Клетка, ее строение и протекающие в ней процессы

Строение живой клетки

Клетка является основной структурной и функ­циональной единицей живых организмов, осущест­вляющей рост, развитие, обмен веществ и энергии, хранящей, перерабатывающей и реализующей генети­ческую информацию. Клетка представляет собой слож­ную систему биополимеров, отделенную от внешней среды плазматической мембраной (цитолеммой, плаз-малеммой) и состоящую из ядра и цитоплазмы, в ко­торой располагаются органеллы и включения.

Строение клетки подобно другим организмам, тело человека имеет клеточное строение. Клетки находятся в межклеточном веществе, обеспечивающем им механическую прочность, питание и дыхание.

Клетки разнообразны по размерам, форме и функциям, но все они имеют некоторые общие черты строения. Основные части любой клетки - цитоплазма и ядро.

Размеры клеток человека варьируют от нескольких микрометров (например, малые лимфоциты - около 7) до 200 мкм (яйцеклетка). Напомним, что один микро­метр (мкм) = 10"6 м; 1 нанометр (нм) = 10"9 м; 1 ангст­рем (Е) == 1010 м. Форма клеток разнообразна. Они могут быть шаровидными, овоидными, веретенообраз­ными, плоскими, кубическими, призматическими, по­лигональными, пирамидальными, звездчатыми, чешуй­чатыми, отростчатыми, амебовидными и др.

На рисунке 1.1 изображены основные структуры живой клетки.

Основными функциональными структурами клет­ки являются ее поверхностный комплекс, цитоплазма и ядро.

Поверхностный комплекс включает в себя гликока-ликс, плазматическую мембрану (плазмалемму) и кор­тикальный слой цитоплазмы. Нетрудно видеть, что рез­кого отграничения поверхностного комплекса от цито­плазмы нет.

В цитоплазме выделяют гиалоплазму {матрикс, цитозолъ), органеллы и включения.

Основными структурными компонентами ядра явля­ются кариолемма (кариотека), нуклеоплазма и хромосо­мы; петли некоторых хромосом могут переплетаться, и в этой области образуется ядрышко. Нередко к струк­турным элементам ядра относят хроматин. Однако, по определению, хроматин - это вещество хромосом.

Плазмалемма, кариолемма и часть органелл обра­зованы биологическими мембранами.

Ядро клетки и его структура

Оформленное ядро клетки имеется только у эукариот. У прокариот тоже имеются такие ядерные структуры, как хромосомы, но они не заключены в осо­бом компартменте. У большинства клеток форма ядра шаровидна или овоидна, однако встречаются ядра и дру­гой формы (кольцевидные, палочковидные, веретеновид-ные, бобовидные, сегментированные и др.). Размеры ядер колеблются в широких пределах - от 3 до 25 мкм. Наибо­лее крупным ядром обладает яйцеклетка. Большинство клеток человека имеет одно ядро, однако имеются двух-ядерные (например, некоторые нейроны, клетки пече­ни, кардиомиоциты). Двух-, а иногда и многоядерность бывает связана с полиплоидией (греч. ро1ур1ооз - мно­гократный, еМоз - вид). Полиплоидия - это увеличе­ние числа хромосомных наборов в ядрах клеток.

Пользуемся случаем обратить внимание, что иногда многоядерными клетками называют структуры, которые образовались не вследствие полиплоидизации исходной клетки, а в результате слияния нескольких одноядерных клеток. Такие структуры имеют специальное название -симпласты; они встречаются, в частности, в составе ске­летных поперечнополосатых мышечных волокон.

У эукариот хромосомы сосредоточены внутри ядра и отделены от цитоплазмы ядерной оболочкой, или ка-риотекой. Кариотека образуется за счет расширения и слияния друг с другом цистерн эндоплазматической сети. Поэтому кариотека образована двумя мембранами - внут­ренней и наружной. Пространство между ними называ­ют перинуклеарным пространством. Оно имеет шири­ну 20 - 50 нм и сохраняет сообщение с полостями эн­доплазматической сети. Со стороны цитоплазмы наруж­ная мембрана нередко покрыта рибосомами.

Местами внутренняя и наружная мембраны кари­отеки сливаются, а в месте слияния образуется пора. Пора не зияет: между ее краями упорядоченно распо­лагаются белковые молекулы, так что в целом форми­руется поровый комплекс.

Через поровые комплексы осуществляется изби­рательный транспорт молекул и частиц из ядра в ци­топлазму и обратно. Поры могут занимать до 25% поверхности ядра. Количество пор у одного ядра дос­тигает 3000 - 4000, а их плотность составляет около 11 на 1 мкм2 ядерной оболочки. Из ядра в цитоплазму транспортируются в основном разные виды РНК. Из ци­топлазмы в ядро поступают все ферменты, необходимые для синтеза РНК, для регуляции интенсивности этих синтезов. В некоторых клетках молекулы гормонов, ко­торые тоже регулируют активность синтезов РНК, по­ступают из цитоплазмы в ядро.

Нуклеоплазма представляет собой коллоид (обычно в форме геля). По ней транспортируются различные молекулы, она содержит множество разнообразных фер­ментов, в нее поступают с хромосом РНК. В живых клет­ках она внешне гомогенна.

В живых клетках нуклеоплазма (кариоплазма) внешне гомогенна (кроме ядрышка). После фиксации и обработки тканей для световой или электронной мик­роскопии в кариоплазме становятся видными два типа хроматина {грея. сЬгота - краска): хорошо окрашива­ющийся электронноплотный гетерохроматин, образо­ванный осмиофильными гранулами размером 10-15 нм и фибриллярными структурами толщиной около 5 нм, и светлый эухроматин.

Гетерохроматин расположен в основном вблизи внут­ренней ядерной мембраны, контактируя с ядерной пла­стинкой и оставляя свободными поры, и вокруг ядрыш­ка. Эухроматин находится между скоплениями гетеро-хроматина. По сути дела, хроматин - это комплексы веществ, которыми образованы хромосомы - ДНК, бе­лок и РНК в соотношении 1 : 1,3 : 2. Основа каждой хромосомы образована ДНК, молекула которой имеет вид спирали. Она упакована различными белками, среди которых различают гистоновые и негистоновые. В результате ассоциации ДНК с белками образуются дезоксинуклеопротеиды (ДНП).

Хромосомы и ядрышки

В хромосоме молекула ДНК упакована компактно. Так, информация, заложенная в последовательности 1 млн. нуклеотидов при линей­ном расположении, заняла бы отрезок длиной 0,34 мм. В результате компактизации она занимает объем 10'15 см3. Длина одной хромо'сомы человека в растянутом виде около 5 см, длина всех хромосом около 170 см, а их масса 6 х 10~12 г.

ДНК ассоциирована с белками-гистонами, в резуль­тате чего образуются нуклеосомы, являющиеся структур­ными единицами хроматина. Нуклеосомы, напоминаю­щие бусины диаметром 10 нм, состоят из 8 молекул гистонов (по две молекулы гистонов Н2А, Н2Б, НЗ и Н4), вокруг которых закручен участок ДНК, включающий 146 пар нуклеотидов. Между нуклеосомами располага­ются линкерные участки ДНК, состоящие из 60 пар нуклеотидов, а гистон Н1 обеспечивает взаимный кон­такт соседних нуклеосом. Нуклеосомы - это лишь пер­вый уровень укладки ДНК.

В результате суперспирализации ДНП в делящем­ся ядре хромосомы (греч. спгота - краска, зота - тело) становятся видимыми при увеличении светового мик­роскопа. Каждая хромосома образована одной длин­ной молекулой ДНП. Они представляют собой удли­ненные палочковидные структуры, имеющие два плеча, разделенные центромерой. В зависимости от ее распо­ложения и взаимного расположения плеч выделяют три типа хромосом: метацентрические, имеющие пример­но одинаковые плечи; акроцентрические, имеющие одно очень короткое и одно длинное плечо; субметацентри-ческие, у которых одно длинное и одно более короткое плечо. Некоторые акроцентрические хромосомы име­ют спутников (сателлитов) - мелкие участки короткого плеча, соединенные с ним тонким неокрашивающимся фрагментом (вторичная перетяжка). В хромосоме име­ются эу- и гетерохроматиновые участки. Последние в неделящемся ядре (вне митоза) остаются компактны­ми. Чередование эу- и гетерохроматиновых участков используют для идентификации хромосом.

Итак, хромосомы представляют собой двойные цепи ДНК, окруженные сложной системой белков. С одними участками ДНК связаны гистоньь Они могут прикрывать их или освобождать. В первом случае дан­ная область хромосомы не способна синтезировать РНК, во втором же синтез происходит. Это - один из спосо­бов регуляции функциональной активности клетки путем дерепрессии и репрессии генов. Существуют и иные способы такого управления.

Некоторые участки хромосом остаются окружен­ными белками постоянно и в данной клетке никогда не участвуют в синтезе РНК. Их можно называть бло­кированными. Механизмы блокирования разнообраз­ны. Обычно такие участки очень сильно спирализуют-ся и покрываются не только гистонами, но и другими белками с более крупными молекулами.

Кариотип

Нормальный кариотип (набор хромосом) (греч. - ядро ореха, -образец) человека включа­ет 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом (либо XX у женщин, или же ХУ у мужчин).

Эти тельца имеются и в интер­фазных ядрах других со­матических клеток особей женского пола. Они были названы тельцами полово­го хроматина (тельцами Барра). У человека они имеют диаметр около 1 мкм и лучше всего идентифи­цируются в нейтрофильных сегментоядерных лейко­цитах, где выглядят в виде «барабанной палочки», связанной с ядром. Различимы они хорошо и в эпите-лиоцитах слизистой оболочки щеки, взятых путем со-скоба. Тельца Барра представляют собой одну инак-тивированную конденсированную Х-хромосому.

Цитоплазма и ее структура

Основными структурами цитоплазмы являются гиалоплазма (матрикс), органеллы и включения.

Гиалоплазма

В физико-химическом отношении гиалоплазма (греч. пуа1оз - стекло) представляет собой коллоид, состо­ящий из__воды, ионов и многих молекул органических

веществ. Последние принадлежат ко всем классам - и к углеводам, и к липидам, и к белкам, а также к ком­плексным соединениям типа гликолипидов, гликопро-теинов и липопротеинов. Многие из протейной облада­ют ферментативной активностью. В гиалоплазме про­текает ряд важнейших биохимических реакций, в частности осуществляется гликолиз - филогенетичес­ки наиболее древний процесс выделения энергии (греч. ^1укуз - сладкий и 1уз1з - распад), в результате чего шестиуглеродная молекула глюкозы распадается на две трехуглеродные молекулы пировинограднои кислоты с образованием АТРчсм. раздел «Основные реакции тканевого обмена»).

Молекулы гиалоплазмы, конечно, взаимодействуют между собой весьма упорядоченно, но характер ее про­странственной организации пока недостаточно ясен. По­этому можно говорить лишь в общих чертах, что гиало­плазма структурирована на молекулярном уровне.

Именно в гиалоплазме взвешены органеллы и вклю­чения.

Органеллы

Органеллами называют элементы цитоплазмы, структурированные на ультрамикроскопическом уровне и выполняющие конкретные функции клетки; органеллы участвуют в осуществлении тех функций клетки, которые необходимы для поддержания ее жиз­недеятельности. Сюда относятся обеспечение ее энер­гетического обмена, синтетических процессов, обеспе­чение транспорта веществ и т. п.

Органеллы, присущие всем клеткам, называют органеллами общего назначения, присущие же неко­торым специализированным видам клеток - специаль­ными. В зависимости от того, включает структура орга­неллы биологическую мембрану или нет, различают органеллы мембранные и немембранны.

Клеточный центр

Клеточный центр образован двумя цен-триолями (диплосома) и центросферой. Свое назва­ние органелла получила благодаря тому, что она обыч­но находится в глубоких отделах цитоплазмы, нередко вблизи ядра или около формирующейся поверхнос­ти комплекса Гольджи. Обе центриоли диплосомы расположены под углом друг к другу. Основная функ­ция клеточного центра - сборка микротрубочек.

Каждая центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого, в свою очередь, состоит из девяти ком­плексов микротрубочек длиной около 0,5 мкм и диа­метром около 0,25 мкм. Каждый комплекс состоит из трех микротрубочек и поэтому называется триплетом. Триплеты, расположенные по отношению друг к другу под углом около 50°, состоят из трех микротрубочек (из­нутри кнаружи): полной А и неполных В и С диаметром около 20 нм каждая. От трубочки А отходят две ручки. Одна из них направлена к трубочке. С соседнего три­плета, другая - к центру цилиндра, где внутренние руч­ки образуют фигуру звезды или спиц колеса. Каждая микротрубочка имеет типичное строение .

К концу сателлитов и к области гало по цитоплаз­ме транспортируются тубулины, и именно здесь проис­ходит сборка микротрубочек. Будучи собранными, они отделяются и направляются в разные участки цитоп­лазмы, чтобы занять свое место в структурах цитоске-лета. Возможно, сателлиты являются и источником материала для образования новых центриолей при их репликации. Область гиалоплазмы вокруг центриолей и сателлита называется центросферой.

Центриоли являются саморегулирующимися струк­турами, которые удваиваются в клеточном цикле . При удвоении вначале обе центриоли расходятся, и перпендикулярно к базальному концу материнской возникает мелкая процентриоль, образованная девятью одиночными микротрубочками. Затем к каждой из них путем самосборки из тубулина присоединяются еще две. Центриоли участвуют в об­разовании базальных телец ресничек и жгутиков и в образовании митотического веретена

Рибосомы и мембранные органелы

Рибосомы представляют собой тельца разме­рами 20x30 нм (константа седиментации 80). Рибосома состоит из двух субъединиц - большой и малой. Каждая субъединица представляет собой комплекс рибосомной РНК (рРНК) с белками. Большая субъединица (константа седи­ментации 60) содержит три различные молекулы рРНК, связанные с 40 молекулами белков; малая содержит одну молекулу рРНК и 33 молекулы белков. Синтез рРНК осуществляется на петлях хромосом - ядрышковых организаторах (в области ядрышка). Сборка рибосом осуществляется в области пор кариотеки.

Основная функция рибосом - сборка белковых мо­лекул из аминокислот, доставляемых к ним транспорт­ными РНК (тРНК). Между субъединицами рибосомы имеется щель, в которой проходит молекула инфор­мационной РНК (мРНК), а на большой субъединице бороздка, в которой располагается и по которой сполза­ет формирующаяся белковая цепь. Сборка аминокислот производится в соответствии с чередованием нуклеоти-дов в цепи мРНК. Таким способом осуществляется транс­ляция генетической информации.

Рибосомы могут находиться в гиалоплазме поодиноч­ке либо группами в виде розеток, спиралей, завитков. Та­кие группы называют полирибосомами (полисомами). Та­ким образом, молекула мРНК может протягиваться по поверхности не только одной, но и нескольких рядом ле­жащих рибосом. Значительная часть рибосом прикрепле­на к мембранам: к поверхности эндоплазматическои сети и к наружной мембране кариотеки. Свободные рибосомы синтезируют белок, необходимый для жизнедеятельнос­ти самой клетки, прикрепленные - белок, подлежащий выведению из клетки.

Количество рибосом в клетке может достигать де­сятков миллионов.

Каждая мембранная органелла представляет струк­туру цитоплазмы, ограниченную мембраной. Вследствие этого внутри нее образуется пространство, отграничен­ное от гиалоплазмы. Цитоплазма оказывается таким об­разом разделенной на отдельные отсеки со своими свойст­вами - компартменты (англ. сотрагЪтепЪ - отделение, купе, отсек). Наличие компартментов - одна из важ­ных особенностей эукариотических клеток.

К мембранным органеллам относятся митохондрии, эндоплазматическая сеть (ЭПС), комплекс Гольджи, лизосомы и пероксисомы. Некоторые авторы относят к общим органеллам также и микроворсинки. Последние иногда причисляют к органеллам специальным, но фактически они встречаются на поверхности любой клетки и будут описаны вместе с поверхностным комп­лексом цитоплазмы. К. де Дюв объединил ЭПС, комп­лекс Гольджи, лизосомы и пероксисомы понятием ва-куом.

Митохондрии

Митохондрии участвуют в процессах клеточного дыхания и преобразуют энергию, которая при этом ос­вобождается, в форму, доступную для использования другими структурами клетки. Поэтому за ними закре­пилось ставшее тривиальным образное название «энер­гетических станций клетки».

Митохондрии, в отличие от других органелл, обла­дают собственной генетической системой, необходимой для их самовоспроизведения и синтеза белков. Они име­ют свои ДНК, РНК и рибосомы, отличающиеся от тако­вых в ядре и в других отделах цитоплазмы собственной клетки. В то же время митохондриальные ДНК, РНК и рибосомы весьма сходны с прокариотическими. Это по­служило толчком для разработки симбиотической гипо­тезы, согласно которой митохондрии (и хлоропласты) возникли из симбиотических бактерий. Митохондриальная ДНК кольцевидная (как у бак­терий), на нее приходится около 2% ДНК клетки.

Митохондрии (и хлоропласты) способны размно­жаться в клетке путем бинарного деления. Таким обра­зом, они являются самовоспроизводящимися органелла-ми. Вместе с тем генетическая информация, содержа­щаяся в их ДНК, не обеспечивает их всеми необхо­димыми для полного самовоспроизведения белками; часть этих белков кодируется ядерными генами и по­ступает в митохондрии из гиалоплазмы. Поэтому ми­тохондрии в отношении их самовоспроизведения на­зывают полуавтономными структурами. У человека и других млекопитающих митохондриальный геном наследуется от матери: при оплодотворении яйцеклет­ки митохондрии спермия в нее не проникают. Такое, казалось бы, отвлеченное, чисто теоретическое положе­ние в последние годы нашло сугубо практическое при­менение: исследование последовательности компонентов ДНК в митохондриях помогает выявлять генеалогичес­кие связи по женской линии. Это бывает существенным для идентификации личности. Любопытными оказались и историко-этнографические сопоставления. Так, в древ­них монгольских сказаниях утверждалось, что три вет­ви этого народа произошли от трех матерей; исследова­ния митохондриальных ДНК действительно подтверди­ли, что у представителей каждой ветви они обладают такими особыми чертами, которых нет у других.

В световом микроскопе митохондрии выглядят в виде округлых, удлиненных или палочковидных струк­тур длиной 0,3 - 5 и шириной 0,2 - 1 мкм. Каждая ми­тохондрия образована двумя мембранами - внешней и внутренней

Между ними расположено межмембранное про­странство шириной 10 - 20 нм. Внешняя мембрана ровная, внутренняя же образует многочисленные крис­ты, которые могут иметь вид складок и гребней. Иногда кристы имеют вид трубочек диаметром 20 - 60 нм. Это наблюдается в клетках, которые синтезируют стерои­ды (здесь митохондрии не только обеспечивают про­цессы дыхания, но и участвуют в синтезе этих веществ). Благодаря кристам площадь внутренней мембраны су­щественно увеличивается.

Пространство, ограниченное внутренней мембра­ной, заполнено коллоидным митохондриальным мат-риксом. Он имеет мелкозернистую структуру и содер­жит множество различных ферментов. В матриксе также заключен собственный генетический аппарат ми­тохондрий (у растений, кроме митохондрий, ДНК со­держится также и в хлоропластах).

Комплекс Гольджи и лизосомы

Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи, внутрикле­точный сетчатый аппарат, КГ) представляет собой со­вокупность цистерн, пузырьков, пластинок, трубочек, мешочков. В световом микроскопе он выглядит в виде сеточки, реально же представляет собой систему цис­терн, канальцев и вакуолей.

Чаще всего в КГ выявляются три мембранных эле­мента: уплощенные мешочки (цистерны), пузырьки и вакуоли. Основные элементы комплекса Гольд­жи - диктиосомы {грел, йусйоп - сеть). Число их колеб­лется в разных клетках от одной до нескольких сотен.

Диктиосомы связаны между собой каналами. Отдель­ная диктиосома чаще всего имеет чашеобразную фор­му. Она имеет диаметр около 1 мкм и содержит 4 - 8 (в среднем 6) лежащих параллельно уплощенных цистерн, пронизанных порами. Концы цистерн расширены. От них отщепляются пузырьки и вакуоли, окруженные мембраной и содержащие различные вещества.

Множество мембранных пузырьков (в том числе и окаймленных) имеет диаметр 50-65 нм. Более крупные секреторные гранулы имеют диаметр от 66 до 100 нм. Часть вакуолей содержит гидролитические ферменты, это предшественники лизосом.

Как уже было отмечено, комплекс Гольджи явля­ется основной структурой вакуома, разделяет его на эндоплазматический и экзоплазматический домены и в то же время объединяет их функционально. Мемб­раны эндоплазматического домена отличаются от мем­бран экзоплазматического. Последние сходны с плаз-малеммой. В настоящее время вакуомом называют вакуолярным аппаратом и включают в него, кроме комплекса Гольджи и ассоциированных с ним вакуо­лей, лизосом и пероксисом, также фагосомы с эндосо-мами и саму плазмалемму.

Положение комплекса Гольджи в клетке обусловле­но ее функциональной специализацией. В секретирую-щих клетках он находится между ядром и поверхностью выведения. Так, в бокаловидных клетках ядро смещено к базальному концу, а комплекс Гольджи находится меж­ду ним и апикальной поверхностью. В клетках эндок­ринных желез, из которых секрет выводится в кровенос­ные капилляры, со всех сторон окружающие клетку, комплекс Гольджи представлен многими поверхностно лежащими диктиосомами. В гепатоцитах диктиосомы располагаются группами: одни около билиарных участ­ков, другие около сосудистых. В плазматических клет­ках при изучении в световом микроскопе комплекс зани­мает светлую зону около ядра; он окружен гранулярной эндоплазматическои сетью и на ее базофильном фоне выглядит как «светлый дворик».

Во всех случаях вблизи комплекса Гольджи кон­центрируются митохондрии. Это связано с происходя­щими в нем энергозависимыми реакциями.

Каждая лизосома представляет собой мем­бранный пузырек диаметром 0,4 - 0,5 мкм. Его содер­жимое представляет собой гомогенный осмиофильный мелкозернистый материал. В нем содержится около 50 видов различных гидролитических ферментов в де­зактивированном состоянии (протеазы, липазы, фосфо-липазы, нуклеазы, гликозидазы, фосфатазы, в том числе кислая фосфатаза; последняя является маркером ли-зосом). Молекулы этих ферментов, как всегда, син­тезируются на рибосомах гранулярной ЭПС, откуда переносятся транспортными пузырьками в КГ, где модифицируются. От зрелой поверхности цистерн КГ отпочковываются первичные лизосомы.

Все лизосомы клетки формируют лизосомное про­странство, в котором с помощью протонного насоса постоянно поддерживается кислая среда - рН колеб­лется в пределах 3,5-5,0. Мембраны лизосом устой­чивы к заключенным в них ферментам и предохраня­ют цитоплазму от их действия. Это связано с особой конформацией молекул лизосомной мембраны, при ко­торой их химические связи скрыты. Повреждение или нарушение проницаемости лизосомной мембраны при­водит к активации ферментов и тяжелым повреждени­ям клетки вплоть до ее гибели.

Функция лизосом — внутриклеточный лизис («переваривание») высокомолекулярных соединений и частиц.

Химический состав клетки и свойства клетки

В состав клеток входят разные химические соединения. Одни из них - неорганические - встречаются и в неживой природе. Однако для клеток наиболее характерны органические соединения, молекулы которых имеют очень сложное строение.

Неорганические соединения клетки. Вода и соли относятся к неорганическим соединениям. Больше всего в клетках воды. Она необходима для всех жизненных процессов. Вода - хороший растворитель. В водном растворе происходит химическое взаимодействие различных веществ. Находящиеся в растворенном состоянии питательные вещества из межклеточного вещества проникают в клетку через мембрану. Вода также способствует удалению из клетки веществ, которые образуются в результаты протекающих в ней реакций.

Соли содержатся в цитоплазме и ядре клеток в малых концентрациях, но их роль в жизни клетки очень велика. Наиболее важны для процессов жизнедеятельности клетки соли К, Na, Са, Mg и др.

Органические соединения клетки. Главная роль в осуществлении функции клетки принадлежит органическим соединениям. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки - это основные и наиболее сложные вещества любой живой клетки. По размерам белковая молекула в сотни и тысячи раз превосходит молекулы неорганических соединений. Без белков нет жизни. Некоторые белки ускоряют химические реакции, выполняя роль катализаторов. Такие белки называют ферментами.

Жиры и углеводы имеют менее сложное строение. Они являются строительным материалом клетки и служат источниками энергии для процессов жизнедеятельности организма.

Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре. Отсюда и произошло их название (лат. Нуклеус - ядро). Входя в состав хромосом, нуклеиновые кислоты участвуют в хранении и передаче наследственных свойств клетки. Нуклеиновые кислоты обеспечивают образование белков.

Жизненные свойства клетки. Основное жизненное свойство клетки - обмен веществ. Из межклеточного вещества в клетки постоянно поступают питательные вещества и кислород и выделяются продукты распада. Вещества, поступившие в клетку, участвуют в процессах биосинтеза. Биосинтез - это образование белков, жиров, углеводов и их соединений из более простых веществ. В процессе биосинтеза образуются вещества, свойственные определенным клеткам организма. Например, в клетках мышц синтезируются белки, обеспечивающие их сокращение.

Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических соединений. В результате распада образуются вещества более простого строения. Большая часть реакции распада идет с участием кислорода и освобождением энергии. Эта энергия расходуется на жизненные процессы, протекающие в клетке. Процессы биосинтеза и распада составляют обмен веществ, который сопровождается превращениями энергии.

Клеткам свойственны рост и размножение. Клетки тела человека размножаются делением пополам. Каждая из образовавшихся дочерних клеток растет и достигает размеров материнской. Новые клетки выполняют функцию материнской клетки. Продолжительность жизни клеток различна: от нескольких часов до десятков лет.

Живые клетки способны реагировать на физические и химические изменения окружающей их среды. Это свойство клеток называют возбудимостью. При этом из состояния покоя клетки переходят в рабочее состояние - возбуждение. При возбуждении в клетках меняется скорость биосинтеза и распада веществ, потребление кислорода, температура. В возбужденном состоянии разные клетки выполняют свойственные им функции. Железистые клетки образуют и выделяют вещества, мышечные - сокращаются, в нервных клетках возникает слабый электрический сигнал - нервный импульс, который может распространяться по клеточным мембранам.

Внутренняя среда организма. Большинство клеток тела не связаны с внешней средой. Их жизнедеятельность обеспечивается внутренней средой, которую составляют 3 типа жидкостей: межклеточная (тканевая) жидкость, с которой клетки непосредственно соприкасаются, кровь и лимфа. Внутренняя среда обеспечивает клетки веществами, необходимыми для их жизнедеятельности, и через нее удаляются продукты распада. Внутренняя среда организма имеет относительное постоянство состава и физико-химических свойств. Только при этом условии клетки могут нормально функционировать.

Обмен веществ, биосинтез и распад органических соединений, рост, размножение, возбудимость - основные жизненные свойства клеток. Жизненные свойства клеток обеспечиваются относительным постоянством состава внутренней среды организме.