Глава i. клетка

§ 4. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ.

Из курса ботаники и зоологии известно, что растения и животные состоят из клеток – сложно устроен­ных структур микроскопических раз­меров. Клетка – это наименьшая структурная и функциональная еди­ница живого. Изучение строения, функций клеток, их взаимодействия между собой – основа к пониманию такого сложного организма, как че­ловек. Клетка активно реагирует на раздражения, выполняет функции роста и размножения; способна к са­мовоспроизведению и передаче ге­нетической информации потомкам; к регенерации и приспособлению к ок­ружающей среде.

В организме взрослого человека различают около 200 типов клеток, которые отличаются формой, строе­нием, химическим составом и харак­тером обмена веществ. Несмотря на большое разнообразие, каждая клет­ка любого органа представляет собой целостную живую систему. Она сос­тоит из трех неразрывно связанных между собой частей: цитоплазмы, яд­ра и цитолеммы (рис. 2).

Цитоплазма состоит из полупро­зрачной гиалоплазмы (от лат. hyalinos – прозрачный) – основного вещества цитоплазмы и находящихся в ней органелл и включений.

Гиалоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, которая заполняет пространство между клеточными органеллами. В гиалоплазме содержатся вода (90%), белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, полисахариды, нуклеотиды, соли, ферменты и другие соедине­ния. Гиалоплазма объединяет раз­личные структуры клетки и обеспе­чивает их взаимодействие.

Органеллы – это структуры клетки, выполняющие определенные жизненно важные функции. Различа­ют органеллы общего значения и спе­циальные, мембранные и немембран­ные. Органеллы общего значения присутствуют во всех клетках, а ор­ганеллы специального значения встречаются в специализированных клетках.

Мембранные органеллы – это замкнутые одиночные или свя­занные друг с другом участки ци­топлазмы, отделенные от гиалоплаз­мы мембранами. К мембранным органеллам относят эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, пероксисомы.

Эндоплазматическая сеть образо­вана группами вакуолей или трубо­чек, совокупность которых напоминает сеть.

Рис. 2. Схема строения клетки:
1 – цитолемма (плазматическая мембрана), 2 – пиноцитозные пузырьки, 3 – центросома (клеточный центр), 4 – гиалоплазма, 5 – эндоплазматическая сеть (а – мембраны эндоплазматической сети, б – рибосомы), 6 – ядро, 7 – связь перинуклеарного про­странства с полостями эндоплазматической сети, 8 – ядерные поры, 9 – ядрышко, 10 – внутриклеточный сетчатый аппарат (комплекс Гольджи), 11 – секторные вакуоли, 12 – митохондрии, 13 – лизосомы, 14 – три последовательные стадии фагоцитоза, 15 – связь клеточной оболочки с мембранами эндоплазматической сети.

Она неоднородна по строению. Известны два типа эндо­плазматической сети – зернистая и незернистая. У зернистой сети на мембранах трубочек располагается множество мелких округлых телец – рибосом. Мембраны незернистой эн­доплазматической сети не имеют рибосом на своей поверхности. Основ­ная функция зернистой эндоплаз­матической сети – участие в синтезе белка. На мембранах незернистой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и полисахаридов.

Комплекс Гольджи (внутренний сетчатый аппарат) обычно располо­жен около клеточного ядра. Состоит он из уплощенных цистерн, окружен­ных мембраной. Рядом с группами цистерн находится множество мелких пузырьков. Комплекс Гольджи участ­вует в накоплении продуктов, синте­зированных в эндоплазматической сети, и выведении образовавшихся веществ за пределы клетки. Кроме того, комплекс Гольджи обеспечива­ет формирование лизосом и пероксисом.

Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, наполненные активными химическими веществами (ферментами), расщепляющими бел­ки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты.

Пероксисомы – это небольшие, овальной формы тельца, содержащие ферменты, разрушающие пероксид водорода (Н₂0₂), который токсичен для клетки.

Эндоплазматическая сеть, аппа­рат Гольджи, лизосомы и пероксисомы образуют единую, ограничен­ную мембранами вакуолярную систе­му клетки, участвующую в синтезе и транспорте различных важных для жизнедеятельности клетки веществ.

Митохондрии (от греч. mitos – нить, chondrion – зерно, гранула) называют «энергетическими станция­ми клетки». Это палочковидные, ни­тевидные или шаровидные органеллы диаметром около 0,5 мкм, длиной от 1 до 10 мкм. Митохондрии хо­рошо видны в световой микроскоп. В отличие от других органелл они ограничены не одной, а двумя мемб­ранами. Наружная мембрана имеет ровные контуры и отделяет митохонд-рию от гиалоплазмы. Внутренняя мембрана ограничивает содержимое митохондрии и образует многочис­ленные складки, выпячивания – гребни (кристы). Основная функция митохондрии – образование АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) – важного для функций клеток энер­гетического материала. Окисление органических веществ и образование небольших количеств АТФ происхо­дит в отсутствие кислорода (ана­эробное окисление, гликолиз). На этом этапе подготавливается «топ­ливо» для митохондрии. Синтез ос­новной массы АТФ осуществляется с потреблением кислорода и проис­ходит на мембранах митохондрии.

К немембранным органеллам относят опорный аппарат клетки, клеточный центр, микрофиламенты, микротрубочки, рибосомы.

Опорный аппарат, или цитоскелет, обеспечивает клетке способность сохранять определенную форму, а также осуществлять направленные движения. Цитоскелет представлен белковыми нитями (актиновыми филаментами), которые пронизывают всю цитоплазму клетки, заполняя пространство между ядром и цитолеммой. Активные филаменты, рас­полагаясь в мышечных волокнах и клетках, обеспечивают их сокраще­ние.

Микрофиламенты лежат непо­средственно под цитолеммой и участ­вуют в движениях клетки.

Микротрубочки представляют со­бой полые цилиндры, состоящие из белка тубулина. Они являются ос­новными структурами ресничек и жгутиков, обеспечивают их под­вижность.

Клеточный центр (цитоцентр) со­стоит из центриолей и окружающего их плотного вещества – центросфе­ры. Располагается клеточный центр возле ядра клетки. Центриоли – это полые цилиндры, стенки которых со­стоят из 9 триплетов – тройных мик­ротрубочек. Обычно в нёделящейся клетке присутствуют две центриоли: материнская и дочерняя, которые располагаются под углом друг к дру­гу. При подготовке клетки к делению происходит удвоение центриолей, так что в клетке перед делением образу­ются четыре центриоли. Центросфе­ра – это особая зона вокруг цент­риолей, состоящая из микротрубочек. радиально отходящих от центросфе­ры. Центриоли и центросфера участ­вуют в формировании в делящихся клетках веретена деления и распола­гаются на его полюсах.

Рибосомы представляют собой гранулы 15 – 35 нм в диаметре. Вих состав входят белки и молекулы РНК (примерно в равных весовых отно­шениях). Располагаются рибосомы в цитоплазме свободно или фиксиро­ваны на мембранах зернистой эндоплазматической сети. Рибосомы участвуют в сборке молекул белка, в объединении аминокислот в цепи в строгом соответствии с генетической информацией, заключенной в ДНК.

Включения цитоплазмы являются необязательными компо­нентами клетки. Они возникают и исчезают в зависимости от ее функ­ционального состояния. Основное место локализации включений – ци­топлазма. В ней они накапливаются в виде капель, гранул, кристаллов. Различают включения трофические (питательные), секреторные и пиг­ментные.

К трофическим включениям от­носят гранулы гликогена в клетках печени, белковые гранулы в яйце­клетках, капли жира в жировых клет­ках и т. д. Секреторные включения образуются в клетках железистого эпителия в виде секреторных гранул. Примером пигментных включений служит гемоглобин в эритроцитах крови и меланин – в клетках радуж­ки глаза.