Обязательными частями клетки являются мембрана, цитоплазма и генетический аппарат (у ядерных организмов — ядро).
Наука, изучающая строение и функции клеток, — цитология (от греч. «цитос» — клетка и «логос» — учение).
Клетка окружена плазматической мембраной (от лат. «мембрана» — кожица, пленка). Ее функции очень разнообразны, но основная — защитная: она защищает внутреннее содержимое клетки от воздействий внешней среды. Благодаря различным выростам, складкам на поверхности мембраны клетки прочно соединяются между собой. Мембрана пронизана специальными белками, через которые могут перемещаться определенные вещества, необходимые клетке или подлежащие удалению из нее. Таким образом,через мембрану осуществляется обмен веществ. Причем, что очень важно, вещества пропускаются через мембрану избирательно, за счет чего в клетке поддерживается нужный набор веществ.
У растений плазматическая мембрана снаружи покрыта плотной оболочкой, состоящей из целлюлозы (клетчатки). Оболочка выполняет защитную и опорную функции. Она служит внешним каркасом клетки, придавая ей определенную форму и размеры, препятствуя чрезмерному набуханию.
Фагоцитоз (от греч. «фагос» — пожирать и «цитос» — клетка) — поглощение клеткой крупных молекул органических веществ и даже целых клеток. Термин предложен в 1882 г. русским ученым И. И. Мечниковым.
В этом процессе прямое участие принимает плазматическая мембрана. При фагоцитозе у клетки образуются выпячивания цитоплазмы в виде ложноножек, которые окружают пищевую частицу, захватывают ее и погружают внутрь клетки. Затем образуется пузырек, внутрь него выделяются пищеварительные вещества, расщепляющие захваченную пищу до простых органических соединений — строительных блоков. Путем фагоцитоза питаются многие простейшие. У позвоночных животных способность к фагоцитозу сохранили лишь некоторые виды клеток. Например, у человека это белые клетки крови — лейкоциты. Захватывая и «пожирая» болезнетворные микроорганизмы, они защищают нас от опасных инфекций.
Цитоплазма является внутренней средой клетки. В ней располагаются ядро и многочисленные органоиды: эндоплазматическая сеть, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы и ряд других. Цитоплазма состоит из вязкого полужидкого вещества и пронизана многочисленными нитями белковой природы, выполняющими функции скелета клетки. Цитоплазма связывает между собой органоиды, обеспечивает перемещение образовавшихся в ней веществ, и сама является средой, в которой идут многочисленные химические реакции.
Вопрос 6. В чем состоит роль рибосом в организме?
Рибосомы — органоиды клетки, на которых происходит сборка молекул белка. Рибосомы были открыты с помощью электронного микроскопа в 1953 г. американским ученым Дж. Палладе. В каждой клетке содержится до нескольких тысяч рибосом. В цитоплазме они могут располагаться свободно или быть прикрепленными к наружной поверхности мембран эндо- плазматической сети. Рибосомы могут работать поодиночке или объединяться в комплексы (полисомы) — это зависит от типа белка, который на них синтезируется.
Эндоплазматическая сеть представляет собой разветвленную сеть каналов и полостей в цитоплазме клетки, образованную мембранами. Особенно много каналов в клетках с высоким уровнем обмена веществ. По ним транспортируются синтезированные на мембранах вещества. В среднем объем эндоплазматической сети составляет от 30 до 50% всего объема клетки. Различают два типа мембран эндоплазматической сети: гладкие и шероховатые. На последних находятся многочисленные рибосомы. На гладких мембранах синтезируются жиры и углеводы. Такие мембраны преобладают в клетках сальных желез, где осуществляется синтез жиров, в клетках печени, где синтезируется гликоген, в клетках, богатых запасными питательными веществами (семена растений).
Основная функция шероховатых мембран — синтез белков, который осуществляется на рибосомах. Особенно много шероховатых мембран в клетках желез и нервных клетках.
Лизосомы (от греч. «лизис» — растворение и «сома» — тело) — небольшие овальные тельца, окруженные мембраной.
В лизосомах находится более 30 типов ферментов (вещества белковой природы, увеличивающие скорость химической реакции в десятки и сотни тысяч раз), способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, жиры и другие вещества. Расщепление веществ с помощью ферментов называется лизисом, отсюда и происходит название органоида. Лизосомы образуются или из структур комплекса Гольджи, или из эндоплазма- тической сети. Одна из основных функций лизосом — участие во внутриклеточном переваривании пищевых веществ. Кроме того, лизосомы могут разрушать структуры самой клетки при ее отмирании, в ходе эмбрионального развития и в ряде других случаев.
Основной структурный элемент аппарата Гольджи — мембрана, которая образует пакеты уплощенных цистерн, крупные и мелкие пузырьки. Цистерны аппарата Гольджи соединены с каналами эндоплазматической сети. Произведенные на мембранах эндоплазматической сети белки, полисахариды, жиры переносятся к аппарату Гольджи, накапливаются внутри его структур и «упаковываются» в виде вещества, готового либо к выделению, либо к использованию в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности. В аппарате Гольджи образуются лизосомы. Кроме того, он участвует в наращивании цитоплазматической мембраны, например во время деления клетки.
Ядро (по лат. — «нуклеус», по греч. — «карион») — важнейшая структура клетки. Описано в 1831 г. английским ученым Р. Броуном. Ядро — обязательный компонент всех клеток, за исключением предъядерных (бактерий, лучистых грибов и синезеленых водорослей) и доклеточных (вирусы, фаги) организмов. Ядро обычно шаровидной формы, но если клетка сильно вытянута, то оно становится веретеновидным. У молодых клеток ядро расположено в центре, у зрелых может смещаться в сторону.
Роль ядра исключительно велика. Оно является носителем наследственной информации клетки, управляет процессом обмена веществ, участвует в делении клетки и половом процессе, регулирует изменение общего числа органоидов клетки.
Ядрышко представляет собой плотное округлое тельце, погруженное в ядерный сок. В ядрах разных клеток число ядрышек может колебаться от 1 до 5—7 и более. Ядрышки есть только в неделящихся ядрах; во время деления они исчезают, а после завершения деления возникают вновь.
Хромосомы (от греч. «хромо» — цвет и «сома» — тело) — основные структуры ядра. Хромосомами были названы тельца, интенсивно окрашивающиеся и потому хорошо заметные во время деления клеток. В период между делениями хромосомы не видны. Главная функция хромосом — хранение и передача наследственной информации.
