КЛЕТКА КАК СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ

ЕДИНИЦА ТКАНИ. ОБЩИЙ ПЛАН СТРОЕНИЯ.

ЦИТОПЛАЗМА, СТРОЕНИЕ ОРГАНЕЛЛ

И ВКЛЮЧЕНИЙ

Цитология— наука о клетке. Она изучает строение и функции ткане­вых клеток у многоклеточных организмов, одноклеточные организмы, про­цессы воспроизводства, роста клеток, их регенерации, приспособления к условиям внешней среды и другие процессы, позволяющие судить об об­щих для всех клеток свойствах и функциях.

Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная вы­полнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, раз­множение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической ин­формации и ее передачу.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ

Клеточная теория явилась одним из наиболее важных открытий в биологии, перевернувшим существовавшие до нее представления о живой материи. Она дала толчок бурному развитию цитологии, гистологии и эмбриологии и является ее основополагающим учением. Клеточная теория была сформулирована в 1838 году немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шванном, а в дальнейшем развита Вирховым. М. Шлейдеи (1838) со­здал так называемую теорию цитогенеза, в которой впервые связал воз­никновение новых клеток не с их оболочкой, а с содержимым и прежде всего с ядром. После этого Т. Шванн (1838) показал, что в явлении цито­генеза скрывается общий принцип развития микроскопических структур всех организмов, позволяющий сделать заключение о принципиальном сходстве клеток всех тканей и органов. Тем самым Т. Шванн обосновал, исходя из генетического принципа, клеточную теорию. Наконец Р. Вирхов в 1859 г. пересмотрел и развил клеточную теорию, выдвинув вместо пред­ставлений о цитогенезе положение "всякая клетка из клетки".

Однако разработке клеточной теории предшествовали труды многих ученых. В 1824—1827 гг. французские учение А. Дютроше, Ф. Распайль и П. Тюрпен высказали предположение, что мешочки и пузырьки (т.е. клет­ки) являются элементарными структурными единицами всех раститель­ных и животных тканей. Особо следует отметить чешского ученого Я. Пуркине, который в определенной степени предвосхитил создание кле­точной теории. Он в 1837 г. создал теорию "ядросодержащих зернышек", т.е. клеток. Русский гистолог П.Ф. Горянинов на протяжении 1834—1847 гг. сформулировал принцип, согласно которому клетка является универсаль­ной моделью организации живых организмов.

В настоящее время главные положения клеточной теории остаются не­зыблемыми. Однако они существенно дополнены новейшими сведениями о строении клеток, их размножении и гибели, взаимодействии клеток при выполнении своих функций и т.д.

Современная клеточная теория включает такие положения:

1. Клетка является наименьшей единицей живого.

2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.

3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки (omnia cellula e cellule — каждая клетка — из клетки).

4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.

Значение клеточной теории состоит в следующем:

1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дис­циплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.

2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального раз­вития организмов.

3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окру­жающего мира.

4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

Клетка может существовать как самостоятельно, так и в составе тканей многоклеточных животных и растений. В составе тканей клетки являются важнейшим тканевым элементом.

Все клетки делятся па прокариотическиеи эукариотические.

Прокариота ческие клетки не | имеют ядерной оболочки, не со-*. держат органелл, ядра. Вся гене-

Втическая информация у них хра­нится в замкнутой в кольцо двойной цепи ДНК. Прокариотические клетки окружены жест-£ кой клеточной стенкой. Они ли-I шены митотического аппарата. К прокариотам относятся некоторые бактерии и водоросли. Все остальные клетки являются эукариотическими. Они отличаются от прокариотов на­личием хромосом, системы внутриклеточных мембран, из которых построены органеллы. Цитоплазматические мембраны отграничивают также ядро. Имеется митотический аппарат. Организм взрослого чело­века состоит из примерно 10" клеток, подразделяющихся на более чем 200 типов, суще­ственно различающихся как строением, так и функциями. Однако при имеющихся несом­ненных различиях клетки всех этих типов имеют общие черты строения.

Эукариотическая клетка со­стоит из таких компонентов (рис. З.1.):

1.Клеточная оболочка (кле­точная поверхность).

Цитоплазма.

Ядро.

В свою очередь, каждый из этих трех компонентов клетки состоит из нескольких частей.

Клеточная оболочка обра­зована трех частями: снаружи располагается гликокаликс,затем идет цитоплазматическая мембрана(цитолемма, плазмолемма), а иод ней находится подмембранный слой опорно-сократительных структур.

Цитоплазма также состоит из трех частей: гиалоплазмы, органелли включений.

Ядро построено из четырех компонентов: 1) ядерной оболочки,или кариолеммы, 2) ядрышка, 3) хроматина (хромосом), 4) ядерного сока (кариолимфы).

КЛЕТОЧНАЯ ОБОЛОЧКА

Основной частью клеточной оболочки является цитоплазматическая мембрана (цитолемма), которая имеет строение элементарной биологичес­кой мембраны, являясь самой толстой из всех других клеточных мембран (7,5-11 нм).

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ — это липопротеидные образова­ния, которые ограничивают клетку снаружи и формируют некоторые органеллы, а также оболочку ядра. В электронном микроскопе имеют трех­слойную структуру (два темных слоя разделены светлым слоем) из-за осо­бого расположения структурных компонентов (рис. 3.2). Основными хими­ческими компонентами клеточных мембран являются липиды (40%), бел­ки (50%) и углеводы (10%).

Молекулы липидов мембран состоят из двух частей: гидрофильнойи гидрофобной,т.е. полярны. С полярностью липидов мембран связана их проницаемость для веществ. Неполярные соединения легко проникают че­рез нее, тогда как полярные (например, белки) могут проникать в клетку только путем эндоцитоза(см. ниже). В мембранах липиды образуют ли-пидный бислой, в котором молекулы липидов имеют характерное располо­жение: гидрофобные концы(хвостики) спрятаны внутрь бислоя, а гидро­фильные частинаходятся снаружи. Хвостики липидов образуют централь­ный светлый слой мембран. Среди липидов (липоидов) мембран выделя­ют фосфолипиды, сфинголипиды, а также холестерин. Из мембранных фосфолипидов может высвобождаться арахидоновая кислота, являющаяся предшественником ряда биологически активных веществ и гормоноидов: простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенови других, выполняющих множество функций (медиаторы воспаления, вазоактивные факторы, вто­ричные посредники и др.).

Белки мембран разделяются на 3 основных группы: поверхностныебелки расположены или снаружи, или изнутри липидного бислоя; они не­прочно связаны с поверхностью мембраны и чаще находятся вне липидного бислоя; интегральные (трансмембранные)белки проходят через всю толщину бислоя; полуинтегральныебелки проникают только до половины липидного бислоя. По функции белки мембран могут быть белками-фер­ментами, белками-реценторами, транспортными,а также структур­ными белками.

Белковые молекулы располагаются в липидном бислое мозаично и мо­гут "плавать" в "липидном море" наподобие айсбергов. При межклеточных взаимодействиях может происходить концентрация их на взаимодейству­ющих участках нитолеммы в виде агрегатов (так называемый кэппинг).В перемещении белков важную роль играют элементы цитоскелета (микро-филаменты).

Описанная модель строения биологических мембран называется жидкомозаичной квазикристаллической(мембрана имеет кристаллоподобную структуру, в которой, однако, белки не закреплены, а подвижны благодаря текучести мембраны).

Углеводы мембран входят в их состав не самостоятельно, а являются частями сложных белков и липидов-гликопротеидов и гликолипидов.