43. Клетка как фундаментальная модель живой материи на микроуровне. Жизненный цикл клетки. Единство и многообразие клеточных типов.

Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого.

Клетка любого организма представляет целостную живую систему. Она состоит из трех связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра.

Оболочка клетки осуществляет взаимодействие с внешней средой и с соседними клетками. Она состоит из наружного слоя и плазматической мембраны.

Клетки животных и растений различаются по строению. Растительная клетка состоит из оболочки, пластиды, вакуоли, цитоплазмы и ядра. Животная клетка - из оболочки, ядрышка, аппарата Гольджи, хромосом, вакуоли, ядра, цитоплазмы, митохондрий и включения.

У растений, бактерий на поверхности расположена плотная оболочка или клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки. Клеточная :тенка играет важную роль, она представляет защитную оболочку, через нее проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.

Поверхностный слой получил название гликокаликс, он состоит из полисахаридов и белков. Его функция - связь клеток животных с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами.

Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана, граничащая непосредственно с цитоплазмой.

В состав мембраны входят белки и липиды. Молекулы липидов образуют сплошной слой и расположены в два ряда. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, располагаясь в слое липидов на разной глубине. Молекулы белка и липидов подвижны, это обеспечивает динамичность плазматической мембраны.

От функций мембраны зависит жизнедеятельность клеток.

Одна из функций - создание барьера, отграничивающего внутреннее содержимое клетки от внешней среды.

Но между ними постоянно происходит обмен веществ. Из внешней среды в клетку поступает вода, разнообразные соли в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы. Во внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клетке.

Транспорт веществ - одна из главных функций плазматической мембраны. Также она играет соединительную роль, у многоклеточных животных она соединяет разные ткани (мышечную, эпителиальную).

На поверхности многих клеток животных находятся очень мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной - микроворсинки. Их много на поверхности клеток кишечника, где происходит переваривание и всасывание пищи.

Жизненный цикл клетки начинается с момента ее образования после деления родительской клетки и заканчивается либо новым делением, либо превращением в специализированную клетку.

Большинство клеток продолжает делиться. Им свойственен клеточный цикл, состоящий из периодически повторяющихся стадий: так называемой интерфазы (1) – этапа подготовки к делению и непосредственно процесса деления – митоза (2). На стадии подготовки к делению происходит удвоение генетического материала (редупликация ДНК). Масса клетки во время интерфазы увеличивается до тех пор, пока она примерно вдвое не превысит начальную.

Существует два основных морфологических типа клеток, различающиеся по организации генетического аппарата: эукариотический и прокариотический. В свою очередь, по способу питания различают два основных подтипа эукариотических клеток: животную (гетеротрофную) и растительную (автотрофную).

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

Плазмалемма (плазматическая мембрана) – это биологическая мембрана, покрывающая всю клетку и отграничивающая её живое содержимое от внешней среды. Поверх плазмалеммы часто располагаются разнообразные клеточные оболочки (клеточные стенки). В животных клетках клеточные оболочки, как правило, отсутствуют.

Цитоплазма – это часть живой клетки (протопласта) без плазматической мембраны и ядра. Цитоплазма пространственно разделена на 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. Вместо термина «органоиды» часто употребляют устаревший термин «органеллы».

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.

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. 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.

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.