О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Несмотря на различия во внешнем виде и функциях, все клетки состоят из трех основных частей (рис. 8-1):
1) клеточной мембраны;
2) цитоплазмы;
3) клеточного ядра или его функционального эквивалента. Клеточная мембрана
Окружающая клетку мембрана построена из двух слоев молекул жироподобных веществ, а между ними как бы плавают молекулы белков. Клетка способна выделять за пределы своей наружной мембраны различные защитные вещества, например слизь, целлюлозу, образующую клеточную стенку, и другие материалы. Функции их в основном механические, сходные с ролью раковины у моллюска. Их нужно ясно отличать от функций “живой” клеточной мембраны, в которой активно идут химические^процессы, связанные с переносом веществ и восприятием внешних стимулов.
Главное назначение мембраны — препятствовать выходу определенных веществ из клетки или проникновению их извне и способствовать передвижению нужных веществ в нужных направлениях. В частности, мембрана обеспечивает поддержание определенной концентрации некоторых солей внутри клетки на постоянном уровне, нередко существенно отличающемся от их концентрации вне ее. Без других структурных компонентов клетка может некоторое время обойтись, но после повреждения мембраны сразу же гибнет.
Нетрудно убедиться, что проницаемость клеточной мембраны каким-то образом прямо связана с самой жизнью. Если порезать красную свеклу на ломтики и поместить их в воду, то красящее ве-
щество из них практически не выходит. Если, однако, убить клетки кипячением, то оно тотчас начнет переходить в воду. То же самое происходит с солями, аминокислотами и витаминами. Гибнущая клетка теряет контроль над внутренней концентрацией различных веществ, особенно солей. На практике первым признаком умирания клетки от любой причины, не обязательно кипячения, являются начинающиеся изменения в проницаемости ее наружной мембраны.
Проницаемость
Поглощение и выделение различных веществ живой клеткой контролируется особыми белками, которые встроены в клеточную мембрану, причем одна часть белковой молекулы выступает наружу, а другая — внутрь клетки (рис. 8-2). Эти белки служат теми “воротами”, или “каналами”, которые избирательно пропускают те или иные органические вещества (например, определенные сахара или соли). Существуют и “ворота” другого типа, которые лучше называть “насосами”. Они не просто пропускают вещества, а активно “перекачивают” некоторые виды молекул, так что клетки (особенно клетки бактерий) могут получать питательные вещества из очень слабых растворов. Это накачивание или концентрирование веществ — активный процесс, и для него требуется довольно много энергии, которая должна запасаться в ходе обмена веществ.
Цитоплазма
Внутри мембраны заключено клеточное содержимое — водный солевой раствор, содержащий растворенные или взвешенные ферменты, сократительные нити (такие, как в мышечных клетках), запасные материалы (зерна крахмала, например) и другие вещества. Хотя 65-85% веса клетки составляет вода, эти вещества делают внутриклеточную среду очень вязкой. Этот полужидкий материал раньше обычно называли протоплазмой, и во времена Чарлза Дарвина и даже позже в нем видели “материальную основу жизни”. В то время ученые были склонны считать протоплазму довольно гомогенной химической субстанцией, которую называли “альбумином” (т. е. по современной терминологии белком). Такие особенности живого, как рост, раздражимость и др., считали свойствами этой химической субстанции, подобно тому как синий цвет считают свойством раствора медного купороса. Сегодня мы знаем, что “протоплазма” далеко не гомогенна, и этот термин использу-
Рис. 8-2. Клеточная мембрана, построенная из двух слоев липидных молекул и непроницаемая для большинства веществ. В ней “плавают” молекулы белков. Некоторые из этих белков действуют как каналы или насосы, пропуская или активно “перекачивая” малые молекулы внутрь или наружу. Другие белки (“рецепторы”) высокоспецифическим образом связывают определенные вещества из внеклеточной среды, и это приводит к образованию “сигнальных молекул”, которые влияют на активность клетки. Такие рецепторы эквивалентны органам чувств и обеспечивают передачу информации от одних клеток другим.
ется редко. В наше время все, что находится внутри клеточной мембраны, за исключением ядра, называют цитоплазмой.
В цитоплазме находятся разнообразные органеллы (“маленькие органы”), которые тоже обычно окружены мембранами (см. рис. 8-1). К органеллам, в частности, относятся митохондрии — мешковидные образования, где находятся многие дыхательные ферменты. Именно здесь “сжигаются” сахара и вырабатывается энергия. Митохондрии есть и в клетках растений. В последних имеются также сходные структуры, называемые хлоропластами; они содержат зеленый пигмент хлорофилл, и в них происходит фотосинтез. Растительные клетки часто содержат вакуоль — пузырек жидкости, который может занимать большую часть объема клетки. В животных клетках вакуоли встречаются реже. Имеются и другие, менее заметные структуры. Так, небольшие тельца, называемые рйбосомами и состоящие из белка и нуклеиновой кислоты (РНК), осуществляют синтез белка.
