Жизнь клетки / Интересное / Статьи / Еще / Обо всем

Об устройстве биологической клетки и её функционировании, о клеточной биологии.

Наука, изучающая строение и функции клеток, называется цитология.

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого.
Клетки, несмотря на свои малые размеры, устроены очень сложно. Внутреннее полужидкое содержимое клетки получило название цитоплазмы.
Цитоплазма является внутренней средой клетки, где проходят различные процессы и расположены компоненты клетки — органеллы (органоиды).

Клеточное ядро

Клеточное ядро — это важнейшая часть клетки.
От цитоплазмы ядро отделено оболочкой, состоящей из двух мембран. В оболочке ядра имеются многочисленные поры для того, чтобы различные вещества могли попадать из цитоплазмы в ядро, и наоборот.
Внутреннее содержимое ядра получило название кариоплазмы или ядерного сока. В ядерном соке расположены хроматин и ядрышко.
Хроматин представляет собой нити ДНК. Если клетка начинает делиться, то нити хроматина плотно накручиваются спиралью на особые белки, как нитки на катушку. Такие плотные образования хорошо видны в микроскоп и называются хромосомами.

Ядро содержит генетическую информацию и управляет жизнедеятельностью клетки.
Ядрышко представляет собой плотное округлое тело внутри ядра. Обычно в ядре клетки бывает от одного до семи ядрышек. Они хорошо видны между делениями клетки, а во время деления — разрушаются.

Функция ядрышек — синтез РНК и белков, из которых формируются особые органоиды — рибосомы.
Рибосомы участвуют в биосинтезе белка. В цитоплазме рибосомы чаще всего расположены на шероховатой эндоплазматической сети. Реже они свободно взвешены в цитоплазме клетки.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) участвует в синтезе белков клетки и транспортировке веществ внутри клетки.

Значительная часть синтезируемых клеткой веществ (белков, жиров, углеводов) не расходуется сразу, а по каналам ЭПС поступает для хранения в особые полости, уложенные своеобразными стопками, “цистернами”, и отграниченные от цитоплазмы мембраной. Эти полости получили название аппарат (комплекс) Гольджи. Чаще всего цистерны аппарата Гольджи расположены вблизи от ядра клетки.
Аппарат Гольджи принимает участие в преобразовании белков клетки и синтезирует лизосомы — пищеварительные органеллы клетки.
Лизосомы представляют собой пищеварительные ферменты, “упаковываются” в мембранные пузырьки, отпочковываются и разносятся по цитоплазме.
В комплексе Гольджи также накапливаются вещества, которые клетка синтезирует для нужд всего организма и которые выводятся из клетки наружу.

Митохондрии — энергетические органоиды клеток. Они преобразуют питательные вещества в энергию (АТФ), участвуют в дыхании клетки.
Митохондрии покрыты двумя мембранами: наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет многочисленные складки и выступы — кристы.

В мембрану крист встроены ферменты, синтезирующие за счет энергии питательных веществ, поглощенных клеткой, молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).

Похожее по теме... Апоптоз: жизнь и смерть клетки

Каждый день погибает один КИЛОГРАММ клеток.

АТФ — это универсальный источник энергии для всех процессов, происходящих в клетке.

Количество митохондрий в клетках различных живых существ и тканей неодинаково.
Например, в сперматозоидах может быть всего одна митохондрия. Зато в клетках тканей, где велики энергетические затраты (в клетках летательных мышц у птиц, в клетках печени), этих органоидов бывает до нескольких тысяч.

Митохондрии имеют собственную ДНК и могут самостоятельно размножаться (перед делением клетки число митохондрий в ней возрастает так, чтобы их хватило на две клетки).
Митохондрии содержатся во всех эукариотических клетках, а вот в прокариотических клетках их нет. Этот факт, а также наличие в митохондриях ДНК позволило ученым выдвинуть гипотезу о том, что предки митохондрий когда то были свободноживущими существами, напоминающими бактерии. Со временем они поселились в клетках других организмов, возможно, паразитируя в них. А затем за многие миллионы лет превратились в важнейшие органоиды, без которых ни одна эукариотическая клетка не может существовать.

Плазматическая мембрана

Чтобы клетка представляла собой единую систему, необходимо, чтобы все ее части (цитоплазма, ядро, органоиды) удерживались вместе. Для этого в процессе эволюции развилась плазматическая мембрана, которая, окружая каждую клетку, отделяет ее от внешней среды. Наружная мембрана защищает внутреннее содержимое клетки — цитоплазму и ядро — от повреждений, поддерживает постоянную форму клетки, обеспечивает связь клеток между собой, избирательно пропускает внутрь клетки необходимые вещества и выводит из клетки продукты обмена.
Строение мембраны одинаково у всех клеток. Основу мембраны составляет двойной слой молекул липидов, в котором расположены многочисленные молекулы белков. Некоторые белки находятся на поверхности липидного слоя, другие — пронизывают оба слоя липидов насквозь.

Специальные белки образуют тончайшие каналы, по которым внутрь клетки или из нее могут проходить ионы калия, натрия, кальция и некоторые другие ионы, имеющие маленький диаметр. Однако более крупные частицы (молекулы пищевых веществ — белки, углеводы, липиды) через мембранные каналы пройти не могут и попадают в клетку при помощи фагоцитоза или пиноцитоза:
В том месте, где пищевая частица прикасается к наружной мембране клетки, образуется впячивание, и частица попадает внутрь клетки, окруженная мембраной. Этот процесс называется фагоцитозом (клетки растений поверх наружной клеточной мембраны покрыты плотным слоем клетчатки (клеточной оболочкой) и не могут захватывать вещества при помощи фагоцитоза).

Пиноцитоз отличается от фагоцитоза лишь тем, что в этом случае впячивание наружной мембраны захватывает не твердые частицы, а капельки жидкости с растворенными в ней веществами. Это один из основных механизмов проникновения веществ в клетку.

Когда в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза попадают различные питательные вещества, их необходимо переварить (т.е. белки должны разрушиться до отдельных аминокислот, полисахариды — до молекул глюкозы или фруктозы, липиды — до глицерина и жирных кислот). Чтобы внутриклеточное переваривание стало возможным, фагоцитарный или пиноцитарный пузырек должен слиться с лизосомой.

Похожее по теме... Биологическое старение

Старение — в биологии процесс постепенного нарушения и потери важных функций организма или его частей. Вследствие старения организм становится менее приспособ

Все мы (и не только люди, но и животные, и растения, и даже бактерии) состоим из клеток. Это — один из постулатов клеточной теории, которая была впервые сформулирована в середине XIX века немецкими физиологом и ботаником Шлейденом и Шванном. Постепенно формулировки теории менялись, в соответствии с новыми научными открытиями, но суть оставалась прежней: клетка — это элементарная функциональная единица всего живого (за исключением вирусов, которые не имеют клеточного строения и, тем самым, вызывают ожесточённые споры среди учёных по вопросу того, относить ли их к живым организмам).

В мире существуют как одноклеточные организмы, вроде некоторых бактерий, грибов и водорослей, так и многоклеточные (практически все остальные, включая людей, тигров, крокодила и тысячелетнюю секвойю). Однако в реальной жизни увидеть отдельную клетку глазами невозможно, для этого они слишком малы, и даже в лабораторных условиях это совсем не просто. И ещё более трудной задачей представляется увидеть то, что происходит внутри клетки, а ведь клетка, как вы, конечно, знаете, это именно то, что поддерживает нашу жизнь.

И даже такая формулировка не совсем верна: не столько клетки поддерживают нашу жизнь, сколько мы — и есть скопления клеток. В многоклеточных организмах разные органы и составляющие их клетки имеют специализации: кто-то отвечает за защиту организма инфекций, кто-то — за репродуктивные функции, кто-то — за когнитивные функции; есть клетки печени, почек, поджелудочной, мозга — и все они выполняют разные функции. Но до недавнего времени мы практически ничего не знали о том, что происходит внутри них.

Т-клетка человека.

И хотя непосредственное наблюдение внутриклеточной жизни всё ещё представляет собой проблему, учёные, на основе большого числа экспериментов, сумели установить примерно, что и в каких отделах клетки (а клетка — это не единое целое, она сама состоит из большого числа элементов) происходит. И теперь мы можем оценить, насколько сложные процессы протекают постоянно (да, и в тот момент, когда вы это читаете) в каждой из примерно 100 триллионов наших клеток.

Для этого мы предлагаем вам посмотреть анимационные ролики о том, как устроена внутренняя жизнь клетки. Эти ролики, основанные на многолетних исследованиях учёных по всему миру, были сделаны совместно с Гардвардским университетом. В них нет объяснений (да и чтобы рассказать в деталях то, что там показано, потребуется пара полноценных курсов молекулярной биологии), но в данном случае они и не нужны, потому что служат немного другой цели: показать, как восхитительно устроен мир, насколько он сложен и прекрасен, насколько сложны даже маленькие клетки, из которых состоит всё живое на Земле. Согласитесь, в повседневной жизни мы об этом явно не задумываемся.

Как белые кровяные тельца (лейкоциты), призванные защищать нас от инфекций, сканируют своё микроокружение и реагируют на его изменение в случае какой-либо внешней угрозы:

Второй ролик посвящён митохондриям — энергетическим станциям клетки, основная функция которых состоит в том, чтобы обеспечивать клетки энергией для существования, размножения и прочей их работы:

Ещ один ролик — об упаковке белков в клетке. В клетках постоянно синтезируются новые белки, которые необходимы для полноценной жизни и работы, но чтобы эти белки могли выполнять свои функции, они должны пройти сложную систему обработки: