Сколько клеток в человеческом организме. Из чего состоит клетка человека: строение и функции

Число клеток человеческого тела примерно соответствует числу наших бактерий-симбионтов.

Когда заходит речь о желудочно-кишечной микрофлоре, то часто можно услышат, что число бактериальных клеток, живущих в нашем пищеварительном тракте, в 10 раз превосходит число клеток, из которых сложено наше тело. Соотношение, безусловно впечатляющее - сразу становится понятно, как много в нас бактерий и какую большую роль они играют в нашей жизни.

Процентные доли разных клеток в теле человека. (Иллюстрация R. Sender, S. Fuchs and R. Milo /bioRov.org 2016.)

Бактерии Lactobacillus rhamnosus – одни из полезных симбионтов пищеварительной системы человека и животных, подавляющие рост своих патогенных «коллег». (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)

Эритроциты – самые многочисленные человеческие клетки. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)

Соотношение «10 к 1» - довольно старое, его долгое время признавали все биологи (а некоторые даже говорили, что оно на самом деле ещё, больше, что микробы превосходят числом наши собственные клетки в 100 раз). Однако в последнее время специалисты всё чаще говорят о том, что пропорция сильно преувеличена, и что её надо пересмотреть. Скажем, по мнению Американского микробиологического общества, действительное соотношение соответствует всего лишь трём бактериальным клеткам на одну человеческую. А в 2014 году Джуда Роснер (Judah Rosner ) из Национального института диабета и заболеваний почек и пищеварительной системы в своём письме в журнал Microbe вообще высказался в том смысле, что пресловутые «10 к 1» - неправда, и популярность этих цифр говорит только о любви исследователей к круглым цифрам.

Исследователи из Института Вейцманна взялись точно пересчитать злосчастную пропорцию заново. В статье, опубликованной на сайте bioRxiv.org , авторы работы пишут, что «среднее» человеческое тело весом 70 кг содержит около 30 трлн собственных клеток и около 40 трлн бактерий, то есть соотношение равно примерно 1,3 - разительное отличие от прежнего десятикратного преобладания микробов. Оценка бактерий допускает 25% отклонение, то есть их может быть 30 трлн или 50 трлн, однако до «10 к 1» это в любом случае не дотягивает.

В работе Рона Сендера (Ron Sender ) и его коллег можно найти и другие удивительные цифры. Например, самыми многочисленными клетками нашего тела оказались эритроциты: на их долю приходится 84%. С другой стороны, если считать по массе, то тут ведут мышцы и жир - на них приходится 75% массы тела, однако мышечные и жировые клетки довольно велики и потому составляют всего 0,1% (!) от полного клеточного числа. Разумеется, не стоит забывать, что здесь всё посчитано для «среднего человеческого тела массой 70 кг», и, например, для женщин, у которых объём крови меньше, соотношение между клетками тела и бактериями сдвинется примерно на треть в пользу последних, а у растущих детей доля бактерий будет, естественно, снижаться. А вот при ожирении клеточная пропорция меняется не слишком сильно (что понятно, если вспомнить, что жировые клетки вместе с мышечными составляют меньшинство).

Пересчёт клеток проводили на основании имеющихся на сегодняшний день данных, так что в будущем, при перепроверке соотношения, скорее всего, будут использовать и экспериментальные методы «переписи клеточного населения». Некоторые специалисты в своих отзывах на вышеописанную работу указали на то, что здесь учитывались только бактерии, а ведь в нас и на нас живут ещё и археи, грибы, вирусы и другие микроорганизмы; и если принять в расчёт, к примеру, вирусы, которые превосходят числом бактерий, то соотношение «1,3 микроорганизма на одну клетку человека» явно сдвинется в пользу микробиома. Что до того, насколько с практической точки зрения нужно выяснять полный баланс между клетками тела и микробами, то тут мнения могут быть разными, и многие полагают, что знать общую цифру здесь, безусловно, интересно, но бесполезно. Впрочем, одну важную пользу здесь следует указать: когда вы захотите сослаться на некие общеизвестные сведения, которые вы выучили не один десяток лет назад (особенно, если сведения носят медицинский или околомедицинский характер), полезно поинтересоваться, что по этому поводу думает современная наука.

Каждый день у нас выпадают волосы, но при этом мы, как правило, не лысеем; обрезаем ногти, но они все равно отрастают. Мы удаляем омертвевшие клетки кожи, чтобы придать ей гладкость и сияние, проводим процедуры, запускающие процесс регенерации кожного покрова.

Все это возможно благодаря способности организма к обновлению. Вам наверняка приходилось слышать, что человеческий организм полностью обновляется каждые 7 лет, то есть по окончанию данного периода Вы становитесь другим человеком, ведь каждая клетка Вашего тела замещается новой.

Звучит потрясающе! Но так ли это на самом деле и почему же мы, несмотря на обновление организма, продолжаем стареть ?.

Обновление организма: у каждой клетки свой «срок службы»

Действительно, срок существования отдельных клеток человеческого организма ограничен. После истечения данного срока, клетки умирают, а их место занимают новые. Организм взрослого человека состоит из огромного количества клеток - примерно 50-75 триллионов - и каждый тип клеток имеет свой «срок службы».

После смерти человека не все клетки умирают сразу - некоторым из них для этого требуется несколько минут, другим - часов, третьим - день. Скорость отмирания клеток - один из факторов, который используется для определения причины и времени смерти человека.

Скорость отмирания клеток - один из факторов, который используется для определения причины и времени смерти человека.

Ниже сайт рассмотрит:

• примерное время обновления различных клеток, тканей и органов организма;
• почему мы стареем.

С какой скоростью происходит обновление клеток организма

Ниже приведены примерные темпы обновления клеток человеческого организма:

1. Красные кровяные тельца (эритроциты), переносящие кислород, живут около четырех месяцев.

2. Срок жизни белых кровяных телец в среднем составляет чуть больше года. При этом наиболее многочисленная группа лейкоцитов - нейтрофилы - живут всего пару часов, эозинофилы - 2-5 дней.

3. Тромбоциты живут около 10 дней.

4. Лимфоциты же обновляются со скоростью 10 000 клеток в секунду.

5. Клетки эпидермиса обновляются примерно каждые 10-30 дней недели, кожа восстанавливается в 4 раза быстрее после незначительных травм.

6. «Возраст» волос на голове может достигать 6 - 7 лет. Ежедневно волосы на голове отрастают примерно на 0,5 мм. Волосы на других частях тела - примерно на 0,27 мм в день. Брови обновляются каждые 64 дня.

7. Поверхность роговой оболочки глаза покрыта тонким слоем клеток, которые постоянно обновляются за 7-10 дней. Клетки сетчатки не обновляются, как и хрусталик глаза, потому возрастное ухудшение зрения - распространенная проблема. Однако специалисты занимаются разработкой методов регенерации сетчатки при помощи стволовых клеток.

8. Клетки эпителия тонкого кишечника обновляются каждые 2-4 дня, толстой кишки - примерно каждые 4 дня, слизистой оболочки желудка - около 5 дней.

9. Клетки в коре головного мозга, насколько известно на сегодняшний день, не способны к регенерации, в отличие от нейронов гиппокампа. Поврежденные нервные клетки могут в определенной степени восстанавливаться, если тело нейрона не повреждено.

10. Скорость регенерации нервов после травм составляет примерно 2-3 мм в день.

11. Средний возраст жировой клетки - 8 лет. Каждый год 10% жировых клеток заменяются новыми.

12. Обновление клеток печени занимает примерно 300-500 дней. Человеческая печень обладает отличной способностью к регенерации. Если удалить 70% данного органа, он восстановится до нормальных размеров всего за пару месяцев. Хирурги удаляли даже 90% печени, однако восстановление в данном случае было неполным.

13. Клеткам почек и селезенки для обновления требуется 300-500 дней.

14. Ногти отрастают примерно на 3,5 мм ежемесячно, хотя ноготь на мизинце растет медленнее остальных. Ногти на ногах растут со скоростью около 1,6 мм в месяц, быстрее всего отрастает ноготь на большом пальце.

15. Сердце - один из самых медленно регенерирующихся органов человеческого тела. У 25-летнего человека ежегодно обновляется всего 1 процент клеток сердца, с возрастом эта цифра снижается. За всю жизнь обновляется меньше половины клеток сердца.

Сердце - один из самых медленно регенерирующихся органов человеческого тела.

16. Вкусовые сосочки на языке обновляются каждые 10 дней.

17. Кончики пальцев могут частично регенерироваться после травм. Наилучшие результаты наблюдаются у детей через несколько месяцев после травмы. Для восстановления кончиков пальцев необходимо незатронутое ногтевое ложе. Новый кончик пальца чувствителен, на нем есть отпечаток.

18. Слизистая оболочка бронхиол обновляется каждые 2-10 дней.

19. Микроскопические воздушные мешочки - альвеолы - обновляются за 11-12 месяцев, а поверхностные клетки легких - за 2-3 недели.

20. Мышечные клетки - «долгожители», поскольку срок их жизни - 15 лет.

21. Клетки скелета обновляются постоянно, но довольно медленно - 10% за год, а для полной замены клеток скелета требуется около 10 лет.

Почему же, несмотря на обновление организма, мы стареем

Факт обновления организма был установлен еще в начале 50-х годов в ходе наблюдения за движениями объектов с внедренными в них радиоактивными атомами. Джонас Фрисен, молекулярный биолог из Швеции, занимался изучением обновления организма при помощи измерения уровня радиоактивного углерода-14.

Он обнаружил, что каждые 7-10 лет на смену большинству клеток организма приходят новые. Конечно, данная цифра условна, принимая во внимание скорость обновления, к примеру, клеток сердца и скелета или отсутствие способности к регенерации определенных нейронов, клеток сетчатки, хрусталика, ооцитов.

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.

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 .

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!