В биологии ткань представляет собой совокупность схожих клеток и их внеклеточного матрикса одного и того же эмбрионального происхождения, которые вместе выполняют определенную функцию. [1] [2] Ткани занимают биологический организационный уровень между клетками и полным органом . Соответственно, органы образуются путем функционального объединения множества тканей. [3]
Биологические организмы следуют этой иерархии :
Клетки < Ткань < Орган < Система органов < Организм
Английское слово «tissue» происходит от французского слова « tissu », причастия прошедшего времени глагола tisser, «ткать».
Изучение тканей известно как гистология или, в связи с болезнью, как гистопатология . Ксавье Биша считается «отцом гистологии». Гистология растений изучается как в анатомии, так и в физиологии растений . Классическими инструментами для изучения тканей являются парафиновый блок , в который помещается ткань, а затем делается срез, гистологическое окрашивание и оптический микроскоп . Развитие электронной микроскопии , иммунофлуоресценции и использование замороженных срезов тканей улучшило детализацию, которую можно наблюдать в тканях. С помощью этих инструментов можно исследовать классические проявления тканей в норме и при болезни , что позволяет значительно улучшить медицинскую диагностику и прогноз .
В анатомии растений ткани в целом подразделяются на три тканевые системы: эпидермис , основную ткань и сосудистую ткань .
Растительные ткани также можно разделить на два типа:
Меристематическая ткань состоит из активно делящихся клеток и приводит к увеличению длины и толщины растения. Первичный рост растения происходит только в определенных определенных областях, таких как кончики стеблей или корней. Именно в этих областях присутствует меристематическая ткань. Клетки этого типа ткани имеют приблизительно сферическую или многогранную или прямоугольную форму, с тонкими клеточными стенками . Новые клетки, производимые меристемой, изначально являются клетками самой меристемы, но по мере роста и созревания новых клеток их характеристики медленно меняются, и они становятся дифференцированными как компоненты меристематической ткани, классифицируясь как:
Существует два типа меристематических тканей
1.Первичная меристема.
2.Вторичная меристема.
Клетки меристематической ткани сходны по строению и имеют тонкую и эластичную первичную клеточную стенку, состоящую из целлюлозы . Они компактно расположены без межклеточных пространств между ними. Каждая клетка содержит плотную цитоплазму и заметное клеточное ядро . Плотная протоплазма меристематических клеток содержит очень мало вакуолей . Обычно меристематические клетки имеют овальную, многоугольную или прямоугольную форму.
Клетки меристематической ткани имеют крупное ядро с небольшими вакуолями или без них, поскольку им не нужно ничего хранить, в отличие от их функции размножения и увеличения толщины и длины растения, без межклеточного пространства.
Постоянные ткани можно определить как группу живых или мертвых клеток, образованных меристематическими тканями, которые утратили способность делиться и постоянно находятся в фиксированных положениях в организме растения. Меристематические ткани, которые выполняют определенную роль, теряют способность делиться. Этот процесс принятия постоянной формы, размера и функции называется клеточной дифференциацией . Клетки меристематических тканей дифференцируются, образуя различные типы постоянных тканей. Существует 2 типа постоянных тканей:
Простая постоянная ткань — это группа клеток, которые схожи по происхождению, структуре и функциям. Они бывают трех типов:
Паренхима (греч. para – «рядом»; enchyma– infusion – «ткань») – основная часть вещества. У растений она состоит из относительно неспециализированных живых клеток с тонкими клеточными стенками, которые обычно неплотно упакованы, так что между клетками этой ткани находятся межклеточные пространства. Они, как правило, изодиаметричны по форме. Они содержат небольшое количество вакуолей или иногда вообще не содержат вакуолей. Даже если они содержат вакуоли, вакуоль намного меньше, чем у обычных животных клеток. Эта ткань обеспечивает поддержку растениям, а также хранит пищу. Хлоренхима – это особый тип паренхимы, которая содержит хлорофилл и осуществляет фотосинтез. У водных растений ткани аэренхимы или большие воздушные полости обеспечивают поддержку плавания на воде, делая их плавучими. Клетки паренхимы, называемые идиобластами, содержат метаболические отходы. В этой клетке также присутствуют веретенообразные волокна, поддерживающие их, известные как прозенхима, сочная паренхима, также отмеченная. У ксерофитов паренхимные ткани запасают воду.
Колленхима (греч. Colla — смола, enchyma — настой) — живая ткань первичного тела, похожая на паренхиму . Клетки тонкостенные, но имеют утолщения из целлюлозы , воды и пектиновых веществ ( пектоцеллюлоза ) в углах, где соединяется ряд клеток. Эта ткань придает растению прочность на разрыв, а клетки расположены компактно и имеют очень мало межклеточных пространств. Она встречается в основном в гиподерме стеблей и листьев. Она отсутствует у однодольных растений и в корнях.
Колленхимная ткань выполняет функцию опорной ткани в стеблях молодых растений. Она обеспечивает механическую поддержку, эластичность и прочность на разрыв телу растения. Она помогает в производстве сахара и хранении его в виде крахмала. Она присутствует на краю листьев и противостоит разрывающему эффекту ветра.
Склеренхима (греч. Sclerous означает твердый, а enchyma означает вливание) состоит из толстостенных, мертвых клеток, а протоплазма незначительна. Эти клетки имеют твердые и чрезвычайно толстые вторичные стенки из-за равномерного распределения и высокой секреции лигнина и выполняют функцию обеспечения механической поддержки. У них нет межклеточных пространств между ними. Отложение лигнина настолько толстое, что стенки клеток становятся более прочными, жесткими и непроницаемыми для воды, которые также известны как каменные клетки или склереиды. Эти ткани в основном бывают двух типов: волокна склеренхимы и склереиды. Клетки волокон склеренхимы имеют узкий просвет и являются длинными, узкими и одноклеточными. Волокна представляют собой удлиненные клетки, которые являются прочными и гибкими, часто используются в канатах. Склереиды имеют чрезвычайно толстые клеточные стенки и являются хрупкими, и встречаются в скорлупе орехов и бобовых.
Вся поверхность растения состоит из одного слоя клеток, называемых эпидермисом или поверхностной тканью. Вся поверхность растения имеет этот внешний слой эпидермиса. Поэтому его также называют поверхностной тканью. Большинство эпидермальных клеток относительно плоские. Внешние и боковые стенки клетки часто толще внутренних стенок. Клетки образуют сплошной слой без межклеточных пространств. Он защищает все части растения. Внешний эпидермис покрыт воскообразным толстым слоем, называемым кутином, который предотвращает потерю воды. Эпидермис также состоит из устьиц (единственное число: стома), которые помогают в транспирации .
Сложная постоянная ткань состоит из более чем одного типа клеток, имеющих общее происхождение, которые работают вместе как единое целое. Сложные ткани в основном занимаются транспортировкой минеральных питательных веществ, органических растворов (пищевых материалов) и воды. Вот почему она также известна как проводящая и сосудистая ткань. Распространенными типами сложной постоянной ткани являются:
Ксилема и флоэма вместе образуют сосудистые пучки.
Ксилема (греч. xylos = дерево) служит главной проводящей тканью сосудистых растений. Она отвечает за проведение воды и неорганических растворов. Ксилема состоит из четырех видов клеток:
.jpg/1280px-Xylem_rays_(Tilia_Americana).jpg)
Ткань ксилемы организована в виде трубки вдоль главных осей стеблей и корней. Она состоит из комбинации паренхимных клеток, волокон, сосудов, трахеид и лучевых клеток. Более длинные трубки состоят из отдельных клеток — трахеид, в то время как сосудистые элементы открыты на каждом конце. Внутри могут быть полосы материала стенки, простирающиеся через открытое пространство. Эти клетки соединены конец к концу, образуя длинные трубки. Сосудистые элементы и трахеиды мертвы в зрелом возрасте. Трахеиды имеют толстые вторичные клеточные стенки и сужаются на концах. У них нет конечных отверстий, таких как сосуды. Концы перекрывают друг друга, при этом присутствуют пары ямок. Пары ямок позволяют воде проходить из клетки в клетку.
Хотя большая часть проводимости в ксилемной ткани вертикальная, боковая проводимость вдоль диаметра стебля осуществляется с помощью лучей. [ необходима цитата ] Лучи представляют собой горизонтальные ряды долгоживущих паренхимных клеток, которые возникают из сосудистого камбия.
Флоэма состоит из:
Флоэма является не менее важной растительной тканью, поскольку она также является частью «водопроводной системы» растения. В первую очередь флоэма переносит растворенные пищевые вещества по всему растению. Эта проводящая система состоит из члена ситовидной трубки и сопутствующих клеток, которые не имеют вторичных стенок. Родительские клетки сосудистого камбия производят как ксилему, так и флоэму. Обычно это также включает волокна, паренхиму и лучевые клетки. Ситовидные трубки образуются из членов ситовидной трубки, уложенных конец к концу. Концевые стенки, в отличие от членов сосудов в ксилеме, не имеют отверстий. Однако концевые стенки заполнены небольшими порами, через которые цитоплазма распространяется от клетки к клетке. Эти пористые соединения называются ситовидными пластинками. Несмотря на то, что их цитоплазма активно участвует в проведении пищевых материалов, члены ситовидных трубок не имеют ядер в зрелом возрасте. Именно сопутствующие клетки, которые располагаются между членами ситовидной трубки, функционируют каким-то образом, обеспечивая проведение пищи. Живые члены ситовидной трубки содержат полимер, называемый каллозой, углеводный полимер, образующий каллусную подушечку/каллус, бесцветное вещество, покрывающее ситовидную пластинку. Каллоза остается в растворе до тех пор, пока содержимое клетки находится под давлением. Флоэма транспортирует пищу и материалы в растениях вверх и вниз по мере необходимости.
Ткани животных сгруппированы в четыре основных типа: соединительные , мышечные , нервные и эпителиальные . [4] Совокупности тканей, объединенных в блоки для выполнения общей функции, составляют органы. Хотя большинство животных, как правило, можно считать содержащими четыре типа тканей, проявление этих тканей может различаться в зависимости от типа организма. Например, происхождение клеток, составляющих определенный тип ткани, может различаться в ходе развития для разных классификаций животных. Ткань впервые появилась в диплобластах , но современные формы появились только в триплобластах .
Эпителий у всех животных происходит из эктодермы и энтодермы (или их предшественника у губок ), с небольшим вкладом мезодермы , образующей эндотелий , специализированный тип эпителия, который составляет сосудистую сеть . Напротив, настоящая эпителиальная ткань присутствует только в одном слое клеток, удерживаемых вместе с помощью закупоривающих соединений, называемых плотными соединениями , для создания избирательно проницаемого барьера. Эта ткань покрывает все поверхности организма, которые контактируют с внешней средой, такие как кожа , дыхательные пути и пищеварительный тракт. Она выполняет функции защиты, секреции и абсорбции и отделена от других тканей ниже базальной пластинкой .
Соединительная и мышечная ткани происходят из мезодермы. Нервная ткань происходит из эктодермы.
Эпителиальные ткани образованы клетками, которые покрывают поверхности органов, такие как поверхность кожи , дыхательных путей , поверхности мягких органов, репродуктивного тракта и внутреннюю оболочку пищеварительного тракта . Клетки, составляющие эпителиальный слой, связаны полупроницаемыми, плотными соединениями ; следовательно, эта ткань обеспечивает барьер между внешней средой и органом, который она покрывает. В дополнение к этой защитной функции эпителиальная ткань также может быть специализирована для выполнения функций секреции , выделения и абсорбции . Эпителиальная ткань помогает защищать органы от микроорганизмов, травм и потери жидкости.
Функции эпителиальной ткани:
Существует много видов эпителия, и номенклатура несколько изменчива. Большинство схем классификации объединяют описание формы клеток в верхнем слое эпителия со словом, обозначающим количество слоев: либо простой (один слой клеток), либо стратифицированный (несколько слоев клеток). Однако в системе классификации могут быть описаны и другие клеточные особенности, такие как реснички. Некоторые распространенные виды эпителия перечислены ниже:
Соединительные ткани состоят из клеток, разделенных неживым материалом, который называется внеклеточным матриксом . Этот матрикс может быть жидким или жестким. Например, кровь содержит плазму в качестве своего матрикса, а матрикс кости жесткий. Соединительная ткань придает форму органам и удерживает их на месте. Кровь, кость, сухожилия, связки, жировая и ареолярная ткани являются примерами соединительных тканей. Один из методов классификации соединительных тканей заключается в их разделении на три типа: волокнистая соединительная ткань, скелетная соединительная ткань и жидкая соединительная ткань.
Мышечные клетки (миоциты) образуют активную сократительную ткань тела. Мышечная ткань функционирует для создания силы и вызывает движение, либо локомоцию , либо движение во внутренних органах. Мышца состоит из сократительных нитей и делится на три основных типа: гладкие мышцы , скелетные мышцы и сердечные мышцы . Гладкие мышцы не имеют исчерченности при микроскопическом исследовании. Они сокращаются медленно, но сохраняют сократимость в широком диапазоне длин растяжения. Они обнаружены в таких органах, как щупальца актинии и стенка тела морских огурцов . Скелетные мышцы сокращаются быстро, но имеют ограниченный диапазон растяжения. Они обнаружены в движении придатков и челюстей. Косополосатая мышца занимает промежуточное положение между двумя другими. Нити расположены в шахматном порядке, и это тип мышц, обнаруженных у дождевых червей , которые могут медленно растягиваться или совершать быстрые сокращения. [5] У высших животных поперечнополосатые мышцы встречаются в пучках, прикрепленных к кости для обеспечения движения, и часто расположены в антагонистических наборах. Гладкие мышцы находятся в стенках матки , мочевого пузыря , кишечника , желудка , пищевода , дыхательных путей и кровеносных сосудов . Сердечная мышца находится только в сердце , позволяя ему сокращаться и перекачивать кровь по телу.
Клетки, составляющие центральную нервную систему и периферическую нервную систему , классифицируются как нервная (или нервная) ткань. В центральной нервной системе нервные ткани образуют головной и спинной мозг . В периферической нервной системе нервные ткани образуют черепные нервы и спинномозговые нервы , включая двигательные нейроны .
Минерализованные ткани — это биологические ткани, которые включают минералы в мягкие матрицы. Такие ткани могут быть обнаружены как у растений, так и у животных.
Ксавье Биша ввел слово «ткань» в изучение анатомии в 1801 году. [6] Он был «первым, кто предположил, что ткань является центральным элементом в анатомии человека , и он рассматривал органы как наборы часто разрозненных тканей, а не как сущности сами по себе». [7] Хотя он работал без микроскопа , Биша различал 21 тип элементарных тканей, из которых состоят органы человеческого тела, [8] число которых позже сократили другие авторы.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of September 2024 (link)
Медиа, связанные с биологическими тканями на Wikimedia Commons