Сколько живут клетки организма. Клетка: строение, функции, размножение, виды клеток
Вы когда-нибудь задумывались о том, сколько клеток в вашем теле? Если да, то вы не одиноки. Ученые все еще выясняют точное число, которое в настоящее время остается загадкой.
Если говорить кратко, то в организме среднестатического человека от 30 до 40 триллионов клеток. Если же рассуждать на эту тему, то точное число неизвестно. Кроме того, его значение зависит от того, включать ли подсчет бактерий, которые присутствуют в организме, или же нет.
Большинство клеток организма - это эритроциты. Они составляют более 80% организма, но всего 4% от общей массы тела. Это объясняется тем, что эритроциты имеют диаметр в среднем 8 микрометров, что примерно в 10 раз меньше диаметра человеческого волоса.
А средний размер жировой клетки составляет 100 микрометров. Хотя жировые клетки составляют почти 19% массы тела, они вносят только 0,2% в общее количество клеток.
Почему так сложно определить точное количество клеток в организме?
Отсутствие скоординированных усилий - основная причина.
В 2013 году команда ученых из Греции, Италии и Испании опубликовала оценку количества клеток в организме. Они использовали данные о количестве клеток отдельных органов, полученные другими исследователями, и математические модели.
В результате ученые сообщили о том, что количество клеток составляет 37,2 трлн, плюс-минус около 0,81 трлн.
Также ученые сетуют, что трудно получить данные о количестве клеток в диффузных системах, таких как кровеносные сосуды и нервы.
Поэтому, на самом деле, команда нес могла исследовать все органы и виды клеток организма, и полученное число является лишь началом исследований в этой области.
Занимаются ли другие команды ученых подсчетом количества клеток?
Фактически, они выполнили два разных расчета. Первый оценивает количество клеток у мужчины в 100 килограммов, используя средний объем клетки от 1000 до 10000 кубических микрометров. Это дало оценку в диапазоне от 30 до 40 триллионов клеток.
Затем они вычислили фактическое число пяти наиболее распространенных видов клеток у среднего взрослого мужчины, на долю которых приходится 97% клеток в организме. Это привело к оценке в 30 триллионов клеток, из которых эритроциты составляют 84%.
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.
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.
Напротив, средний размер жировой клетки составляет 100 микрометров. 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 , 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.
Человек состоит из более чем 100000000000000 клеток (читается "сто триллионов"). Для сравнения: в слоне примерно 6 500 000 000 000 000 (шесть с половиной квадрильонов) клеток,
Человек на 60% состоит из воды. Распределена сна неравномерно: так, в жировых тканях воды всего 20%, в кости 25%, в печени 70%, в мышцах 75%, в крови 80% и в.мозге 85% воды от общего веса. При взгляде на эти цифры поражает кажущийся парадокс -- в жидкой крови меньше воды, чем в довольно плотном мозге. Но ведь дело не только в количестве, но и в "упаковке" воды. Известно, что медузы на 98-99% состоят из воды, тем не менее медуза не растворяется в море, ее можно взять в руки.
Остальные 40% веса человеческого тела распределяются так: белки - 19%, жиры и жироподобные вещества - 15%, минеральные вещества-5%), углеводы - 1%.
Из элементов, слагающих наше тело, самую важную роль играют кислород, углерод, водород и азот. В организме взрослого человека их около 70 килограммов. Немало также кальция и фосфора - вместе их почти 2 килограмма, они входят в со-став кости, обеспечивая ее прочность. Калий, сера, натрий, хлор содержатся в количестве по нескольку десятков граммов. Железа в человеке всего около 6 граммов, но оно играет исключительно важную роль, входя в состав гемоглобина.
Как это ни странно, указать точное количество костей в скелете человека не представляется возможным. Во-первых, оно несколько различно у разных людей. Примерно у 20% людей есть отклонения в количестве позвонков. Один человек из каждых двадцати имеет лишнее ребро, причем у мужчин лишнее ребро встречается примерно в 3 раза чаще, чем у женщин (вопреки библейской легенде о сотворении Евы из ребра Адама). Во-вторых, количество костей меняется с возрастом: со временем не-которые кости срастаются, образуя плотные швы. Поэтому не всегда ясно, как считать кости. Например, крестцовая кость явно состоит из пяти сросшихся позвонков. Считать ее за одну или за пять? Поэтому солидные руководства осторожно указывают, что у человека "несколько более 200 костей".
Самая длинная кость - бедренная, ее длина составляет обычно 27,5% от роста человека. Самая короткая - стремечко, одна из косточек, передающих колебания барабанной перепонки к чувствительным клеткам внутреннего уха, Она работает как рычаг, увеличивая давление звуковых волн. Ее длина всего 3-4 миллиметра.
Самая маленькая мышца - мышца стремечка. При слишком сильных звуках она поворачивает стремечко так, что соотношение длины плеч косточки-рычага меняется, и коэффициент усиления звука падает.
Точно указать количество мышц невозможно. Специалисты насчитывают у человека от 400 до 680 мышц. Для сравнения: у кузнечиков около 900 мышц, у неко-торых гусениц до четырех тысяч. Общий вес мышц у мужчины составляет около 40% от веса тела, а у женщины - около 30%.
В спокойном состоянии, лежа, человек потребляет за сутки 400- 500 литров кислорода, делая 12-20 вдохов и выдохов в минуту. Для сравнения: частота дыхания лошади-12 дыхательных движений в минуту, крысы-60, а канарейки - 108.
Весной частота дыхания в среднем на одну треть выше, чем осенью.
У взрослого человека сердце за день перекачивает около 10000 литров крови. За один удар в аорту выбрасывается примерно 130 миллилитров. Нормальный пульс в спокойном состоянии - 60-80 ударов в минуту, причем у женщин сердце бьется на 6-8 ударов в минуту чаще, чем у мужчин. При тяжелой физической нагрузке пульс может ускоряться до 200 и более ударов в минуту. Для сравнения: частота пульса у слона-20 ударов в минуту, у быка - 25, у лягушки (холоднокровное животное)-30, у кролика - 200, а у мыши - 500 ударов в минуту.
Общая длина кровеносных сосудов в организме человека - примерно сто тысяч километров.
Вот как распределена кровь в организме в состоянии покоя: четверть общего объема находится в мышцах, другая четверть-в почках, 15%-в сосудах стенок кишечника, 10% - в печени, 8%-в мозгу, 4% - в венечных сосу-дах сердца, 13% - в сосудах легких и остальных органов.
Каждый эритроцит содержит около 270 миллионов молекул гемоглобина.
Срок жизни достигает нескольких месяцев (есть несколько типов лейкоцитов, поэтому так разнообразны сроки их жизни). У взрослого человека ежечасно отмирает миллиард эритроцитов, 5 миллиардов лейкоцитов и 2 миллиарда тромбоцитов. На смену им приходят новые клетки, вырабатываемые в костном мозге и в селезенке. За сутки заменяется примерно 25 граммов крови.
Костный мозг взрослого человека, рыхлая масса, наполняющая внутренние полости некоторых костей, весит в среднем 2600 граммов. За 70 лет жизни он дает 650 килограммов эритроцитов и тонну лейкоцитов.
Нервная система человека содержит около 10 миллиардов нейронов и примерно в семь раз больше клеток обслуживающих - опорных и питающих. Лишь один процент нервных клеток занят "самостоятельной работой" - принимает ощущения из внешней среды и командует мышцами. Девяносто девять процентов - это промежуточные нервные клетки, служащие усилительными и передающими станциями.
Самые крупные нервные клетки человека в 1000 раз больше самых мелких. Самые тонкие нервные волокна имеют поперечник всего 0,5 микрометра, самые толстые-20 микрометров.
Более половины всех нейронов сосредоточено в больших полушариях головного мозга.
Общая площадь коры головного мозга варьирует от 1468 до 1670 квадратных сантиметров.
В черепномозговых нервах в мозг входит 2 600 000 нервных волокон, а выходит 140000. Около половины выходящих волокон несут приказы к мышцам глазного яблока, управляя тонкими, быстрыми и сложными движениями глаз. Остальные нервы управляют мимикой, жеванием, глотанием и деятельностью внутренних органов. Из входящих нервных волокон два миллиона - зрительные.
За минуту через мозг протекает 740-750 миллилитров крови.
Начиная с тридцатого года жизни у человека ежедневно гибнет 30-50 тысяч нервных клеток. Уменьшаются основные размеры мозга. С возрастом мозг не только теряет вес, но и изменяет форму - уп-лощается. У мужчин вес мозга максимален в 20-29 лет, у женщин - в 15-19.
Средняя нормальная острота зрения составляет 0,0003 угловой минуты, то есть глаз способен различить хорошо освещенный предмет поперечником в одну десятую миллиметра на расстоянии 25 сантиметров. Но если предмет сам светится, он может быть и значительно меньше. Дырочка диаметром в 3-4-тысячные доли миллиметра, проколотая в листе жести, за которым зажжена лампочка, хорошо различается нормальным глазом.
Клетки крови постоянно отмирают и заменяются новыми. Продолжительность жизни эритроцита - 90-125 дней, лейкоцита - от нескольких часов до нескольких дней.
Масса мозга человека составляет 1/46 общей массы тела, масса мозга слона - всего 1/560 массы тела.
Глаз способен различать 130-250 чистых цветовых тонов и 5-10 миллионов смешанных оттенков.
Частота вспышек, при которой мигающий свет кажется глазу ровно горящим, для палочек составляет 15 в секунду, для колбочек- 71-90.
Полная адаптация глаза к темноте занимает 60-80 минут.
Палец способен ощутить колебания амплитудой в две десятитысячные доли миллиметра.
Поверхность кожи человека в среднем составляет около 2 квадратных метров. Ее необходимо знать при назначении некоторых лекарств и лечебных процедур. Для расчета поверхности кожи в клинике применяют обычно следующую формулу:
Поверхность тела == (вес тела X 4) + 7
Вес следует брать в килограммах, поверхность получается в квадратных метрах. Есть и более точные формулы, в которых учитывается рост, но расчет по ним гораздо сложнее, и применяют их реже.
За одну минуту через кожу проходит 460 миллилитров крови.
В коже рассеяно 250 тысяч рецепторов холода, 30 тысяч рецепторов тепла, миллион болевых окончаний, полмиллиона рецепторов осязания и три миллиона потовых желез.
Среднее количество волос на голове: у блондинов-140 тысяч, у брюнетов-102 тысячи, шатенов-109 тысяч, у рыжеволосых - 88 тысяч. Общее число волос на теле, кроме головы, около 20 тысяч.
Волосы растут со скоростью 0,35-0,40 миллиметра в сутки. За день наша шевелюра удлиняется, если посчитать общий прирост длины волос, метров на тридцать.
Во внутреннем ухе около 25 000 клеток, реагирующих на звук. Диапазон частот, воспринимаемых слухом, лежит между 16 и 20000 герц. С возрастом он сокращается, особенно за счет снижения чувствительности к высоким звукам. К 35 годам верхняя граница слуха падает до 15000 герц.
Ухо наиболее чувствительно к диапазону 2000-2300 герц. Лучший же музыкальный слух (способность различать высоту) приходится на область 80-600 герц. Здесь наше ухо способно различить, например, два звука с частотой 100 герц и 100,1 герца. Всего человек различает 3-4 тысячи звуков разной высоты.
Мы осознаем звук через 35-175 миллисекунд после того, как он дошел до уха. Еще 180- 500 миллисекунд требуется уху на то, чтобы "настроиться" на прием данного звука, достичь наилучшей чувствительности.
На языке находится около 9000 вкусовых рецепторов. Наилучшая температура для их работы-24 градуса Цельсия. (Лакомкам стоит это учесть!)
Площадь обонятельной зоны носа-5 квадратных сантиметров. Здесь расположено около миллиона обонятельных нервных окончаний. Чтобы в нервном обонятельном волокне возник импульс, на его окончание должно попасть примерно 8 молекул пахучего вещества. Чтобы возникло ощущение запаха, должно возбудиться не менее 40 нервных волокон.
Ногти на руках растут со скоростью 0,086 миллиметра в сутки, на ногах-0,05 миллиметра. За год на пальцах рук нарастает около двух граммов ногтей.
При пережевывании пищи челюстные мышцы развивают на коренных зубах усилие до 72 килограммов, а на резцах - до 20 килограммов. Для жевания хлеба требуется усилие в 25 килограммов, для пережевывания жареной телятины - 15 килограммов.
На один квадратный миллиметр слизистой оболочки желудка приходится около ста желез, выделяющих пищеварительный сок.
Тонкая кишка, где происходит всасывание в кровь переваренной пищи, имеет на своей внутренней поверхности около 5 миллионов ворсинок - тончайших волос-ковидных выростов, через которые и идет всасывание питательных веществ.
Глоток воды-много это или мало? Многочисленные измерения показали, что мужчина проглатывает одним глотком в среднем 21 миллилитр жидкости, а женщина-14 миллилитров,
Чувство жажды появляется при потере воды, равной одному про-центу от веса тела. Потеря более 5% может привести к обмороку, а более 10% - к смерти от иссушения.
Свежий отпечаток пальца весит примерно одну миллионную долю грамма. Он состоит из воды, жиров, белков и солей, выделяемых кожей,
Даже суровые мужчины ежедневно проливают 1-3 миллилитра слез. Слезы постоянно вырабатываются слезными железами и увлажняют роговицу глаза, предохраняя ее от воздействия воздуха и пыли.
В теле человека работает не менее 700 ферментов.
Триллионы клеток в человеческом теле встречаются во всех формах и размерах. Эти крошечные структуры являются основной . Клетки формируют ткани органов, которые образуют системы органов, работающих вместе для поддерживания жизнедеятельности организма.
В теле есть сотни различных типов клеток, и каждый тип подходит для той роли, которую он выполняет. Клетки пищеварительной системы, к примеру, отличаются по структуре и функции от клеток костной системы. Независимо от различий, клетки тела зависят друг от друга, прямо или косвенно, чтобы организм функционировал как единое целое. Ниже приведены примеры различных типов клеток в организме человека.
Стволовые клетки
Стволовые клетки являются уникальными клетками организма, поскольку они неспециализированы и обладают способностью развиваться в специализированные клетки для определенных органов или тканей. Стволовые клетки способны к многоразовому делению, чтобы пополнить и восстановить ткань. В области исследований стволовых клеток ученые пытаются использовать преимущества возобновляемых свойств, применяя их в создании клеток для восстановления тканей, трансплантации органов и лечения болезней.
Костные клетки
Кости являются типом минерализованной соединительной ткани и основным компонентом скелетной системы. Костные клетки образуют кость, которая состоит из матрицы минералов коллагена и фосфата кальция. В организме есть три основных типа костных клеток. Остеокласты представляют собой крупные клетки, которые разлагают кости для резорбции и ассимиляции. Остеобласты регулируют минерализацию кости и производят остеоид (органическое вещество костной матрицы). Остеобласты созревают для образования остеоцитов. Остеоциты помогают в формировании кости и поддерживают баланс кальция.
Клетки крови
От транспортировки кислорода по всему телу до борьбы с инфекцией, клетки жизненно важны для жизни. Есть три основных типа клеток в крови - это эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Эритроциты определяют тип крови и также ответственны за транспортировку кислорода в клетки. Лейкоциты являются клетками иммунной системы, которые разрушают и обеспечивают иммунитет. Тромбоциты помогают сгущать кровь и предотвращают чрезмерную потерю крови из поврежденных кровеносных сосудов. Клетки крови продуцируются костным мозгом.
Мышечные клетки
Мышечные клетки образуют мышечную ткань, что важно для телесного движения. Скелетная мышечная ткань прикрепляется к костям, способствуя движению. Скелетные мышечные клетки покрыты соединительной тканью, которая защищает и поддерживает пучки мышечных волокон. Сердечные мышечные клетки образуют непроизвольную сердечную мышцу. Эти клетки помогают в сокращении сердца и соединяются друг с другом посредством интеркалированных дисков, позволяющих синхронизировать сердечный ритм. Гладкая мышечная ткань не стратифицирована как сердечная или скелетная мышцы. Гладкая мышца - непроизвольная мышца, которая образует полости тела и стенки многих органов (почек, кишечника, кровеносных сосудов, дыхательных путей легких и т.д.).
Жировые клетки
Жировые клетки, также называемые адипоцитами, являются основным клеточным компонентом жировой ткани. Адипоциты содержат триглицериды, которые могут быть использованы для получения энергии. Во время хранения жира, жировые клетки набухают и приобретают круглую форму. Когда жир используется, эти клетки уменьшаются в размерах. Жировые клетки также обладают эндокринной функцией, поскольку они продуцируют гормоны, влияющие на метаболизм половых гормонов, регуляцию кровяного давления, чувствительность к инсулину, хранение или использование жиров, свертывание крови и сигнализацию клеток.
Клетки кожи
Кожа состоит из слоя эпителиальной ткани (эпидермиса), который поддерживается слоем соединительной ткани (дермы) и подкожным слоем. Самый внешний слой кожи состоит из плоских эпителиальных клеток, которые плотно укомплектованы вместе. Кожа защищает внутренние структуры организма от повреждений, предотвращает обезвоживание, действует как барьер против микробов, сохраняет жир, вырабатывает витамины и гормоны.
Нервные клетки (нейроны)
Клетки нервной ткани или нейроны являются основной единицей нервной системы. Нервы осуществляют передачу сигналов между мозгом, спинным мозгом и органами тела посредством нервных импульсов. Нейрон состоит из двух основных частей: тело клетки и нервные процессы. Тело центральной клетки включает нейронное , ассоциированную и . Нервные процессы - это «пальцеобразные» проекции (аксоны и дендриты), простирающиеся от клеточного тела и способны проводить или передавать сигналы.
Эндотелиальные клетки
Эндотелиальные клетки образуют внутреннюю оболочку сердечно-сосудистой системы и структур лимфатических систем. Эти клетки составляют внутренний слой кровеносных сосудов, лимфатических сосудов и органов, включая мозг, легкие, кожу и сердце. Эндотелиальные клетки ответственны за ангиогенез или создание новых кровеносных сосудов. Они также регулируют движение макромолекул, газов и жидкости между кровью и окружающими тканями, а также помогают регулировать кровяное давление.
Половые клетки
Раковые клетки
Рак является результатом развития аномальных свойств в нормальных клетках, что позволяет им неконтролируемо делиться и распространяться в других местах организма. Развитие может быть вызвано мутациями, которые происходят от таких факторов, как химикаты, радиация, ультрафиолетовое излучение, ошибки репликации или вирусная инфекция. Раковые клетки теряют чувствительность к сигналам против роста, быстро размножаются и утрачивают способность проходить .