Тело человека: строение и функции

Каждая клетка имеет тонкую и хрупкую клеточную оболочку (или мембрану). Оболочка отграничивает внутреннюю часть клетки от внешнего окружения; и химическая и физическая структуры областей по обе стороны оболочки совершенно разные. Существует естественная тенденция конструкции и состава поддерживать равновесие через мембрану, но жизненно важная функция состоит в том, чтобы поддерживать разницу, несмотря на такую тенденцию к уравновешиванию.

Толщина оболочки всего около 10 миллимикрометров, и состоит она только из нескольких слоев сложных молекул. Тем не менее она каким-то образом служит для избирательного и одностороннего прохода определенных веществ из окружающей среды внутрь и для других веществ — изнутри в окружающую среду. Механизм, посредством которого это все происходит, до сих пор мало изучен.

Внутри оболочки клетка разделена на две основные части. Небольшая центральная часть называется ядро (по-латыни «nucleus», что значит «орешек», потому что оно похоже на небольшой орех внутри скорлупы, большей по размеру) и окружено собственной ядерной мембраной. Ядро контролирует клеточное деление и содержит механизм, который в конечном счете определяет природу клеточного химического механизма. Между ядром и клеточной оболочкой находится цитоплазма, которая выполняет рутинную работу клетки.

Клетка достаточно сложна, чтобы служить не только элементом живой ткани, но и отдельным организмом. Есть много видов одноклеточных организмов. Тем не менее все растения и животные, которых мы видим невооруженным глазом, состоят из множества клеток. Человеческий организм содержит более 50 триллионов клеток. В многоклеточном организме клетки подразделяются на специализированные группы, каждая из которых выполняет определенную функцию с соответствующей эффективностью, иногда за исключением адекватного выполнения других функций, столь же жизненно необходимых. Это означает, что отдельная клетка многоклеточного организма не может поддерживать свою жизнь независимо от других, а существует только как часть сложной группы, где другие клетки восполняют ее недостатки и где бесперебойно работающая структура объединяет и контролирует все группы, специализирующиеся на какой-то одной функции. (На ум приходит аналогия с современным обществом, которое составляет множество высокоспециализированных человеческих существ, которые быстро умрут с голоду, если их высадить по отдельности на необитаемый остров, но которые прекрасно существуют в рамках одной социальной структуры.)

Определенная ткань состоит из множества клеток, выполняющих единую функцию. Это клетки, которые специализируются в образовании различных субстанций, тем или иным образом поддерживающих структуру тела как единое целое, и составляют соединительную ткань. Специализированная функция клеток соединительной ткани заключается в образовании вокруг себя тех самых молекул, что составляют кости, хрящи и другие элементы, соединяющие остов тела.

Многие из молекул, образованных таким образом, являются органическими по своей природе, то есть состоящими в основном из частиц углерода, водорода, кислорода и азота, которые входят в состав большей части всех живых тканей. Такие молекулы противопоставлены тем, что лишены углерода (ключевого элемента жизни) и похожи по своим свойствам на вещества, из которых состоят неживой воздух, море и скалы вокруг него. Эти последние соединения, естественно, называются неорганическими. Несмотря на такое название организм может использовать и действительно использует неорганические вещества. Вода — вещество неорганическое — и фосфорнокислый кальций представляют собой основную долю костной структуры.

Органические вещества соединительной ткани подразделяются на два класса: белки (протеины) и мукополисахариды. Белки — это особенно сложные молекулы, построенные из длинных цепочек несколько меньших молекул, называемых аминокислотами. Одна белковая молекула содержит тысячи, иногда даже миллионы атомов, расположенных спиральными витками, напоминающими миниатюрные винтовые лестницы. На важность белков для жизни указывает тот факт, что слово «протеин» происходит от греческого термина, обозначающего предмет первой необходимости. В соединительной ткани белковые молекулы имеют вид пучков спиралей, то есть крошечных волокон, которые переплетаются, образуя крепкую волокнистую структуру, достаточно эластичную, если спирали располагаются надлежащим образом. Клетки, образующие эту волокнистую соединительную ткань, называются фибробластами (что по-гречески значит «волокнистая почка»). Два основных белка, существующие в соединительной ткани, — это коллаген (что по-гречески значит «производитель клея», потому что из него получается клей при продолжительном процессе варки) и эластин (названный так из-за своей эластичности).

Фибробласт