КЛЕТКА

КЛЕТКА, в биологии — основной компонент, из которого состоят все растительные и животные ткани. Клетка является наименьшей живой частицей, способной существовать независимо и обладающей собственной саморегулирующейся химической системой. Большинство клеток состоит из МЕМБРАНЫ, окружающей желеобразную массу ЦИТОПЛАЗМЫ, и расположенного в центре ЯДРА. Ядро является основой всей структуры, в нем находятся ХРОМОСОМЫ, содержащие ДНК. Животные клетки отличаются разнообразием форм. Например, ЭРИТРОЦИТ (красное кровяное тельце) представляет собою двояковогнутый диск, а НЕЙРОН — это длинное волокно. Клетки растений и водорослей заключены внутри стенки, что придает им большую жесткость. Клетки бактерий также имеют стенки, но лишены ядра и хромосом; у них петля ДНК плавает в цитоплазме. Более развитые клетки (имеющие ядра) часто содержат внутри мембраны также другие структуры, например, МИТОХОНДРИИ и ХЛОРОПЛАСТЫ. см. также ЭУКАРИОТЫ, ПРОКАРИОТЫ.

Все животные клетки поразительно сходны по строению. У миллионов различных видов животных, от простейших губок до сложнейших млекопитающих, клетки, из которых они состоят, практически одинаковы по внутренней организации. Человеческое тело состоит из 10 триллионов клеток, причем каждая клетка выполняет свою специфическую функцию, однако деятельность их всех согласована, что дает телу возможность существовать. Современные микроскопические исследования выявили сложность строения животной клетки. Одни ее компоненты служат для поддержания формы, другие собирают и переносят сложные молекулы, третьи предназначены для осуществления процессов деления клетки. Различные процессы внутри клеток протекают в особых отделах, называемых органеллами. Многие ор-ганеллы имеются и в животных, и в растительных клетках, однако между ними имеется весьма существенная разница: животные клетки не содержат хлоропластов и потому не могут осуществлять фотосинтез — они получают необходимую энергию от усваиваемой пищи. Животные клетки содержат несколько органелл Самая важная из них — это ядро (1), информационный центр клетки, в котором содержится генетический материал в виде удлиненных нитевидных хромосом. Ядро ограничено ядерной мембраной (2), в которой имеются поры (3), обеспечивающие сообщение между ядром и другими частями клетки. 8 ценгре ядра располагается ядрышко (4), в котором образуются рибосомы (5). В ри-босомах происходит выработка белка клетки;они прикрепляются к наружной поверхности грубой эндоплазмйческой сети (6). Эта сеть представляет собой систему уплощенных полостей и трубок, соединенных с мембраной ядра Она является источником информационных молекул РНК, управляющих синтезом белка и поступающих на рибосомы В ней же образуются ли-пиды, которые образуют мембрану клетки. Гладкая эндо-плазматическая сеть(7), примыкающая к грубой, вырабатывает небольшие покрытые оболочкой сферы, называемые мембранными пузырьками (8). Их назначение — переносить белки к комплексу Гольджй (9), где производится модификация, сортировка и упаковка многих больших молекул в другие пузырьки, отделяющиеся от комплекса (10) Далее они направляются к другим органеллам либо выделяются за пределы клетки Благодаря проникновению пузырьков внутрь клеточной мембраны частицы могут транспортироваться из клетки (этот процесс называется экзо-цитоз) (11 —13). Аналогично осуществляется и проникновение частиц внутрь клетки (14 — 17)(эндоцитоз). Молекулы, поступающие в клетку, могут расщепляться энзимами, содержащимися в особых пузырьках, называемых лизосомами (18). Митохондрии (19) служат источниками энергии для клегки; из кислорода и питательных веществ ими вырабатывается АТФ, который затем расходуется на различные процессы метаболизма. Большинство этих процессов представляет собой химические реакции, протекающие в водной среде цитоплазмы (20). Цитоплазма пронизана белковыми волокнами (микротрубочки, 21), играющими ропь каркаса или скелета, поддерживающего форму клетки, а также служащего для передвижения. Исходным пунктом этих нитей являются центриолй (22), которые также способствуют вы-страйванйю хромосом во время деления клетки. Клеточная мембрана — это ТОНКИЙ ДВОЙНОЙ СЛОЙ ЛйПИДНЫХ молекул (1), окружающий цитоплазму всех клеток. Лишь немногие молекулы могут сами по себе пройти сквозь клеточную мембрану. Специальные транспортные белки и выстеленные белками каналы (2) в мембране пропускают внутрь сахара, аминокислоты и необходимые ионы, например, натрий и каль ций. Другие белки (3) действуют как приемники химических сигналов и обеспечивают химический «код», по которому их распознают другие клетки, в частности, клетки иммунной системы. Молекулы холестерина (4) необходимы для обеспечения устойчивости мембраны, хотя при их переизбытке она может стать слишком жесткой.

Клетки снабжаются энергией преимущественно за счет преобразования АТФ(адено-зинтрифосфата) в АДФ (аде-назиндифосфат). АТФ вырабатывается в митохондриях (1) за счет рециркуляции АДФ. Первый этап заключается в расщеплении пи-рувата (2) — топливной молекулы, произведенной в цитоплазме из глюкозы — на углекислый газ,водород и электроны высокой энергии. Эти электроны проходят по цепочке белков внутрь мембраны (3), сообщая им энер гию, необходимую для накачивания протонов(4)в межмебранное пространство (5). По мере того, как количество поступающих протонов увеличивается, в этом пространстве создается давление, вытесняющее протоны обратно Протоны могут проделать этот возвратный путь только посредством генератора АТФ (6) — энзима, называемого АТФ-синтетазой, и в ходе этого процесса они приводят во вращение «лопатки» этой турбины, в результате чего образуется АТФ (7).

Растительные клетки отличаются огромным . лзнообразием форм и размеров, и не все из них содержат все признаки «типичной клетки», указанные ниже на рисунке. Однако все они имеют, помимо клеточной мембраны, еще и жесткую наружную оболочку из целлюлозы. Считается, что первые растительные клетки появились более чем миллиард лет назад, когда клетки, питавшиеся веществами из первичных морей, были колонизованы бактериями, способными к ФОТОСИНТЕЗУ. С ц'чением времени бактерии потеряли свою самостоятельность и превратились в хлоропласты. Сахара, получающиеся в результате фотосинтеза, расщепляются в МИТОХОНДРИЯХ, высвобождая энергию, питающую деятельность клетки, или используются как источник углерода для создания более крупных молекул, из которых образуется новое растительное вещество. Наличие структур, в которых вырабатывается и хранится питание, также является чертой, отличающей растительные клетки от животных. Раствор биологических молекул, окружающий ядро — это цитоплазма (9), которая соединяется с прилегающими клетками посредством плазмодесмов (10). Митохондрии (11), лизосо-мы (12) и тельца Гольджи (13) присутствуют во всех клетках, так же, как микронити и микротрубочки (14), образующие внутренний каркас клетки Наиболее примечательным компонентом растительной клетки является ядро (1), в котором содержится ДНК, то есть генетический материал клетки, обычно в виде тонких полосок, носящих название хроматина (2). Информационные молекулы, скопированные с ДНК, проходят через поры в ядерной мембране (3)и прикрепляются к рибосомам (4), где они управляют синтезом новых клеточных белков. Рибосомы прикреплены к параллельным мембранам — эндоплазмической сети (5), образующей в клетке нечто вроде паутины. Если в эндоплазмической сети нет рибо-сом, она называется гладкой (6). Растительные клетки содержат также хлоропласты (7) и микротела, в которых содержатся энзимы (8).