нейтрофилы, подобно моноцитам, заглатывают бактериальные клетки; функция двух других типов гранулоцитов не столь ясна. Известно, что число эозинофилов возрастает при сенной лихорадке, астме и в присутствии некоторых паразитирующих организмов, а число базофилов резко повышается при лейкемии, а также при воспалительных процессах. Кровяные пластинки (тромбоциты) представляют собой крошечные (2—3 мкм в диаметре), напоминающие клетки тельца, которые образуются из цитоплазмы мегакариоцитов костного мозга; из одного зрелого мегакариоцита образуется до 3000 тромбоцитов, а общее содержание кровяных пластинок составляет 1—3∙10⁸ в 1 мл цельной крови. Тромбоциты играют важную роль в процессе свертывания крови.

в. Культура клеток

Все большее значение в биохимических исследованиях приобретает выращивание в лабораторных условиях изолированных клеток животных. В некоторых случаях это необходимо для получения достаточного количества клеток, обладающих максимально близкой генетической информацией. В случае бактерий такие клетки получают путем высевания бактерий и отбора небольшой колонии, выросшей из одной клетки и представляющей собой «чистый штамм». Подобным же образом из одной клетки эукариот можно вырастить тканевую культуру, получив клон генетически идентичных клеток, которые будут оставаться таковыми до тех пор, пока не произойдет их изменения под влиянием мутаций.

Важным достижением в этой области оказалась разработка метода культивирования фибробластов эмбриона с целью проведения внутриутробной (пренатальной) диагностики наследственных нарушений метаболизма (дополнение 1-Г). Легче всего удается культивировать эмбриональные или раковые клетки, но в определенных условиях можно получить культуры многих других тканей. Следует иметь в виду, что клетки, которые лучше всего растут, не вполне нормальны; например, широкоизвестная линия клеток HeLa (клеток рака человека, которых выращивают уже много лет в лабораториях всего мира) содержит 70—80 хромосом вместо обычных 46.