Клетка

Клетки служат элементарными единицами всего живого, выполняют разные функции и имеют различные форму (плоские, кубические, шарообразные и др.), строение, химический состав. У клетки есть цитолемма, цитоплазма, содержащая органеллы, и ядро (рис. 2).

Рис. 2. Ультрамикроскопическое строение клетки (схема): 1 — цитолемма (цитоплазматическая мембрана); 2 — пиноцитозные пузырьки; 3 — центросома (клеточный центр; цитоцентр); 4 — гиалоплазма; 5 — эндоплазматическая сеть: а — мембрана зернистой сети, б — рибосомы; 6 — связь перинуклеарного пространства с полостями эндоплазматической сети; 7 — ядро; 8 — ядерные поры; 9 — ядрышко; 10 — внутренний сетчатый аппарат (комплекс Гольджи); 11 — секреторные вакуоли; 12 — митохондрия; 13 — лизосомы; 14 — последовательные стадии фагоцитоза; 15 — связь клеточной оболочки (цитолеммы) с мембранами эндоплазматической сети

Цитолемма, или плазмолемма, — оболочка клетки толщиной 9–10 нм, отделяет содержимое клетки от внеклеточной (внешней) среды. Цитолемма выполняет разделительную, защитную, транспортную функции и др. Через нее осуществляется перенос различных молекул (частиц) в клетку и из нее. Перенос молекул внутрь клетки называют эндоцитозом. Цитолемма служит полупроницаемой биологической мембраной, у которой различают наружный, промежуточный и внутренний слой (пластинки). Снаружи она покрыта гликокаликсом, образованным гликолипидами и другими углеводами. Цитолемма образует межклеточные соединения, микроворсинки, реснички, инвагинации, отростки. Выделяют простые, зубчатые и специальные межклеточные (клеточные) соединения, различаемые по форме и строению. Микроворсинки находятся на поверхности многих клеток и увеличивают ее. Реснички и жгутики участвуют в процессах движения, представляют собой выросты цитоплазмы. Гиалоплазма — гомогенная масса сложного состава, занимающая около 55% объема цитоплазмы клетки, содержит белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, ферменты, органеллы и цитоплазматические включения.

Органеллы — обязательные микрокомпоненты клеток, выполняющие важнейшие функции. Различают мембранные и немембранные органеллы.

Мембранные органеллы клетки отграничены от гиалоплазмы мембранами. Мембранными органеллами являются эндоплазматическая сеть, внутренний сетчатый аппарат, митохондрии, лизосомы, пероксисомы. Эндоплазматическая сеть представляет собой многочисленные пластинки, трубочки, цистерны округлой или уплощенной формы, мешочки. Различают зернистую (шероховатую, гранулярную) и незернистую (гладкую, агранулярную) эндоплазматическую сеть. Зернистая эндоплазматическая сеть синтезирует (на рибосомах) и транспортирует белки. Незернистая эндоплазматическая сеть участвует в синтезе липидов, углеводов, их обмене. Внутренний сетчатый аппарат (комплекс Гольджи) представляет собой совокупность пузырьков и пластинок, ограниченных мембранами и соединенных между собой. В комплексе Гольджи синтезируются и накапливаются полисахариды, белково-углеводные комплексы, которые выводятся из клеток. Лизосомы — пузырьки диаметром 0,2–0,5 мкм, содержат протеолитические ферменты. Ферменты лизосом образуются путем синтеза на рибосомах зернистой эндоплазматической сети, откуда поступают в комплекс Гольджи. От пузырьков комплекса Гольджи отпочковываются первичные лизосомы. Мембраны лизосом устойчивы к действию их ферментов. Пероксиcомы представляют собой пузырьки, которые содержат окислительные ферменты. Пероксисомы участвуют в разрушении перекиси водорода, обезвреживании ряда токсичных веществ, расщеплении аминокислот, обмене липидов. Митохондрии участвуют в процессах клеточного дыхания, преобразованиях энергии в формы, доступные для использования, окислении органических соединений, синтезе аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Форма митохондрии округлая, удлиненная или палочковидная. Размеры, количество и расположение митохондрий зависят от функции клетки. Мембрана состоит из двух слоев (митохондриальных мембран), между которыми находится межмембранный промежуток. Внутренняя митохондриальная мембрана образует многочисленные кристы (складки).

Немембранные органеллы клетки — цитоскелет, рибосомы и полисомы. Цитоскелет — сложная система микротрубочек, микрофиламентов, промежуточных филаментов и микротрабекул. Он участвует в поддержании и изменении формы клетки, распределении и перемещении ее компонентов, эндоцитозе, обеспечении подвижности клетки, участии в межклеточных соединениях и др. Микротрубочки — полые цилиндрические образования с многочисленными боковыми выростами. Цитоцентр (клеточный центр) образован двумя полыми цилиндрами (центриоли), которые располагаются в перпендикулярных плоскостях. Он обеспечивает деление клетки. Микрофиламенты — тонкие белковые нити, расположенные в цитоплазме. Они образуют каркас микроворсинок, участвуют в образовании десмосом, обеспечивают прочность клетки. Промежуточные филаменты — белковые нити, которые поддерживают форму отростков нервных клеток, удерживают миофибриллы в мышечной ткани, способствуют прикреплению миофибрилл к плазмолемме. Микротрабекулы связывают различные компоненты цитоскелета между собой. Рибосомы — немембранные органеллы, обеспечивающие синтез белка. Они располагаются одиночно (тогда они функционально неактивны) или формируют скопления — полирибосомы (полисомы). Включения цитоплазмы — временные ее компоненты, существование которых обусловлено накоплением продуктов метаболизма клеток. Различают трофические, секреторные, экскреторные и пигментные включения.

Транспорт веществ и мембран в клетке — важная функция клетки. Различают пассивный и активный транспорт веществ. Пассивный транспорт не требует энергозатрат, он происходит путем диффузии молекул из среды с большим их содержанием в зону с их меньшим содержанием (перемещение по градиенту концентрации). Энергозависимый активный транспорт заряженных частиц зависит от разности потенциалов на поверхности цитолеммы. Его осуществляют специальные белки-переносчики.