§ 7 Строение клетки

Любая клетка имеет очень сложное строение (рис. 9). Содержимое клет­ки, а также многих внутриклеточных структур ограничивают биологические мембраны (лат. membrana — «кожица», «пленка») — тончайшие пленки (3,5- 10 нм толщиной), состоящие в основном из белков и липидов.

Цитоплазматическая (или клеточная) мембрана отделяет от внешней среды содержимое клетки и осуществляет ее взаимодействие с внешней сре­дой, а также с соседними клетками. Через мембрану в клетку поступают пита­тельные вещества и выделяются ненужные продукты обмена. Она полупрони­цаема. Главные химические компоненты, образующие цитоплазматическую мембрану, — белки, сложные липиды и гликопротеиды. Они выполняют роль барьера, обеспечивая избирательное проникновение веществ из внешней и внутренней среды. Мембраны не образуются заново, а «собираются» из уже име­ющихся путем добавления и приращивания недостающих частей. С участием мембран осуществляются контакты между клетками.

У клеток растений, грибов и бактерий цитоплазматическая мембрана сна­ружи покрыта клеточной стенкой. У клеток животных клеточной стенки нет.

Цитоплазматическая мембрана отделяет клетку от внешней среды, по­лупроницаема, участвует в обмене веществ между клеткой и средой.

Под мембраной находятся две важные части клетки — цитоплазма и ядро. В цитоплазме находятся органоиды (или органеллы) и включения.

Цитоплазма — это полувязкая внутренняя среда клетки. Цитоплазма по­стоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с со­бой различные вещества, включения и органоиды. В ней проходят все процес­сы обмена веществ. В состав цитоплазмы входят все виды органических и не­органических веществ. В ней присутствуют также нерастворимые отходы об­менных процессов и запасные питательные вещества.

Цитоплазма способна к росту и воспроизведению, при частичном удале­нии может восстановиться. Однако нормально функционирует цитоплазма только в присутствии ядра. Без него долго существовать цитоплазма не может, так же как и ядро без цитоплазмы.

Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточ­ных структур (компонентов) и обеспечении их химического взаимо­действия.

Ядро имеется в клетках многих одноклеточных и всех многоклеточных организмов. Как правило, в клетках имеется одно ядро, но бывают и многоядер­ные клетки. Ядро клетки — это плотное тельце, часто овальной формы. Оно за­полнено густым ядерным веществом — кариоплазмой (греч. karyon — «ядро»). От цитоплазмы ядро отделено двухслойной ядерной мембраной. Через многочислен­ные поры в мембране происходит обмен молекулами между ядром и цитоплаз­мой. В ядре имеется одно или несколько ядрышек, связанных с синтезом РНК.

Кроме ядрышек в ядре находятся хромосомы, образованные двухцепочечными молекулами ДНК и белками. Хромосомы являются носителями генов, определяющих наследственные свойства клетки и организма в целом. Ген представляет собой участок молекулы ДНК с определенной последовательно­стью нуклеотидов.

Наследственная информация (ДНК), заключенная в хромосомах ядра, с помощью РНК и ферментов управляет всеми процессами, протекающими в клетке: биохимическими, физиологическими, морфологическими, синтезом и распадом веществ.

Ядро — центр управления процессами, происходящими в клетке.

Включения — непостоянные структурные компоненты клетки. В отличие от органоидов включения то появляются, то исчезают в клетке в процессе ее жизнедеятельности.

Органоиды (от греч. organon — «орган» и eidos— «вид») — постоянные струк­турные компоненты, которые выполняют жизненно важные для клетки функции.

Части клетки, взаимодействуя между собой, образуют целостное един­ство, т. е. биосистему.

У многих одноклеточных и некоторых многоклеточных организмов в клет­ке нет оформленного ядра, но есть ДНК-содержащая зона, которая называется нуклеоидом (от лат. nucleus — «ядро» и греч. eidos — «вид»), т. е. похожим на ядро. Обычно нуклеоид прикреплен к внутренней части мембраны, но он не отгра­ничен мембранами от цитоплазмы. Это свойственно прокариотам.

Клетки, не имеющие оформленного ядра, называют прокариотическими (от лат. pro — «перед», «раньше» и греч. karyon — «ядро»), а имеющие ядро — эукариотическими (от лат. eu— «полностью», «хорошо» и греч. karyon— «ядро»). На этом основании все организмы разделяются на прокариот и эукариот. К прокариотам относятся бактерии (включая цианобактерий) и архебактерии. Прокариотические клетки присущи древним одноклеточным организмам, а эука­риотические возникли позже в процессе эволюции. Эукариоты — это расте­ния, животные и грибы.

Клетки прокариот имеют достаточно простое строение, так как сохраня­ют черты первых организмов, возникших на Земле. Клетки эукариот имеют более сложное строение.

Форма клеток бывает разной (рис. 10, 11), что зависит от выполняемых клетками функций. У эукариот молекулы ДНК имеют линейное строение. У про­кариот молекула ДНК всегда одна и образует кольцо.

Особую, неклеточную форму жизни представляют собой вирусы. Эти организмы, выделяемые в особое царство Вирусы, имеют очень простое строение. Каждая вирус­ная частица содержит молекулу нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), окруженную белковой оболочкой. Отличительная особенность вирусов — способность размно­жаться только в живых клетках (рис. 12). Проникая в клетку, вирус нарушает ее генетический аппарат таким образом, что клетка начинает производить вирусную нуклеиновую кислоту и вирусные белки. Вирусы являются возбудителями многих бо­лезней растений, грибов, животных и человека. Они вызывают такие заболевания, как гепатит, полиомиелит, оспа, грипп, ящур и др.

1. Почему цитоплазму называют внутренней средой клетки?

2*. Как осуществляется управление процессами жизнедеятельности в клетках прокариот, у которых нет ядра?

3. Попытайтесь сформулировать ответ кратко.

• Молекула белка — полимер. А что представляет собой молекула ДНК и РНК?

• По какому признаку организмы делят на прокариот и эукариот?