В клетке есть своя транспортная система – это эндоплазматическая сеть или эндоплазматический ретикулум, которая представляет собой сложное сплетение каналов и полостей. Объем этой сети в среднем составляет от 30 до 50 % клеточного объема. На наружной поверхности эндоплазматической сети располагаются рибосомы, которые, как мы уже знаем, синтезируют белок.
Центриоли
Эндоплазматическая сеть
Самыми простыми по строению органеллами являются вакуоли – ограниченные мембраной пузырьки, заполненные газом или жидкостью. В животных клетках вакуоли занимают не более 5 % от общего объема клетки, а в растительных клетках могут занимать до 90 %. Если в растительных клетках чаще всего бывает одна крупная расположенная в центре вакуоль, то в животных клетках мы можем видеть несколько мелких вакуолей, которые располагаются на периферии. Вакуоли выполняют различные функции – подобно лизосомам разлагают сложные молекулы на простые, участвуют в выведении веществ за пределы клетки, накапливают нужные вещества и т. д.
Мы закончили знакомство с клеткой, точнее – с животной клеткой. Давайте закрепим полученные знания. Возьмите лист бумаги и ручку или карандаш и попробуйте без помощи учебника нарисовать клетку со всем ее содержимым. Не старайтесь добиться полного сходства с приведенными в книге рисунками. Дело не в сходстве, а в том, чтобы вы ничего не забыли бы нарисовать. Когда закончите рисунок, перечислите функции каждого нарисованного элемента.
Химический состав клетки
Клетки состоят из неорганических и органических веществ.
Неорганические вещества представлены водой, кислородом, углекислым газом и минеральными солями. В выражении «вода – основа жизни» нет никакого преувеличения. Все реакции между веществами в клетках проходят в водной среде, при участии воды осуществляется теплорегуляция. В организме человека примерно 60 % воды, иначе говоря, ее содержание больше, чем содержание всех других веществ вместе взятых. Большинство клеток живых организмов содержат 70–80 % воды, в костных клетках ее около 20 %, а в зубной эмали, самой твердой ткани организма – 10 %.
Содержание химических элементов в клетке
Кислород, являющийся одним из сильнейших природных окислителей, участвует во многих химических процессах, происходящих в клетках. Углекислый газ является одним из конечных продуктов клеточной жизнедеятельности. Количество минеральных солей, содержащихся в клетке, весьма мало, но без них нельзя обойтись, потому что они нужны для нормальной жизнедеятельности.
Органические вещества клетки представлены молекулами нуклеиновых кислот, белков, жиров (липидов) и углеводов.
Органические вещества клетки
Нуклеиновые кислоты – дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая, как мы уже знаем, хранят наследственную (генетическую) информацию.
Белки, сложные высокомолекулярные вещества, состоящие из аминокислот, участвуют во всех процессах жизнедеятельности клетки. С учетом функций, клеточные белки можно разделить на три группы:
1. ферменты, участвующие в химических реакциях в качестве ускорителей;
2. специфические белки, вырабатываемые не для собственно клеточных нужд, а для нужд всего организма, так сказать «на экспорт» – гормоны, пищеварительные ферменты, медиаторы (вещества, с помощью которых нервный импульс передается от одной клетки к другой) и др.;
3. структурные белки, используемые для восстановления и обновления клеточных элементов.
По содержанию в клетке белки стоят на втором месте после воды. Они составляют примерно 50 % от сухого остатка клеточных веществ.
Среди жиров главное значение имеют фосфолипиды (липиды, содержащие остаток фосфорной кислоты) из молекул которых состоят все клеточные мембраны – и самой клетки, и ее элементов. Фосфолипиды, как и все жиры – хороший теплоизолятор, они предохраняют клетку от потери тепла. Кроме того, жиры служат источником энергии и воды (при разложении 1 г жира образуется 1,1 мл воды). Капельки жира могут находиться в цитоплазме в виде включений – это клеточный энергетический запас «на черный день».
Другим источником энергии являются углеводы, в первую очередь – глюкоза и ее полимер[1] гликоген. Кроме этого, углеводы, наряду с жирами и белками, являются «строительным материалом», они водят в состав различных клеточных элементов.
Деление клетки
Клетки живых организмов постоянно делятся, воспроизводя новые клетки вместо отмирающих старых. За жизнь человека в его организме осуществляется порядка 1014 делений клеток. 10 в 14-ой степени! 1 00 000 000 000 000! Сто тысяч миллиардов делений! Впечатляющая цифра, не правда ли?
С делением клетки мы ознакомимся на примере митоза или непрямого деления, наиболее распространенном способе воспроизводства клеток.
Митоз
Рассмотрите картинку. В интерфазе ничего не происходит. Это промежуточная между делениями фаза. Клетка увеличивает свою массу и удваивает хромосомы, готовясь к предстоящему делению. Когда масса увеличится вдвое и хромосомы удвоятся, настает время делиться.
Пойдем дальше.
Первая фаза митоза, называемая «профазой», является самой продолжительной фазой. Начинается она с того, что нити-хромосомы утолщаются и сворачиваются в спираль. Хромосомы удвоились, но пока они соединены попарно перемычками, называемыми «центромерами».
Хромосома
Ядерная мембрана и ядрышки исчезают. Хромосомы вырываются на свободу и рассредоточиваются по всей клетке. Центриоли отходят к полюсам.
Вторая фаза митоза называется «метафазой». Разошедшиеся по полюсам центриоли образуют так называемое «веретено деления». Веретено это состоит из микротрубочек, которые прикрепляются к хромосомам и предназначено оно для дележа хромосом между двумя клетками.
Образование веретена деления (оно видно на среднем рисунке) и разделение хромосом.
Если центриоли расположены у полюсов, то хромосомы выстраиваются возле условного «экватора», отчего вся система имеет веретенообразную форму, давшую ей название.
Во время третьей фазы, которая называется «анафазой», центромеры, скреплявшие пары хромосом разрушаются и хромосомы расходятся к полюсам клетки.
В заключительной, четвертой фазе, называемой «телофазой» – хромосомы раскручиваются в нити, вновь образуются ядра, микротрубочки веретена «собираются» в центриоли, делится цитоплазма, а в экваториальной зоне клетки образуется перетяжка, разделяющая две сестринские клетки.
Вот и все. Вместо одной материнской клетки появились две дочерние. Процесс деления завершен. Наступает интерфаза.
Ознакомимся вкратце с двумя другими видами деления клеток.
«Амитозом», т. е. «не митозом», называется прямое деление клетки, происходящее простым разделением ядра надвое без образования веретен деления. Поскольку веретена не образуются, наследственный материал распределяется между ядрами случайным образом. Ядро делится, а клетка – нет. Она становится двуядерной. Амитоз характерен для стареющих клеток с пониженной активностью.
Амитоз
Процесс деления клеток, в результате которого не происходит удвоения числа хромосом в материнской клетке (т. е. дочерние клетки получают по половинному набору хромосом), называют «мейозом». Мейоз проходит в два этапа. Первое деление клеток происходит с удвоением числа хромосом, но при делении хромосомные пары не разделяются надвое, дочерние клетки получают от материнской парные хромосомы, скрепленные центромерами.
Практически сразу же по окончании первого деления, начинается второе, перед которым удвоения числа хромосом не происходит. В результате мейоза из одной материнской клетки с полным набором хромосом образуются четыре дочерних клетки с половинным набором хромосом. Таким путем образуются половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки.
Межклеточное вещество
Межклеточное вещество, также называемое «внеклеточным матриксом», это окружающие клетки продукты их жизнедеятельности. Межклеточное вещество может быть жидким, как в крови, желеобразным или твердым. Твердое межклеточное вещество в основном состоит из коллагена – белка, имеющего нитевидную структуру. Кроме коллагена, в межклеточном веществе находятся другие белки и гиалуроновая кислота.
Обратите внимание! Межклеточное вещество имеет неклеточную природу. Оно состоит из молекул, а не из клеток.
Белые промежутки между клетками – это межклеточное вещество
Ткани
Группы клеток (вместе с межклеточным веществом), имеющих схожее строение и выполняющих схожие функции, называют «тканями». Из сочетания тканей состоят органы.
