Клетка
Снаружи клетка окружена оболочкой, основу которой составляет плазматическая
мембрана, или плазмалемма (см. рис. 2), имеющая типичное строение и толщину
7,5 нм.
Клеточная оболочка выполняет важные и весьма разнообразные функции:
определяет и поддерживает форму клетки; защищает клетку от механических
воздействий проникновения повреждающих биологических агентов ; осуществляет
рецепцию многих молекулярных сигналов (например, гормонов); ограничивает
внутреннее содержимое клетки; регулирует обмен веществ между клеткой и
окружающей средой, обеспечивая постоянство внутриклеточного состава;
участвует в формировании межклеточных контактов и различного рода
специфических выпячивании цитоплазмы (микроворсинок, ресничек, жгутиков).
Углеродный компонент в мембране животных клеток называется гликокаликсом.
Обмен веществ между клеткой и окружающей ее средой происходит постоянно.
Механизмы транспорта веществ в клетку и из нее зависят от размеров
транспортируемых частиц. Малые молекулы и ионы транспортируются клеткой
непосредственно через мембрану в форме активного и пассивного транспорта.
В зависимости от вида и направления различают эндоцитоз и экзоцитоз.
Поглощение и выделение твердых и крупных частиц получило
соответственно названия фагоцитоз и обратный фагоцитоз, жидких или
растворенных частичек – пиноцитоз и обратный пиноцитоз.
Цитоплазма. Органоиды и включения.
Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки и состоит из
гиалоплазмы и находящихся в нем разнообразных внутриклеточных структур.
Гиалоплазма (матрикс) – это водный раствор неорганических и
органических веществ, способный изменять свою вязкость и находящиеся в
постоянном движении. Способность к движению или, течению цитоплазмы,
называют циклозом.
Матрикс – это активная среда, в которой протекают многие физические и
химические процессы и которая объединяет все элементы клетки в единую
систему.
Цитоплазматические структуры клетки представлены включениями и
органоидами. Включения – относительно непостоянные, встречающиеся в клетках
некоторых типов в определенные моменты жизнедеятельности, например, в
качестве запаса питательных веществ (зерна крахмала, белков, капли
гликогена) или продуктов подлежащих выделению из клетки. Органоиды –
постоянные и обязательные компоненты большинства клеток, имеющим
специфическую структуру и выполняющим жизненно важную функцию.
К мембранным органоидам эукариотической клетки относят
эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы, пластиды.
Эндоплазматическая сеть. Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена
многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют
собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. Эти
каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую
название эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Известны два ее
типа - гранулярная и гладкая. На мембранах каналов и полостей гранулярной
сети располагается множество мелких округлых телец - рибосом, которые
придают мембранам шероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети
не несут рибосом на своей поверхности.
Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций. Основная
функция гранулярной эндоплазматической сети - участие в синтезе белка,
который осуществляется в рибосомах.
На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и
углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются н каналах и полостях, а
затем транспортируются к различным органоидам клетки, где потребляются или
накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений.
Эндоплазматическая сеть связывает между собой основные органоиды клетки.
Аппарат Гольджи (см. рис. 4). Во многих клетках животных, например в
нервных, он имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клетках
растений и простейших аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами
серповидной или палочковидной формы. Строение этого органоида сходно в
клетках растительных и животных организмов, несмотря на разнообразие его
формы.
В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и
расположенные группами (по 5-10); крупные и мелкие пузырьки, расположенные
на концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс.
Аппарат Гольджи выполняет много важных функций. По каналам
эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической
деятельности клетки - белки, углеводы и жиры. Все эти вещества сначала
накапливаются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в
цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее
жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме.
Например, в клетках поджелудочной железы млекопитающих синтезируются
пищеварительные ферменты, которые накапливаются в полостях органоида. Затем
образуются пузырьки, наполненные ферментами. Они выводятся из клеток в
проток поджелудочной железы, откуда перетекают в полость кишечника. Еще
одна важная функция этого органоида заключается в том, что на его мембранах
происходит синтез жиров и углеводов (полисахаридов), которые используются в
клетке и которые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата
Гольджи происходят обновление и рост плазматической мембраны.
Митохондрии. В цитоплазме большинства клеток животных и растений
содержатся мелкие тельца (0,2-7 мкм) - митохондрии (греч. «митос» - нить,
«хондрион» - зерно, гранула).
Митохондрии хорошо видны в световой микроскоп, с помощью которого можно
рассмотреть их форму, расположение, сосчитать количество. Внутреннее
строение митохондрий изучено с помощью электронного микроскопа. Оболочка
митохондрии состоит из двух мембран - наружной и внутренней. Наружная
мембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внутренняя
мембрана, напротив, образует многочисленные складки, которые направлены в
полость митохондрии. Складки внутренней мембраны называют кристами (лат.
«криста» - гребень, вырост) Число крист неодинаково в митохондриях разных
клеток. Их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен, причем
особенно много крист в митохондриях активно функционирующих клеток,
например мышечных.
Митохондрии называют «силовыми станциями» клеток» так как их основная
функция - синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота
синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой
универсальный источник энергии, необходимый для осуществления процессов
жизнедеятельности клетки и целого организма.
Новые митохондрии образуются делением уже существующих в клетке
митохондрий.
Лизосомы. Представляют собой небольшие округлые тельца. От Цитоплазмы
каждая лизосома отграничена мембраной. Внутри лизосомы находятся ферменты,
расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
К пищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы, сливаются
с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль, внутри которой находится
пищевая частица, окруженная ферментами лизосом. Вещества, образовавшиеся в
результате переваривания пищевой частицы, поступают в цитоплазму и
используются клеткой.
Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы
участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток,
целых клеток и органов. Образование новых лизосом происходит в клетке
постоянно. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, как и всякие другие белки
синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Затем эти ферменты поступают по
каналам эндоплазматической сети к аппарату Гольджи, в полостях которого
формируются лизосомы. В таком виде лизосомы поступают в цитоплазму.
Пластиды. В цитоплазме клеток всех растений находятся пластиды. В
клетках животных пластиды отсутствуют. Различают три основных типа пластид:
зеленые - хлоропласты; красные, оранжевые и желтые - хромопласты;
бесцветные - лейкопласты.
Обязательными для большинства клеток являются также органоиды, не
имеющие мембранного строения. К ним относятся рибосомы, микрофиламенты,
микротрубочки, клеточный центр.
Рибосомы. Рибосомы обнаружены в клетках всех организмов. Это
микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Каждая рибосома
состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.
В одной клетке содержится много тысяч рибосом, они располагаются либо на
мембранах гранулярной эндоплазматической сети, либо свободно лежат в
цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК. Функция рибосом - это
синтез белка. Синтез белка - сложный процесс, который осуществляется не
одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков
объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой.
Синтезированные белки сначала накапливаются в каналах и полостях
эндоплазматической сети, а затем транспортируются к органоидам и участкам
клетки, где они потребляются. Эндоплазматическая сеть и рибосомы,
расположенные на ее мембранах, представляют собой единый аппарат биосинтеза
