Клеточная инженерия
в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы. Они
проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны. Во
внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клетке. Транспорт веществ-
одна из главных функций плазматической мембраны. Через плазматическую
мембрану из клети выводятся продукты обмена, а также вещества,
синтезированные в клетке. К числу их относятся разнообразные белки,
углеводы, гормоны, которые вырабатываются в клетках различных желез и
выводятся во внеклеточную среду в форме мелких капель.
Клетки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани
(эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической
мембраной. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может
образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую
прочность.
Соединение клеток растений обеспечивается путем образования тонких
каналов, которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической
мембраной. По таким каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной
клетки в другую поступают питательные вещества, ионы, углеводы и другие
соединения.
На поверхности многих клеток животных, например, различных эпителиев,
находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической
мембраной, - микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится
на поверхности клеток кишечника, где происходит интенсивное переваривание и
всасывание переваренной пищи.
Фагоцитоз. Крупные молекулы органических веществ, например белков и
полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцита
(греч. “фагео” - пожирать). В фагоците непосредственное участие принимает
плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается
с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует
углубление и окружает частицу, которая в “мембранной упаковке” погружается
внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль и в ней перевариваются
поступившие в клетку органические вещества.
Цитоплазма. Отграниченная от внешней среды плазматической мембраной,
цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В
цитоплазму эукариотических клеток располагаются ядро и различные органоиды.
Ядро располагается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и
разнообразные включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также
мельчайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки. В составе основного
вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают основные
процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды,
обеспечивает их взаимодействие, деятельность клетки как единой целостной
живой системы.
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 в 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.
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
и транспортировки белков.
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.
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.
Хлоропласт. Эти органоиды содержатся в клетках листьев и других зеленых
органов растений, а также у разнообразных водорослей. Размеры хлоропластов
4-6 мкм, наиболее часто они имеют овальную форму. У высших растений в одной
клетке обычно бывает несколько десятков хлоропластов. Зеленый цвет
хлоропластов зависит от содержания в них пигмента хлорофилла. Хлоропласт -
основной органоид клеток растений, в котором происходит фотосинтез, т. е.
образование органических веществ (углеводов) из неорганических (СО2 и Н2О)
при использовании энергии солнечного света.
По строению хлоропласты сходны с митохондриями. От цитоплазмы хлоропласт
отграничен двумя мембранами - наружной и внутренней. Наружная мембрана
гладкая, без складок и выростов, а внутренняя образует много складчатых
выростов, направленных внутрь хлоропласта. Поэтому внутри хлоропласта
сосредоточено большое количество мембран, образующих особые структуры -
граны. Они сложены наподобие стопки монет.
В мембранах гран располагаются молекулы хлорофилла, потому именно здесь
происходит фотосинтез. В хлоропластах синтезируется и АТФ. Между
внутренними мембранами хлоропласта содержатся ДНК, РНК и рибосомы.
Следовательно, в хлоропластах, так же как и в митохондриях, происходит
синтез белка, необходимого для деятельности этих органоидов. Хлоропласты
размножаются делением.
Хромопласты находятся в цитоплазме клеток разных частей растений: в
цветках, плодах, стеблях, листьях. Присутствием хромопластов объясняется
желтая, оранжевая и красная окраска венчиков цветков, плодов, осенних
листьев.
Лейкопласты. находятся в цитоплазме клеток неокрашенных частей растений,
например в стеблях, корнях, клубнях. Форма лейкопластов разнообразна.
Хлоропласты, хромопласты и лейкопласты способны клетка взаимному
переходу. Так при созревании плодов или изменении окраски листьев осенью
хлоропласты превращаются в хромопласты, а лейкопласты могут превращаться в
хлоропласты, например, при позеленении клубней картофеля.
Аппарат Гольджи. Во многих клетках животных, например в нервных, он имеет
форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клетках растений и
