Понятие ткани

Ткань — это устойчивый комплекс клеток, имеющих общее происхождение и сходное строение и выполняющих одинаковые функции.

Виды растительных тканей: основные, образовательные, механические, проводящие, покровные, выделительные.

Простые ткани — ткани, состоящие из одного вида клеток и выполняющие только основные функции (пример: ткани листа, молодого корня).

Сложные ткани — ткани, состоящие из различных по строению клеток, выполняющих, наряду с основными, некоторые дополнительные .функции (пример: клетки ксилемы выполняют проводящую и опорную функции).

Биология: ткани. Классификация

Схема разделения структур в соответствии с физиологическими задачами была разработана Габерландтом и Швенденером на рубеже XIX-XX веков. Растительные ткани представляют собой группы элементов, имеющих одинаковое происхождение, однородный состав и выполняющие одну задачу. Классификация структур проводится по разным критериям. Например, к растительным тканям относятся:

• Основные.
• Проводящие.
• Меристемы (образовательные).
• Покровные.
• Выделительные.
• Механические.

Если растительные ткани состоят из клеток, обладающих более-менее одинаковой структурой и задачами, то их называют простыми. Если элементы неодинаковы, то всю систему именуют комплексной, либо сложной. Типы растительной ткани той или иной категории разделяются, в свою очередь, на группы. К примеру, образовательные структуры включают в себя:

• Верхушечные.
• Боковые – вторичные (феллоген, камбий) и первичные (перицикл, прокамбий).
• Раневые.
• Вставочные.

Типы растительной ткани основного вида включают в себя запасающую и ассимиляционную паренхиму. Проводящими структурами считают флоэму (луб) и ксилему (древесину).

Покровные (пограничные) растительные ткани:

• Наружные: вторичные (перидерма), первичные (эпидерма), третичные (ритидом, или корка); веламен, ризодерма.
• Внутренние: экзо- и эндодерма, обкладочные клетки от проводящих пучков листьев.

Механические структуры (скелетные, опорные) разделены на склеренхиму (склереиды, волокна), колленхиму. И последней группой являются выделительные (секреторные) ткани растительного организма.

Основная ткань (паренхима)

♦Основная ткань (паренхима) — это ткань растений, обеспечивающая многообразные функции (см. ниже) и образованная крупными живыми клетками, среди которых располагаются различные специализированные ткани.

■ Продольные и поперечные размеры клеток паренхимы отличаются не более чем в два раза.

■ Основные функции паренхимы: фотосинтезирующая (ассимилирующая), запасающая, воздухоносная и др.

❖ Виды основной ткани: хлоренхима, запасающая паренхима, аэренхима, водоносная паренхима.

Хлоренхима (хлорофиллоносная, или ассимиляционная паренхима) — ткань растений, в клетках которой в большом количестве содержатся хлоропласты. Состоит из тонкостенных клеток; выполняет функцию фотосинтеза и образуется в зеленых листьях и приповерхностных слоях стеблей растений.

Запасающая паренхима — ткань, в клетках которой откладываются в твердом или растворенном виде запасные питательные вещества (крахмал, сахара, белки), впоследствии использующиеся растением в процессе его жизнедеятельности.

Аэренхима (или воздухоносная паренхима) — воздухоносная ткань растений, образованная клетками разной формы и имеющая хорошо развитые межклетники, по которым циркулируют газы; способствует снабжению растения кислородом или углекислым газом.

■ Аэренхима развивается в разных органах болотных и водных высших растений (кувшинок и др.) и обеспечивает у них нормальный газообмен в условиях пониженной аэрации.

Водоносная паренхима — особая ткань растений, образованная крупными клетками паренхимы, имеющими тонкие стенки и лишенными хлоропластов, в вакуолях которых содержатся слизистые вещества, удерживающие воду; способствует снабжению клеток растения водой.

■ Водоносная паренхима характерна для высших растений засушливых районов (кактусов, агав, алоэ и др.) и солончаков и обеспечивает у них нормальное водоснабжение в условиях длительного отсутствия влаги.

Образовательные ткани (меристемы)

❖ Образовательная ткань, или меристема, состоит из активно делящихся клеток с интенсивным обменом веществ и обеспечивает рост растения в течение всей его жизни за счет постоянного деления и образования новых клеток.

Особенности клеток образовательной ткани: клетки не дифференцированы, многогранны, плотно прилегают друг к другу, имеют тонкие стенки, крупное, расположенное в центре ядро, густую цитоплазму и небольшие вакуоли; могут делиться в разных направлениях. Одна часть клеток меристем постепенно дифференцируется, превращаясь в клетки различных постоянных тканей растения и формируя его тело, другая их часть задерживается на эмбриональной стадии развития в течение всей жизни растения.

❖ Виды меристем: ■ верхушечные (находятся на кончиках корней и верхушках стеблей); ■ вставочные (находятся у оснований цветоносных побегов и междоузлий однодольных растений); ■ боковые — камбий и др. (находятся внутри стеблей и корней); ■ раневые (формируются в любом органе растения, где возникло повреждение). Камбий — боковая образовательная ткань, за счет деления клеток которой происходит вторичное утолщение (рост в толщину) стеблей и корней голосеменных и двудольных растений.

Анатомия ткани человека: от однородных клеток к высокодифференцированному организму

Образование тканей, поддержание их формы и выполнение общих функций — сложный процесс, запрограммированный в организме молекулами ДНК. Именно благодаря генетической информации клетки способны к дифференцировке — биохимическому процессу, в результате которого изначально однородные единицы приобретают специфические особенности, позволяющие им впоследствии выполнять определённые функции. Благодаря этому процессу в организме появляются 4 вида тканей со схожей анатомией и физиологией.

Примечательно, что после дифференцировки клетки тканей сохраняют присущие им особенности даже в новой среде. Чтобы это доказать, в 1952 году специалисты Чикагского университета провели наглядное исследование, разделив клетки куриного эмбриона и культивировав их в специальных ферментах. В результате этого опыта образовались новые колонии, но при этом реакции и «поведение» клеток в новой структурной среде были типичными для конкретного вида ткани, из которой они изначально произошли.

Чтобы понять, как взаимодействуют клетки в человеческом организме, рассмотрим анатомию тканей более подробно.

Эпителий

Эпителиальная ткань образует наружные покровы организма — кожу и слизистые оболочки, выстилает внутренние полости органов и участвует в формировании желёз. Эпителиальные клетки плотно прилегают друг к другу, сплетаясь в единую прочную структуру. Между ними практически не присутствует межклеточное вещество. Такое строение позволяет эпителию справляться с возложенными на него функциями, среди которых:

• защита внутренней среды организма от разрушительных факторов, действующих извне;
• разграничение органов и их полостей, поддержание их формы и структуры;
• выработка специальных жидкостей организма: слюны, некоторых ферментов и гормонов;
• участие в обменных процессах, в том числе всасывание определённых молекул из окружающей среды и выделение продуктов распада.

Благодаря особой структуре эпителиальные ткани способны к быстрой регенерации. Даже при серьёзном повреждении они постепенно восстанавливаются, образуя колонии новых клеток в травмированных местах.

Особенности анатомии эпителиальной ткани позволяют разделить её на два подвида:

1. Железистый эпителий образует железы внешней и внутренней секреции. Ткани этого типа присутствуют в щитовидной, слёзных, слюнных железах. Благодаря им осуществляется секреция определённых гормонов и ферментов, поддерживающих баланс внутри организма.
2. Поверхностный эпителий — это наружные покровы организма, а также выстилка полостей внутренних органов. В зависимости от анатомических особенностей, он может быть однослойным и многослойным, ороговевающим и неороговевающим. Эпителий, способный к ороговению, присутствует только на поверхности кожи и называется эпидермальным слоем. Неороговевающий, в свою очередь, выступает слизистым барьером.

Кроме того, эпителий классифицируется по типу клеток, присутствующих в его составе. Исходя из этого критерия, выделяют кубический, плоский, ресничный, цилиндрический и другие подтипы.

Соединительная ткань

Название этого типа тканей отражает её суть и функциональные особенности. Соединительная ткань включает разнообразные клеточные структуры и большое количество межклеточного вещества, состоящего из аморфной массы, коллагеновых, белковых и эластиновых волокон. Такое строение позволяет ей заполнять все имеющиеся промежутки между функциональными единицами организма — органами и другими тканями. Также она может выполнять питательную, защитную, опорную, пластическую, транспортную и другие функции в зависимости от расположения.

Соединительной тканью представлено более 50 % от общей массы человека. В зависимости от анатомического расположения её классифицируют на следующие виды:

• собственно соединительные ткани: плотная и рыхлая, ретикулярная и жировая;
• скелетные образования;
• трофические жидкости внутренней среды.

Плотная волокнистая ткань содержит высокий процент коллагена и эластина, благодаря чему способна сохранять текущую форму. Из неё образуются сухожилия, связки, фасции мышечных волокон и надкостница (поверхностный слой костей). Рыхлая ткань, напротив, включает высокий процент аморфного вещества, поэтому способна заполнять собой любое необходимое пространство. Совместно с плотной тканью она формирует дерму кожи и оболочку кровеносных сосудов.

Ретикулярная ткань похожа на своеобразную сеть из отростчатых клеток и волокон. Она занимает ключевое место в процессах кроветворения и совместно с плотной и рыхлой соединительной тканью образует печень, красный костный мозг, селезёнку и лимфатические узлы.

Жировая ткань также относится к соединительной. Адипоциты — жировые клетки — выстилают внутренние органы, обеспечивая дополнительную амортизацию между ними. Кроме того, жировая ткань присутствует в подкожной клетчатке и выполняет депонирующую функцию, сохраняя жиры для последующего расщепления в условиях дефицита энергетических ресурсов.

Скелетные образования, представленные соединительной тканью, образуют костные и хрящевые структуры. Костная ткань более плотная, поскольку её межклеточное вещество содержит до 70 % минеральных солей. Благодаря этому кости скелета отличаются высокой прочностью и устойчивостью. Хрящевая ткань более гибкая, поскольку в её составе превалируют эластиновые и коллагеновые волокна. Из неё образуются суставные поверхности, кольца, поддерживающие форму дыхательных путей, ушная раковина и другие хрящи человеческого организма.

Мышечная ткань

К группе мышц относятся волокна, способные реагировать на возбуждение, сокращаться и расслабляться в зависимости от обстоятельств. Каждая отдельная группа мышц имеет определённую, чаще вытянутую, форму и отделена от других специальной сумкой — фасцией. Благодаря их ритмичному последовательному сокращению тело человека способно принимать любую допустимую позу и передвигаться в пространстве. Кроме того, мышечная ткань обеспечивает сокращение стенок некоторых внутренних органов, включая сердце, тем самым поддерживая выполнение многих жизненно важных функций.

Как и другие виды тканей, мышечная имеет свою классификацию:

• Гладкие мышцы — миоциты — сокращаются непроизвольно и ритмично. Они составляют основу полых внутренних органов и сосудов — артерий, пищевода, мочевого пузыря и т. д.
• Поперечнополосатая мускулатура образует скелетные и мимические мышцы, диафрагму, гортань, язык и мышцы рта. Отдельной её разновидностью служит сердечная мышечная ткань: хотя она и относится к поперечнополосатой, каждая отдельная клетка миокарда имеет 1–2 ядра в отличие от типичных многоядерных клеток других мышц этой подгруппы.

Нервная ткань

Нервные волокна являются связующим звеном между различными частями организма и окружающей средой, благодаря чему вся анатомическая система работает слаженно и синхронно. Они способны реагировать на возбуждение и проводить нервные импульсы за считанные доли секунд, обеспечивая молниеносную реакцию человека на изменения, происходящие внутри него или действующие извне.

Отдельные клетки нервной системы (нейроны) сплетаются в единую сеть, распространяющуюся на весь организм, посредством отростков двух типов — дендритов и аксонов. Дендриты принимают нервный импульс и передают его к телу нейрона, а аксоны, наоборот, испускают его другим клеткам. Этот процесс происходит мгновенно, благодаря чему возникший импульс быстро достигает конечной цели.

В зависимости от влияния, которое оказывают нейроны на конечную цель, они делятся на несколько видов:

• возбуждающие клетки выделяют медиатор, провоцирующий возбуждение;
• тормозящие нейроны синтезируют медиатор торможения;
• нейросекреторные способны выделять в кровяное русло гормоны.

Небольшие щелевидные промежутки между нейронами заполняет нейроглия — межклеточное вещество нервной ткани. Она выполняет питательную, защитную и изоляционную функцию по отношению к структурным единицам ткани.

Механические ткани

❖ Механические ткани — ткани, придающие прочность растению и образованные клетками, имеющими сильно утолщенные и одре-весневевшие оболочки и тесно примыкающими друг к другу.

■ Механические ткани образуют каркас растения, который заполняется мягкими и тонкостенными клетками остальных тканей. Виды механической ткани: колленхима и склеренхима.

❖ Колленхима образована живыми паренхимными клетками с неравномерно утолщенными, легко растягивающимися оболочками, не препятствующими росту клеток, что способствует укреплению молодых растущих органов растения.

■ Колленхима располагается под эпидермисом молодого стебля и черешков листьев и окаймляет жилки в листьях двудольных.

❖ Склеренхима образована вытянутыми (прозенхимными) толстостенными клетками с отмершим на ранних стадиях содержимым и равномерно утолщенными, одревесневшими, прочными оболочками.

■ Склеренхима образует каркас наземных растений и их вегетативных органов. Типы склеренхимных клеток: волокна и склереиды.

Волокна — это длинные тонкие клетки, обычно собранные в тяжи или пучки (примеры: лубяные и древесинные волокна).

Склереиды представляют собой округлые мертвые клетки с очень толстыми одревесневшими оболочками.

■ Из склереид образуются семенная кожура, скорлупа орехов, косточки (вишни, сливы, персика и др.) и т.п.

Эпителиальная

Это такие виды тканей, клетки которых плотно прилегают друг к другу. Они могут иметь разнообразную форму, но всегда расположены близко. Все различные виды тканей данной группы имеют сходство и в том, что межклеточного вещества в них мало. Оно в основном представлено в виде жидкости, в некоторых случаях его может и не быть. Это виды тканей организма, которые обеспечивают его защиту, а также выполняют секреторную функцию.

Данная группа объединяет несколько разновидностей. Это плоский, цилиндрический, кубический, сенсорный, реснитчатый и железистый эпителий. Из названия каждого можно понять, из клеток какой формы они состоят. Разного типы эпителиальные ткани отличаются и своим расположением в организме. Так, плоский выстилает полости верхних органов пищеварительного тракта — ротовой полости и пищевода. Цилиндрический эпителий находится в желудке и кишечнике. Кубический можно найти в почечных канальцах. Сенсорный выстилает полость носа, на нем находятся специальные ворсинки, обеспечивающие восприятие запахов. Клетки реснитчатого эпителия, как понятно из его названия, обладают цитоплазматическими ресничками. Данная разновидность ткани выстилает дыхательные пути, которые находятся ниже носовой полости. Реснички, которые имеет каждая клетка, выполняют очистительную функцию — они в некоторой степени фильтруют воздух, который проходит по органам, укрытым этим видом эпителия. И последняя разновидность данной группы тканей — железистый эпителий. Его клетки выполняют секреторную функцию. Они находятся в железах, а также в полости некоторых органов, таких как желудок. Клетки данного вида эпителия вырабатывают гормоны, ушную серу, желудочный сок, молоко, кожное сало и многие другие вещества.

Проводящие ткани

Проводящие ткани — это ткани, обеспечивающие передвижение воды и питательных веществ по растению.

Виды проводящих тканей: — ксилема обеспечивает восходящий ток; — флоэма обеспечивает нисходящий ток;

❖ Ксилема — сложная проводящая ткань растений, выполняющая проводящую (обеспечивает транспорт воды и минеральных веществ от корней к листьям) и механическую функции. В состав ксилемы входят трахеиды или сосуды, паренхимные клетки и клетки механической ткани.

Трахеиды — отдельные вытянутые мертвые (одревесневшие) клетки с утолщенными оболочками и скошенными концами, имеющими поры, через которые вода и растворенные в ней вещества проникают из одной трахеиды в другую. Имеются у голосеменных, папоротников, хвощей и плаунов.

Сосуды — сплошные длинные полые трубки, образованные из мертвых клеток, между которыми разрушены поперечные перегородки. Имеются только у покрытосеменных растений. По сосудам вода с растворенными в ней минеральными солями перемещается от корней к другим органам растения.

❖ Флоэма — сложная (комплексная) проводящая ткань высших растений, состоящая из собственно проводящих элементов ситовидных клеток и клеток-спутниц, а также клеток механической и основной ткани.

■ Основная функция флоэмы — транспорт органических продуктов фотосинтеза от листьев к другим органам (нисходящий ток).

Ситовидные трубки — ряд расположенных друг за другом в флоэме и проходящих по всей длине растения вытянутых живых клеток (члеников), в которых отсутствуют ядра, цитоплазма прилегает к стенкам клеток в виде тонкого слоя, а поперечные перегородки имеют сквозные округлые отверстия (наподобие сита), через которые растворы органических веществ проникают из одной клетки в другую.

Клетки-спутницы — типичные по строению растительные клетки, залегающие рядом с ситовидными трубками и способствующие передвижению по ним органических веществ. У голосеменных клетки-спутницы отсутствуют.

■ Ксилема и флоэма тесно взаимодействуют друг с другом и обычно образуют в органах растения особые тканевые комплексы — проводящие пучки.

Древесина — вторичная ксилема; ежегодно нарастающий и составляющий основную часть ствола дерева комплекс проводящей (сосуды), механической (древесные волокна) и основной тканей, расположенных внутрь от камбия.

■ Древесина является опорой стебля дерева и служит для проведения воды и минеральных солей от его корней к листьям.

Строение растительных тканей: эпидерма

В ее состав, как правило, входит один слой сомкнутых структурных элементов. При этом межклеточное пространство отсутствует. Эпидерма достаточно легко снимается и представляет собой прозрачную тонкую пленку. Это живая ткань, включающая в себя постепенный слой протопласта с ядром и лейкопластами, крупной вакуолью. Последняя занимает практически всю клетку. Наружная стенка структурных элементов эпидермы более утолщенная, а внутренние и боковые – тонкие. Последние имеют поры. Основной задачей эпидермы является регуляция транспирации и газообмена. Осуществляется она в большей степени через устьица. Неорганические соединения и вода проникают сквозь поры. У разных растений клетки эпидермы отличаются размерами и формой. Многие однодольные культуры имеют структурные элементы, вытянутые в длину. Большинство двудольных насаждений обладают извилистыми боковыми стенками. Это повышает плотность их соединения друг с другом. Строение эпидермиса в верхней и нижней части листа различно. Снизу больше устьиц, чем сверху. У водных растений с листьями, плавающими на поверхности (кувшинки, кубышки), есть свои особенности. У них устьица присутствуют только на верхней части пластинки. А вот у растений, полностью погруженных в воду, данные формирования отсутствуют.

Покровные ткани

❖ Покровные ткани — ткани, покрывающие тело растения снаружи и защищающие его от неблагоприятных внешних воздействий.

■ Виды покровной ткани: эпидерма, пробка, корка, риюдерма.

❖ Кора — совокупность тканей многолетних растений, расположенных в их стеблях и корнях снаружи от камбия.

■ Кора состоит из эпидермы, пробки, лубяных волокон (механической ткани коры) и ситовидных трубок (которые выполняют проводящую функцию).

❖ Эпидерма — покровная ткань, кожица, состоящая из одного слоя плотно расположенных клеток, имеющих утолщенные наружные стенки. Снаружи клетки эпидермиса покрыты кутикулой и — нередко — многочисленными волосками и восковым налетом, защищающими растение от излишних потерь воды.

■ Эпидермой покрыты однолетние стебли и листья растений.

Кутикула — особая пленка, состоящая из жироподобных веществ, вырабатываемых клетками эпидермиса.

Устьице — своеобразный клапан в эпидермисе, представляющий собой щелевидное отверстие, ограниченное с обеих сторон двумя клетками бобовидной формы (их называют замыкающими), которые могут изменять свою форму и тем самым регулировать ширину устьичного отверстия.

■ Функции устьиц: осуществление газообмена между растительным организмом и внешней средой и испарение воды растением (транспирация).

Пробка (перидерма) — вторичная покровная ткань у стеблей и корней многолетних двудольных и голосеменных растений, со временем заменяющая эпидерму и состоящая из нескольких слоев отмерших клеток.

■ Пробка образуется из боковой образовательной ткани — пробкового камбия. Оболочки клеток этой ткани содержат особое вещество суберин, не пропускающее воду и воздух, вследствие чего клетки постепенно отмирают и заполняются воздухом, предохраняя растения от неблагоприятных воздействий среды.

■ Газообмен и испарение воды через пробку обеспечивается за счет образования в ней чечевичек — разрывов, заполненных рыхло расположенными клетками и имеющих вид небольших бугорков.

Корка — наружный слой коры, формирующийся в течение многих лет защитный слой тканей на стеблях и корнях древесных растений, образующийся в результате ежегодного наращивания отдельных слоев пробки.

Луб — вторичная флоэма древесных растений, внутренний слой их коры, представляющий собой комплекс проводящей (ситовидные трубки), механической (лубяные волокна) и основной (лубяная паренхима) тканей, расположенных кнаружи от камбия.

■ Функция луба — проведение растворов органических веществ (углеводов) от листьев к корням.

Лубяные волокна — механическая ткань стебля растения, представляющая собой клетки с разрушенным содержимым и одревесневевшими клеточными стенками.

❖ Ризодерма (эпиблема) — первичная покровная ткань корня, формирующаяся вблизи конуса нарастания и несущая корневые волоски.

■ Функция ризодермы — активное поглощение веществ из почвенного раствора.