Клетка

Крупные и мелкие пузырьки, замыкающие концевые отделы трубочек.

Все три компонента аппарата Гольджи взаимосвязаны друг с другом и

могут возникать друг из друга.

Согласно электронномикроскопическим данным, мембранам всех трех

компонентов свойственно такое же трехслойное строение, как и наружной

цитоплазматической мембране и мембранам эндоплазматической сети.

В состав мембран аппарата Гольджи входят липиды, или, точнее,

фосфолипиды и белки. Следовательно, в мембранах его содержится тот же

белково-липидный комплекс, что и в мембранах других клеточных органоидов. В

элементах комплекса Гольджи обнаружены ферменты и среди них ферменты,

связанные с синтезом полисахаридов и липидов.

Структуры аппарата Гольджи накапливают либо уже готовые, либо почти

готовые продукты деятельности клеток.

Формирование и накапливание секреторных гранул – это основная, очень

важная, но не единственная функция аппарата Гольджи.

При делении клеток часть аппарата Гольджи из материнской клетки

передается в дочернюю. Этот клеточный органоид представляет поэтому

преемственную структуру, и при делении обычно материал его распределяется

поровну между материнской и дочерней клетками. Возможность образования

аппарата Гольджи заново не доказана.

Лизосомы. Лизосомы были открыты в 1955 году при исследовании клеток

печени крысы биохимическими методами. Открытие лизосом связано с работами

Де-Дюва.

Лизосомы представляют собой небольшие округлые частицы,

располагающиеся в цитоплазме. Каждая лизосома ограничена плотной мембраной,

внутри которой заключено свыше 12 гидролитических ферментов, имеющих

наибольшую активность в кислой среде. Мембрана лизосомы имеет типичное

трехслойное строение. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, способны

расщеплять важные в биологическом отношении соединения, т. е. белки,

нуклеиновые кислоты, полисахариды. Эти вещества поступают в клетку в

качестве пищи путем фагоцитоза и пиноцитоза, и лизосомы принимают активное

участие в их расщеплении, или лизисе. Отсюда происходит и название самого

органоида (греч. lysis – растворение и soma – тело). Совокупность лизосом

можно назвать "пищеварительной системой" клетки, так как они участвуют в

переваривании всех веществ, поступающих в клетку.

Кроме того, за счет ферментов лизосом могут перевариваться при

отмирании отдельные структуры клетки, а также целые отмершие клетки, что

обычно наблюдается в процессе жизнедеятельности любого многоклеточного

организма. Ферменты лизосом способны переваривать и саму клетку, в которой

они находятся, но предполагают, что клетку от "самопереваривания"

предохраняет та мембрана, которая ограничивает каждую лизосому. Нарушение

целостности мембраны лизосом приводит к повреждениям окружающей цитоплазмы

и клеточных органоидов. Лизосомы обнаружены в клетках многих органов

многоклеточных животных, у простейших, а в последнее время и в клетках

растений. Лизосомы сейчас детально исследуются.

Клеточный центр. Клеточный центр – органоид, обнаруженный во всех

клетках многоклеточных животных, простейших и в клетках некоторых растений.

В состав клеточного центра входит 1 – 2 или иногда большее количество

мелких гранул, называемых центриолями. Центриоли либо непосредственно

расположены в цитоплазме, либо лежат в центре сферического слоя цитоплазмы,

который называется центросомой или центросферой.

Центриоли – это плотные тельца. Центриоли имеют относительно

постоянное место расположения в клетке: они занимают геометрический центр

ее, но иногда в процессе развития могут перемещаться ближе к периферическим

участкам. У многих видов простейших и в половых клетках некоторых

многоклеточных организмов центриоли расположены не в цитоплазме, а в ядре,

под его оболочкой.

Клеточный центр играет важную роль в процессах деления клетки.

Известно, что в центриолях содержатся углеводы, белки и совсем

незначительное количество липидов, а также очень немного РНК и ДНК.

В объяснении процессов репродукции центриолей до сих пор имеется много

дискуссионных вопросов, но сейчас уже определенно показано, что репродукция

этих структур происходит путем почкования. От уже имеющейся в клетке

родительской центриоли начинает расти маленький зачаток, представляющий

собой дочернюю центриоль. Зачаток увеличивается в размерах и, вырастая,

превращается в точно такую же центриоль, как родительская. Затем эта

дочерняя центриоль отделяется от родительской. Такой путь формирования

новой центриоли был детально изучен у простейших (жгутиконосцев). С помощью

электронномикроскопических исследований Д. Мэзия (1961) и его сотрудники

выяснили, что такой же способ репродукции центриолей путем почкования

свойственен и клеткам позвоночных животных.

Органоиды движения. Многие клетки одноклеточных и многоклеточных

организмов обладают способностью к движению. Под этим понимается движение

клетки в пространстве и внутриклеточное движение ее органоидов. В жидкой

среде перемещение клеток осуществляется движением жгутиков и ресничек; так

передвигаются многие одноклеточные. Некоторые другие простейшие организмы,

а также специализированные клетки многоклеточных передвигаются с помощью

выростов, образующихся на поверхности клеток. Клетка находится в постоянном

движении. Клеточное движение обеспечивается цитоскелетом, состоящем из

микротрубочек, микронитей и клеточного центра. Микротрубочки - это длинные

полые цилиндры, стенки которых состоят из белков. Микронити - очень тонкие

структуры, состоящие из тысяч молекул белка, соединенных друг с другом.

Ядро. Ядро – обязательная часть всякой полноценной, способной делиться

клетки высших животных и растений. От цитоплазмы ядра обычно отделяются

четкой границей. На неокрашенных препаратах и при наблюдениях живых клеток

ядро зачастую выглядит как гомогенный пузырек. Иногда видна более грубая

или мелкая зернистая структура. Во всех случаях отчетливо выделяется

имеющее округлую форму ядрышко, которое по показателю преломления света

отличается от остальной части ядра. Бактерии и некоторые низшие водоросли

(сине-зеленые) не имеют сформированного ядра: их ядра лишены ядрышка и не

отделены от цитоплазмы отчетливо выраженной ядерной мембраной. Однако

основной компонент ядра – носители наследственной информации клетки,

хромосомы, присутствуют во всех без исключения ядрах. Форма ядер довольно

разнообразна и в ряде случаев соответствует форме клетки. Количество ядер

также может варьировать: типична одноядерная клетка, но встречаются клетки

двуядерные (некоторые клетки печени и хрящевые клетки) и многоядерные

(например, волокна поперечнополосатой мышцы и клетки сифонных водорослей

содержат несколько сот ядер). Отношение объема ядра к объему цитоплазмы

(ядерно-плазменное отношение) в клетках определенного типа в строго

стандартных условиях в известной мере постоянно.

С конца прошлого века до настоящего времени ведутся интенсивные

исследования строения и функций ядра. Различают ядро в состоянии интерфазы

(обычное ядро функционирующей клетки) и ядро в процессе клеточного деления.

Однако не все интерфазные ядра одинаковы. По их дальнейшим возможностям

можно различить: 1) ядра размножающихся клеток между двумя делениями; 2)

ядра уже не делящихся, но способных к делению клеток; 3) ядра клеток,

утративших способность делиться совсем. Обнаружить различия в строении

интерфазных ядер двух последних типов не удается.

Основными компонентами ядра являются:

Ядерная оболочка.

Ядерный сок – кариоплазма – относительно прозрачная и однородная масса.

Ядерный сок в виде неструктурированной массы окружает хромосомы и ядрышки.

Одно или два обычно округлых ядрышка. Ядрышко – постоянная часть типичного

интерфазного ядра. По физическим свойствам ядрышко является наиболее

плотной частью ядра. По химическому составу ядрышко отличается относительно

высокой концентрацией РНК. Основные компоненты, из которых состоят ядрышки,

- это кислые белки типа фосфопротеинов и РНК. Кроме того, в нем

обнаруживаются свободные или связанные фосфаты кальция, калия, магния,

железа, цинка. Наличие ДНК в ядрышке не доказано. Функция ядрышка состоит в

образовании или сборке рибосом, которыми снабжается цитоплазма.

Хромосомы, спирализованные участки которых видны в световой микроскоп как

хлопья или закрученные, переплетенные нити; деспирализованные участки нитей

видны только в электронный микроскоп. Хромосомы – та, основная

функциональная авторепродуцирующая структура ядра, в которой

концентрируется ДНК и с которой связана функция ядра. ДНК хромосом содержит

наследственную информацию обо всех признаках и свойствах данной клетки, о

процессах, которые должны протекать в ней (например, синтез белка).

Хромосомы содержат хроматин, окрашивающийся основными красителями; иногда

хроматин образует большей или меньшей величины тельца, напоминающие

ядрышки.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

Химические процессы, протекающие в клетке, - одно из основных условий

ее жизни, развития, функционирования.

Все клетки растительных и животных организмов, а также

микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о

единстве органического мира.

Из 109 элементов периодической системы Менделеева в клетках

обнаружено значительное их большинство. Одни элементы содержатся в клетках

в относительно большом количестве, другие - в малом (см. таблицу ниже).

Содержание химических элементов в клетке

|Кислород |65 - 70 |Кальций |0,04 - 2,00 |

|Углерод |15 - 18 |Магний |0,02 - 0,03 |

|Водород |8 - 10 |Натрий |0,02 - 0,03 |

|Азот |1,5 - 3,0 |Железо |0,01 - 0,015 |

|Фосфор |0,20 - 1,00 |Цинк |0,0003 |

|Калий |0,15 - 0,4 |Медь |0,0002 |

|Сера |0,15 - 0,2 |Йод |0,0001 |

|Хлор |0,05 - 0,10 |Фтор |0,0001 |

Содержание в клетке химических соединений

|Соединения (в %) |

|Неорганические |Органические |

|Вода |70 - 80 |Белки |10 - 20 |

|Неорганические вещества |1,0 - |Углеводы |0,2 - 2,0|

| |1,5 |Жиры | |

| | |Нуклеиновые кислоты |1 - 5 |

| | |АТФ и другие |1,0 - 2,0|

| | | | |

| | | |0,1 - 0,5|

Неорганические вещества

На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет почти

80% массы клетки. Вода - важнейший компонент клетки не только по

количеству. Ей принадлежит существенная и многообразная роль в жизни

клетки.

Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость.

Велико значение воды в образовании структуры молекул органических веществ,

в частности структуры белков, которая необходима для выполнения их функций.

Велико значение воды как растворителя: многие вещества поступают в клетку

из внешней среды в водном растворе и водном же растворе отработанные

продукты выводятся из клетки. Наконец, вода является непосредственным

участником многих химических реакций (расщепление белков, углеводов, жиров

и др.).

Приспособленность клетки к функционированию в водной среде служит

доводом в пользу того, что жизнь на Земле зародилась в воде.

Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной

структуры, полярностью ее молекул.

К неорганическим веществам клетки, кроме воды, относятся также соли.

Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов

наиболее важны K+, Na+, Ca2+, Mg2+, из анионов - HPO4-, H2PO4-, Cl-, HCO3-.

Концентрация катионов и анионов в клетке и в среде ее обитания, как

правило, резко различна. Пока клетка жива, соотношение ионов внутри и вне

клетки стойко поддерживается. После смерти клетки содержание ионов в клетке

и в среде быстро выравнивается. Содержащиеся в клетке ионы имеют большое

значение для нормального функционирования клетки, а также для поддержания

внутри клетки постоянной реакции. Несмотря на то что в процессе

жизнедеятельности непрерывно образуются кислоты и щелочи, в норме реакция

клетки слабощелочная, почти нейтральная.

Неорганические вещества содержатся в клетке не только в растворенном,

но и в твердом состоянии. В частности, прочность и твердость костной ткани

обеспечиваются фосфатом кальция, а раковин моллюсков - карбонатом кальция.

Органические вещества

Органические вещества образуют около 20 - 30% состава клетки.

Биополимеры. К биополимерам относятся углеводы и белки.

Углеводы. В состав углеводов входят атомы углерода, кислорода,

водорода. Различают простые и сложные углеводы. Простые - моносахариды.

Сложные - полимеры, мономерами которых являются моносахариды (олигосахариды

и полисахариды). С увеличением числа мономерных звеньев растворимость

полисахаридов уменьшается, сладкий вкус исчезает. Биологическая роль

углеводов – см. таблицу ниже.

Биологическая роль углеводов

общая формула CnH2nOn

| | | | |

Моносахариды - это твердые бесцветные кристаллические вещества,

которые хорошо растворяются в воде и очень плохо (или совсем не)

растворяются в органических растворителях. Среди моносахаридов различают

триозы, тетрозы, пентозы и гексозы. Среди олигосахаридов наиболее

распространенными являются дисахариды (мальтоза, лактоза, сахароза).

Полисахариды наиболее часто встречаются в природе (целлюлоза, крахмал,

хитин, гликоген). Их мономерами являются молекулы глюкозы. В воде

растворяются частично, набухая образуют коллоидные растворы.

Белки - непериодические полимеры, мономерами которых являются

аминокислоты. В состав всех белков входят атомы углерода, водорода,

кислорода, азота. Во многие белки, кроме того, входят атомы серы. Есть

белки, в состав которых входят также атомы металлов - железа, цинка, меди.

Наличие кислотной и основной групп обусловливает высокую реактивность

аминокислот. Из аминогруппы одной аминокислоты и карбоксила другой

выделяется молекула воды, а освободившиеся электроны образуют пептидную

связь: CO-NN (ее открыл в 1888 году профессор А. Я. Данилевский), поэтому

белки называют полипептидами. Молекулы белков - макромолекулы. Известно

много аминокислот. Но в качестве мономеров любых природных белков -

животных, растительных, микробных, вирусных - известно только 20

аминокислот. Они получили название "волшебных". Тот факт, что белки всех

организмов построены из одних и тех же аминокислот - еще одно

доказательство единства живого мира на Земле.

Двадцать аминокислот, входящих в состав природных

белков

("волшебные" аминокислоты)

|Аланин |Ала |Лейцин |Лей |

|Аргинин |Арг |Лизин |Лиз |

|Аспарагин |Асн |Метионин |Мет |

|Аспарагиновая кислота|Асп |Пролин |Про |

| |Вал |Серин |Сер |

Страницы: 1, 2, 3, 4

МЕНЮ

Клетка