Тканево-органный уровень

Учебный год

Лекция 16

Организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический и биосферный уровни организации живого

Организменный уровень

На клеточном уровне иерархия структуры живой материи в принципе могла бы и закончиться, так как одноклеточные организмы (бактерии, водоросли, некоторые грибы и т. п.) уже полностью воспроизводят жизненный цикл и демонстрируют все основные признаки живого. Однако в природе существует невообразимое многообразие многоклеточных организмов, где все клетки функционируют настолько согласованно, что можно говорить о новом уровне организации живой материи — организменном. Но предварительно рассмотрим промежуточный уровень между клеточным и организменным. Этот уровень называется тканево-органный и отражает особенности функционирования совокупности клеток с одинаковым типом организации и исполнительными функциями. Такие клетки образуют отдельные ткани, а совместно функционирующие клетки разных тканей составляют органы.

Тканево-органный уровень

У цветковых растений органами являются корень, стебель, лист, цветок. Каждый из этих органов построен всего из нескольких тканей. Вегетативные органы (не связанные с размножением) высшего растения включают покровные, основные, механические, проводящие, выделительные, меристематические (образующие) ткани. Последняя из перечисленных тканей представляет интерес в связи с особой функцией ее клеток. Меристемы, или меристематические ткани — обобщающее название для тканей растений, состоящих из интенсивно делящихся и сохраняющих физиологическую активность на протяжении всей жизни клеток, обеспечивающих непрерывное нарастание массы растения и предоставляющих материал для образования различных специализированных тканей (проводящих, механических и т. п.). Таким образом, размножение делением является специализацией этих клеток, их функцией в организме. По своему местоположению меристемы делятся на:

верхушечные — точки роста, расположенные вблизи верхушки побега или кончика корня;
боковые — камбий, перицикл — по периферии корня или побега, они способствуют так называемому вторичному росту этих органов растения в толщину;
вторичные — пробковый камбий; формируют покровную ткань — пробку;
вставочные — отдельные участки в зонах активного роста (в междоузлиях стебля и у оснований растущих листьев);

· раневые — возникают из клеток паренхимы и «затягивают» пораженный участок.

У человека и высших животных гистологи обычно различают четыре основные ткани: эпителиальную, мышечную, соединительную (включая кровь) и нервную. В одних тканях клетки так плотно прилегают одна к другой, что между ними почти не остается межклеточного пространства. Такие ткани покрывают наружную поверхность тела и выстилают его внутренние органы.

В других тканях (костной, хрящевой) клетки расположены не так плотно и окружены межклеточным веществом, которое они же и производят. От клеток нервной ткани (нейронов), образующих головной и спинной мозг, отходят длинные отростки (аксоны), заканчивающиеся далеко от тела клетки, например в местах контакта с мышечными клетками. Таким образом, каждую ткань можно отличить от других, в том числе и по характеру расположения клеток.

Особый интерес представляют стволовые клетки — иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Стволовые клетки способны асимметрично делиться, из-за чего при делении образуется клетка, подобная материнской (самовоспроизведение), а также новая клетка, которая способна дифференцироваться.

Стволовые клетки размножаются путём деления, как и все остальные клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления.

Вторая характерная особенность стволовых клеток заключается в том, что при их делении одна из дочерних клеток дифференцируется, а вторая остается стволовой. За счет этого стволовые клетки образуют самоподдерживающуюся популяцию.

Когда происходит созревание стволовых клеток, то они проходят несколько стадий. В результате в организме имеется ряд популяций стволовых клеток различной степени зрелости. В норме, чем более зрелой является клетка, тем меньше вероятность того, что она сможет превратиться в клетку другого типа.

ДНК в большинстве клеток одного организма (кроме половых), в том числе и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки кости и нервные клетки, различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов. Фактически, с осознанием существования зрелых и незрелых клеток был обнаружен новый уровень управления клетками. Геном у всех клеток идентичен, но режим работы, в котором он находится — различен.

В различных органах и тканях взрослого организма существуют частично созревшие стволовые клетки, готовые быстро дозреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками. Например, частично созревшие клетки мозга — это нейробласты, кости — остеобласты и так далее. Дифференцировку могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы цитокины. Например, есть сигнал (вещество), служащий признаком перенаселённости. Если клеток становится очень много, то этот сигнал сдерживает деление. В ответ на сигналы клетка может регулировать экспрессию генов.

Стволовых клеток в организме человека очень мало: