Метаболический аппарат клетки

Все множество обменных процессов в клетках называется клеточным метаболизмом. Структуры, контролирующие метаболизм, называются метаболическим аппаратом.

Метаболический аппарат клетки включает следующие системы:

1. Система транспорта веществ, в состав которой входят следующие подсистемы:

а) подсистема транспорта веществ в клетку;

б) подсистема перемещения веществ внутри клетки;

в) подсистема транспорта веществ из клетки.

2. Система расщепления поступивших сложных веществ; ее основой является гидролиз макромолекул: углеводов, белков, липидов и других. К этой системе близка система самоочищения клетки: разрушения отработанных компонентов, утилизации и нейтрализации отходов жизнедеятельности клетки.

3. Система первичного синтеза углеводов (системы хемосинтеза и фотосинтеза).

4. Система вторичного синтеза универсальных органических веществ из других органических веществ: углеводов, моносахаридов, аминокислот, азотистых оснований, жирных кислот, фосфолипидов и других. К данной системе относится подсистема синтеза структурных компонентов клетки.

5. Система синтеза нуклеиновых кислот и белков. Эти вещества могут носить универсальный характер (например, коллаген и другие структурные белки), но их характерной чертой является специфичность. Специфичные вещества (они иначе называются семантиды) характеризуют отдельную клетку, отдельный организм или определенную группу организмов. Данная система включает подсистему синтеза ферментного аппарата.

6. Системы хранения разнообразных веществ.

7. Системы энергообеспечения и энерготрансформаци. Включают подсистемы аэробного и анаэробного окисления органических и неорганических веществ, синтеза АТФ и других носителей энергии, а также подсистемы преобразования энергии.

8. Локомоторная система, включающая подсистему внутриклеточного движения и подсистему передвижения клеток.

9. Информационно-регуляторные системы, обеспечивающие информационный обмен внутри клетки и ее информационный обмен с внешней средой, а также взаимосвязь, упорядоченность и интенсивность обменных процессов. Информационно-регуляторные системы участвуют в поддержании клеточного гомеостаза (то есть постоянства внутриклеточной среды), обеспечивают устойчивое развитие клетки.

10. Защитные системы клетки.

Классификация клеток по способу питания

Само выражение «обмен веществ» подразумевает необходимость поступления в клетку исходных веществ. Этот процесс часто называют питанием клетки. По способу питания различают два основных типа клеток: гетеротрофную и автотрофную. Гетеротрофные клетки нуждаются в готовых органических веществах, а автотрофные – способны сами синтезировать органические вещества из неорганических.

В частности, к гетеротрофным эукариотическим клеткам относятся животные клетки, а к автотрофным эукариотическим клеткам – растительные клетки.

2. Структурные компоненты эукариотической клетки.

Особенности организации прокариотических клеток

Эукариотическая клетка состоит из трех основных структурных компонентов: ядра, плазмалеммы и цитоплазмы.

Ядро. Эукариотическая клетка отличается от остальных типов клеток, в первую очередь, наличием ядра. Ядро – это место хранения, воспроизведения и начальной реализации наследственной информации. Ядро состоит из ядерной оболочки, хроматина, ядрышка и ядерного матрикса. В типичной эукариотической клетке имеется одно ядро, однако широко распространены и многоядерные структуры (клетки многих одноклеточных организмов, мышечные волокна и т.д.). В этом случае множество всех ядер в клетке называется кариома.

Плазмалемма. Плазмалемма (плазматическая мембрана) – это биологическая мембрана, покрывающая всю клетку и отграничивающая её живое содержимое от внешней среды. Множество всех биологических мембран клетки называется мембранома.

Поверх плазмалеммы часто располагаются разнообразные клеточные оболочки (клеточные стенки). В животных клетках клеточные оболочки, как правило, отсутствуют.

Цитоплазма. Цитоплазма – это часть живой клетки (протопласта) без плазматической мембраны и ядра. Цитоплазма пространственно разделена на структурно-функциональные зоны (компартменты), в которых протекают различные процессы. В состав цитоплазмы входят: цитоплазматический матрикс, цитоскелет, органоиды и включения (иногда включения и содержимое вакуолей к живому веществу цитоплазмы не относят). Все органоиды клетки делятся на немембранные, одномембранные и двумембранные.

К немембранным органоидам эукариотической клетки относятся органоиды, не имеющие собственной замкнутой мембраны, а именно: рибосомы и органоиды, построенные на основе тубулиновых микротрубочек – клеточный центр (центриоли) и органоиды движения (жгутики и реснички). В клетках большинства одноклеточных организмов и подавляющего большинства высших (наземных) растений центриоли отсутствуют. Специальные органоиды движения характерны для подвижных одноклеточных организмов и специализированных клеток. Множество структур, обеспечивающих передвижение клетки, называется кинетома.

К одномембранным органоидам относятся: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, сферосомы, вакуоли и некоторые другие. Все одномембранные органоиды связаны между собой в единую вакуолярную систему клетки. Эндоплазматическая сеть образует основу синтетического аппарата клетки, который называется синтетома.

В растительных клетках настоящие лизосомы не обнаружены. В то же время в животных клетках отсутствуют настоящие вакуоли.

К двумембранным органоидам относятся митохондрии и пластиды. Эти органоиды являются полуавтономными, поскольку обладают собственной ДНК и собственным белоксинтезирующим аппаратом. Митохондрии имеются практически во всех эукариотических клетках. Пластиды имеются только в растительных клетках. Множество всех митохондрий в клетке называется хондриома, а множество всех пластид – пластома.

Прокариотическая клетка не имеет оформленного ядра – его функции выполняет нуклеоид, в состав которого входит кольцевая хромосома. В прокариотической клетке отсутствуют центриоли, а также одномембранные и двумембранные органоиды – их функции выполняют мезосомы (впячивания плазмалеммы). Рибосомы, органоиды движения и оболочки прокариотических клеток имеют специфическое строение.