Физиология клетки кратко и понятно

Обновлено: 08.07.2024

Раздел ЕГЭ: 2.4. Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности.

Строение и функции клетки

Клетка представляет собой элементарную систему биополимеров, ограниченных мембраной, образующих основные структурные компоненты — оболочку, цитоплазму и ядро, обеспечивающих метаболические процессы и осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы. Это элементарная структурно-функциональная и генетическая единица живого.

Ранее изученная информация о строении и функции клеток в 6-9 классах:

Структура и функции мембран клетки

Биологическая мембрана образована билипидным слоем жидких фосфолипидов. Молекулы липидов гидрофильными концами обращены наружу, а гидрофобными — друг к другу. Белковые молекулы могут находиться на поверхностях липидов (периферические белки), пронизывать один слой (полуинтегральные) и оба слоя (интегральные) липидов. Липиды и белки удерживаются гидрофильно-гидрофобными взаимодействиями. На поверхности мембран располагается гликокаликс — разветвленные гликопротеиновые структуры, которые обеспечивают рецепторную функцию и взаимосвязь клеток многоклеточного организма. Свойства: пластичность; способность к самозамыканию: избирательная проницаемость. Функции: структурная; регуляторная; защитная; рецепторная; ферментативная; разграничительная.

Плазмалемма — цитоплазматическая мембрана, покрывающая клетку. На наружной поверхности мембраны имеется гликокаликс. У животных клеток она может быть покрыта муцином, слизью, хитином; у растений — целлюлозой, лигнином. Функции: барьерная; регуляторная; рецепторная; структурная.

Эндоцитоз — поступление веществ в клетку. Способы поступления веществ в клетку:

простая диффузия — поступление в клетку ионов и мелких молекул через плазмалемму по градиенту концентрации без затрат энергии;
осмос — поступление в клетку растворителя (воды) по градиенту концентрации без затрат энергии;
облегченная диффузия — перемещение веществ с участием белков-переносчиков (пермеаз) по градиенту концентрации без затрат энергии (некоторые аминокислоты);
активный транспорт — перемещение веществ против градиента концентрации с помощью транспортных белков — поринов и АТФ-аз с затратой энергии (так в клетку поступают ионы Са 2+ и Mg 2+ , моносахариды, аминокислоты);
фагоцитоз — поступление в клетку крупных молекул и частиц; при этом мембрана клетки окружает частицу, края ее смыкаются и частица поступает в цитоплазму в мембранном пузырьке — эндосоме (идет с затратой энергии);
пиноцитоз — поступление в клетку капелек жидкости аналогично фагоцитозу.

Экзоцитоз — выведение из клетки веществ (гормонов, белков, капель жира), заключенных в мембранные пузырьки.

Цитоплазма

Цитоплазма состоит из воды (85%), белков (10%), органических и минеральных соединений (остальной объем). В цитоплазме различают гиалоплазму, цитоскелет, органеллы и включения.

Гиалоплазма. Представляет собой коллоидный раствор, обеспечивающий вязкость, эластичность, сократимость и движение цитоплазмы, в котором протекают реакции внутриклеточного метаболизма. Является внутренней средой клетки, где протекают реакции внутриклеточного обмена.

Цитоскелет. Образован развитой сетью белковых нитей — филаментов. Представлен микротрубочками, микрофиламентами и промежуточными филаментами.

Микротрубочки — тонкие трубочки диаметром около 24 нм, толщина их стенки около 5 нм, образованы белком тубулином. Образуют веретено деления, входят в состав жгутиков и ресничек, располагаются в цитоплазме клеток. Обеспечивают расхождение дочерних хромосом в анафазах митоза и мейоза, движение жгутиков и ресничек, перемещение органелл и придают форму клетке.

Микрофиламенты — очень тонкие белковые нити диаметром около 6 нм, образованы преимущественно белком актином. Они переплетаются и образуют густую сеть в цитоплазме. Обеспечивают двигательную активность гиалоплазмы, участвуют в эндо- и экзоцитозе.

Промежуточные филаменты — диаметр их около 10 нм, образованы молекулами разных фибриллярных белков (цитокератин и др.). Выполняют опорную функцию.

Органеллы клетки. Это постоянные структурные компоненты цитоплазмы клетки, имеющие определенное строение и выполняющие определенные функции. Большинство органелл имеют мембранное строение, мембраны отсутствуют в структуре рибосом и центриолей.

Органеллы общего назначения имеются в большинстве клеток (эндоплазматическая сеть, митохондрии, комплекс Гольджи и др.); специального назначения содержатся только в специализированных клетках (жгутики, реснички, пульсирующие вакуоли, миофибриллы и др.).

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — это система каналов, образованных биологическими мембранами и пронизывающих гиалоплазму. Каналы ЭПС соединены с перинуклеарным пространством. Имеется гладкая ЭПС и гранулярная — на ее мембранах расположены рибосомы. Участвует в транспорте веществ, синтезированных в клетке и поступивших извне; делении цитоплазмы на отсеки; синтезе жиров и углеводов (агранулярная функция) и белков (гранулярная функция).

Рибосомы — сферические тельца диаметром 15-35 нм, состоящие из большой и малой субъединиц, построены из белка и рРНК. Располагаются на мембранах ЭПС, на наружной ядерной мембране, в цитоплазме. Непосредственно участвуют в сборке молекул белков (трансляция).

Митохондрии содержат две мембраны, наружную — гладкую и внутреннюю, которая образует выросты внутрь матрикса (гомогенного содержимого) — кристы. В матриксе располагаются кольцевые молекулы ДНК и рибосомы, а на кристах — АТФ-сомы (грибовидные тела). Участвует в кислородном этапе энергетического обмена; синтезе АТФ и специфических белков.

Комплекс (аппарат) Гольджи образован комплексом биологических мембран в виде узких каналов, расширяющихся на концах в цистерны, от которых отпочковываются пузырьки, способные превращаться в вакуоли. Участвует в концентрации, обезвоживании, уплотнении и упаковке веществ; образовании первичных лизосом; сборке комплексных органических соединений (липопротеинов, гликолипидов и др.).

Лизосомы — шаровидные тельца, ограниченные биологической мембраной, диаметром 0,2-1 мкм. Внутри содержится около 40 гидролитических ферментов. Расщепляют пищевые вещества и бактерии, поступившие в клетку (гетерофагия); разрушают временные органы эмбрионов, личинок и отмирающие структуры (аутофагия).

Пластиды — органоиды, содержащиеся только в растительных клетках. Имеют размеры 5-10 мкм. Их стенка образована двумя мембранами, между которыми располагается строма, пронизанная параллельно расположенными мембранами — тилакоидами. В отдельных участках тилакоидов находятся замкнутые полости (граны). В строме есть ДНК и рибосомы.

Хлоропласты в гранах содержат хлорофилл. В них происходит фотосинтез и синтез специфических белков.

Хромопласты построены сходно с хлоропластами. Содержат пигменты — каротиноиды, придающие окраску цветкам и плодам.

Лейкопласты имеют сходное с хлоропластами строение. Не содержат пигментов. В них происходит синтез и накопление белков, жиров и углеводов.

Центросома (клеточный центр) — органоид, содержащийся вблизи ядра клетки. Представлен двумя центриолями, окруженными центросферой. Цилиндрические центриоли образованы 27 микротрубочками, сгруппированными по три; центриоли расположены перпендикулярно друг к другу. Образует полюса и веретено деления при митозе и мейозе.

Вакуоли представляют собой участки гиалоплазмы, ограниченные элементарной мембраной. У растений содержат клеточный сок и поддерживают тургорное давление; у протистов выполняют пищеварительную и выделительную функции.

Органеллы движения — это жгутики и реснички. Содержат по 20 микротрубочек, образующих девять пар по периферии и две одиночные в центре, покрыты элементарной мембраной. У основания находятся базальные тельца, образующие микротрубочки. Обеспечивают движение протистов, бактерий, сперматозоидов и ресничных червей. В дыхательных путях служат для удаления попавших инородных частиц.

Включения. Это непостоянные компоненты цитоплазмы клетки, не выполняющие непосредственных функций в клетке, содержание которых изменяется в зависимости от функционального состояния клетки.

Трофические включения — запасы питательных веществ в клетке. В растительных клетках — это преимущественно крахмал и белки; в животных — гликоген и жир.

Секреторные включения представляют собой продукты жизнедеятельности клеток желез внешней и внутренней секреции. К ним относятся ферменты, гормоны, слизь, подлежащие выведению из клетки.

Экскреторные включения являются продуктами обмена веществ (кристаллы щавелевой кислоты, щавелевокислого кальция и др.).

Строение и функции клеточного ядра

Клеточное ядро обязательный компонент всех эукариотических клеток. Содержит кариолемму (ядерную оболочку), кариоплазму (ядерный сок), хроматин и ядрышки.

Кариолемма представлена двумя биологическими мембранами; наружная ядерная мембрана непосредственно переходит в мембраны ЭПС; на ней имеются рибосомы. Между мембранами находится перинуклеарное пространство, сообщающееся с каналами ЭПС. В мембранах есть поры. Обеспечивает регуляцию обмена веществ между ядром и цитоплазмой.

Кариоплазма состоит из воды, минеральных солей, белков (ферментов), нуклеотидов, АТФ и различных видов РНК. Обеспечивает взаимосвязи между ядерными структурами.

Хроматин образован дезоксинуклеопротеином (ДНП), содержащим молекулы ДНК, белки-гистоны и иРНК. Это деспирализованные хромосомы, образующие гранулы и глыбки. В профазах митоза и мейоза хроматин, спирализуясь, образует хромосомы.

Метафазные хромосомы состоят из двух продольных нитей ДНП — хроматид, соединенных друг с другом в области центромеры (первичной перетяжки). Центромера делит тело хромосомы на два плеча. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, отделяющую от плеча спутник. На конце плеча имеются теломеры, препятствующие соединению разных хромосом.

Типы хромосом:

метацентрические — равноплечие;
субметацентрические — неравноплечие;
акроцентрические — одно плечо очень короткое.

Ядрышки — шарообразные, не окруженные мембраной образования, состоящие из белков, рРНК и небольшого количества ДНК. Непостоянны. Образуются в области вторичных перетяжек хромосом (ядрышковых организаторов). В них формируются субъединицы рибосом.

Физиология клетки — раздел цитологии, научной дисциплины, которая изучает элементарную живую систему — клетку, лежащую в основе строения и функционирования любого животного и растительного организма. Современная цитология включает ряд разделов — морфологию, физиологию, биохимию клетки, цито-генетику, цитоэкологию, хотя четких границ между ними не существует.

Физиология клетки — раздел не только цитологии, но и физиологии — науки о функциях организма. Анализ функций проводится на различных уровнях организации живого — организменном, системном, тканевом, клеточном, молекулярном. Эти уровни тесно связаны друг с другом и вместе составляют единую физиологическую науку, конечной целью которой является понимание функционирования целостного организма. Путь анализа является неизбежным в познании любого сложного явления. Благодаря анализу биология достигла блестящих успехов, возникла новая область — молекулярная биология. Она рассказывает о процессах, которые совершаются на молекулярном уровне, когда происходят те или иные явления, например фотосинтез, фоторецепция, движение.

Знания, которые добываются путем анализа, подготавливают почву для синтеза, для понимания того, каким образом из простого возникает сложное, из частей возникает целое. Синтез намного труднее, чем анализ. Эти два пути познания не исключают, а дополняют друг друга.

В настоящей книге рассматриваются вопросы главным образом общей физиологии клетки, т.е. те закономерности и свойства, которые присущи любым клеткам животных, растений и простейшим, независимо от их специализации. Абстрактной клетки в природе не существует, она всегда конкретна, а разнообразие клеток очень велико. Даже среди простейших имеется огромное количество разных форм, приспособленных к определенным способам и условиям существования. Возникновение многоклеточных организмов привело к появлению многих типов тканевых клеток, специализированных для выполнения определенных функций — движения, секреции, проведения импульсов, восприятия определенных видов энергии и т. д. Специализация структуры и функции клеток многоклеточных происходит постепенно в процессе клеточной дифференцировки. Максимальная интенсивность специализации достигается в эмбриональный период, когда формируются различные ткана и органы.

Специализация означает не добавление нового качества, а усиленно какой-то одной функции клетки. Так, ацинарные клетки поджелудочной железы специализировались на выработке в большом количество протеолитических ферментов; другие же тканевые клетки синтезируют их очень немного. Мышечные волокна обеспечивают функцию движения и содержат много сократительных белков, хотя в других клетках они также имеются.

Наряду с усилением какой-то одной функции другие, наоборот, частично или полностью подавляются. Так, нервные клетки теряют способность к размножению, эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубочек флоэмы растений в процессе созревания утрачивают ядро, иногда выполнение функций связано с гибелью клеток (сальные железы). Изучать ту или иную функцию клетки значительно легче в наиболее развитой ее форме, на специализированной для данной функции клетке.

Несмотря на большое разнообразие клеток основные принципы организации и функционирования у них являются общими.

Между любой клеткой и окружающей ее средой происходит непрерывный обмен веществ и энергии, так как клетки являются открытыми системами. Но они никогда не находятся в инертном состоянии термодинамического равновесия, когда энтропия (мера неупорядоченности) является максимальной; клетки существуют в стационарном состоянии, далеком от этого равновесия. Согласно общему и всеохватывающему закону нарастания энтропии (второй закон термодинамики) все вещи с большей или меньшей скоростью приближаются к хаотическому состоянию, уменьшению порядка, увеличению энтропии. Стремление к состоянию, с максимальной энтропией является движущей силой всех процессов. Для живой же материи характерна минимальная скорость возрастания энтропии. Она избегает быстрого перехода в состояние термодинамического равновесия и поддерживает свое высокоупорядоченное, т. е. низкоэнтропийное, состояние за счет повышения энтропии внешней среды, благодаря метаболизму — совокупности биохимических превращений, постоянно совершающихся в клетке. Клетка непрерывно поглощает вещества и перерабатывает их, превращая в более простые соединения (катаболические процессы) и синтезирует новые вещества (анаболические процессы). Обычно при распаде веществ энергия освобождается (экзэргонические процессы), а при синтезе — поглощается (эндэргонические процессы). Интенсивность и скорость метаболизма у разных клеток могут быть очень различными.

Основным источником энергии для живых клеток служит химическая энергия органических питательных веществ, которая может быть освобождена при разрыве ковалентных связей. Освобождается химическая энергия благодаря биологическому окислению (окислительное, фосфорилирование и анаэробный гликолиз), осуществляемому с помощью системы ферментов — биологических катализаторов. Освобождение этой энергии окисления происходит в клетках не сразу, как, например, при сгорании в пламени, а постепенно, небольшими порциями; при этом коэффициент полезного действия оказывается очень большим. Так, общая эффективность окисления глюкозы в организме многоступенчатым путем приближается к 60%.

Освобождающаяся при окислении энергия частично рассеивается, частично улавливается клеткой и трансформируется в химическую энергию макроэргических фосфатных связей, способную к дальнейшему освобождению. Таким накопителем энергии в клетках является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она состоит из азотистого основания — аденина, сахара рибозы и трех фосфатных групп и имеет следующую структуру:

Разрыв одной фосфатной связи приводит к выделению энергии в количестве около 29 кДж/моль и образованию аденозиндифосфорной кислоты (АДФ).

Рис. 1. Схема взаимосвязи между экзэргоническими и эндэргоническими процессами, протекающими с участием АТФ

Успехи в области физиологии клетки связаны с дальнейшим усовершенствованием и разработкой новых методов исследования — электронной и световой микроскопии (фазово-контрастной, флуоресцентной, поляризационной), рентгеноструктурного анализа, инфракрасной спектрофотометрии, метода авторадиографии, ядерного магнитного резонанса, микроэлектродной техники и многих других. Значительные успехи достигнуты в разработке методов культивирования тканей и клеток животных и растений, методов получения изолированных клеточных структур; усовершенствована микрургия — операции на отдельных клетках.

Рис. 2. Схема строения животной клетки: 1 — ядро; 2 — гиалоплазма; 3 — митохондрии; 4 — эндоплазматическая сеть; 5 — рибосомы; 6 — комплекс Гольджи; 7 — лизосома; 8 — клеточный центр; 9 — ядерная оболочка; 10 — ядрышко; 11 — пиноцитозный пузырь; 12 — протоплазматическая мембрана

Прежде чем приступить к изложению материала по физиологии клетки, нам представляется полезным дать общие краткие сведения о строении клетки и об основных функциях ее органоидов. На рисунке 2 представлен общий план строения животной клетки, где указаны основные органоиды и структура ядра и цитоплазмы.

Прямо или косвенно ядро регулирует многие стороны клеточной активности. В хромосомах ядра хранится наследственная информация в виде молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). В ядре же образуется РНК (рибонуклеиновая кислота), её особенно много в ядрышке, она обеспечивает передачу наследственной информации в цитоплазму.

Митохондрии являются основными энергетическими станциями клетки — в них протекают процессы окислительного фосфорилирования и образуется АТФ. Как правило, митохондрии располагаются в той части клетки, где обмен веществ протекает наиболее интенсивно. Процессы гликолиза совершаются в основном веществе цитоплазмы — гиалоплазме. Гликолитические ферменты растворены в гиалоплазме или рыхло связаны с мембранными структурами. Эндоплазматическая сеть участвует в синтезе белков, липидов и углеводов, а также выполняет транспортную функцию. Рибосомы при участии десятков ферментов обеспечивают синтез белка. Они. могут быть свободно расположенными в основном веществе цитоплазмы или прикрепленными к мембранам эндоплазматической сети (гранулярная или шероховатая сеть). Комплекс Гольджи является мембранным депо, в нем происходит накопление, конденсация и упаковка в виде гранул или вакуолей синтезированных в эндоплазматической сети веществ. Лизосомы встречаются в животных клетках и содержат гидролитические ферменты, обеспечивают внутриклеточное переваривание и разрушение белков, нуклеиновых кислот и углеводов при различных деструктивных процессах. Клеточный центр (центриоли) имеет отношение к процессу деления клетки и образованию клеточного веретена. Клеточная мембрана регулирует перенос веществ в клетку и из клетки, а ядерная мембрана — перенос веществ между ядром и цитоплазмой.

В растительных клетках (рис. 3), помимо перечисленных структур, имеются прочные целлюлозные оболочки, развитая система вакуолей и особые органоиды — пластиды, в которых происходит фотосинтез.

Рис. 3. Схема строения растительной клетки: 1 — протоплазматическая мембрана (плазмалемма); 2 — пластида; 3 — клеточная стенка; 4 — цитоплазма; 5 — митохондрия; 6 — плазмодесма; 7 — комплекс Гольджи (диктосомы); 8 — эндоплазматическая сеть; 9 — оболочка ядра; 10 — ядрышко; 11 — ядро; 12 — тонопласт (оболочка вакуоли); 13 — вакуоль

Большую роль в организации клетки играет высокоразвитая способность макромолекул к самоорганизации. Благодаря ей формируются многие ультраструктуры клетки, среди них наиболее распространенными являются мембранные структуры. Их строению и функционированию посвящена специальная глава.

Клеточная физиология это биологическое исследование деятельности, происходящей в клетка чтобы сохранить его в живых. Период, термин физиология относится к нормальным функциям в жизни организм. [1] Клетки животных, клетки растений и микроорганизм клетки проявляют сходство в своих функциях, хотя они различаются по структуре. [2] [ страница нужна ]

Содержание

Общие характеристики

Прокариоты были первыми из двух, которые развились и не имели автономного ядро. Их механизмы проще, чем у более поздних. эукариоты, которые содержат ядро, которое окружает клеточную ДНК и немного органеллы. [3]

Прокариоты

ДНК прокариот расположена в области, называемой нуклеоидом, которая не отделена от других частей клетки мембрана. Есть два домена прокариот: бактерии и археи. У прокариот меньше органелл, чем у эукариот. Как есть плазма мембраны и рибосомы (структуры, синтезирующие белки [ требуется разъяснение ] и свободно плавать в цитоплазма). Две уникальные характеристики прокариот: фимбрии (пальцеобразные выступы на поверхности клетки) и жгутики (нитевидные структуры, способствующие движению). [2]

Эукариоты

У эукариот есть ядро, в котором содержится ДНК. Обычно они крупнее прокариот и содержат намного больше органелл. Ядро, особенность эукариота, которая отличает его от прокариота, содержит ядерная оболочка, ядрышко и хроматин. В цитоплазме, эндоплазматический ретикулум (ER) синтезирует [ требуется разъяснение ] мембраны и другие метаболический виды деятельности. Есть два типа: грубый ER (содержащий рибосомы) и гладкий ER (без рибосом). В аппарат Гольджи состоит из множества мембранных мешочков, отвечающих за производство и отгрузку таких материалов, как белки. Лизосомы структуры, которые используют ферменты расщеплять вещества через фагоцитоз, процесс, который включает эндоцитоз и экзоцитоз. в митохондрии, метаболические процессы, такие как клеточное дыхание происходить. В цитоскелет сделан из волокна которые поддерживают структуру клетки и помогают клетке двигаться. [2]

Физиологические процессы

Существуют разные способы, с помощью которых клетки могут транспортировать вещества через клеточная мембрана. Два основных пути: пассивный транспорт и активный транспорт. Пассивный транспорт более прямой и не требует использования энергии клетки. Он основан на области, которая поддерживает градиент концентрации от высокого к низкому. Активное использование транспорта аденозинтрифосфат (АТФ) для транспортировки вещества, которое движется против градиента его концентрации. [4] [ страница нужна ]

Движение белков

Путь перемещения белков в клетках начинается с ER. Липиды и белки синтезируются [ требуется разъяснение ] в ER, и углеводы добавлены, чтобы сделать гликопротеины. Гликопротеины подвергаются дальнейшему синтезу [ требуется разъяснение ] в аппарате Гольджи, став гликолипиды. И гликопротеины, и гликолипиды транспортируются в пузырьки к плазматическая мембрана. Клетка выпускает секреторные белки известный как экзоцитоз. [2]

Транспорт ионов

Ионы перемещаются через клеточные мембраны через каналы, насосы или транспортеры. В каналах они движутся вниз электрохимический градиент производить электрические сигналы. Насосы поддерживают электрохимические градиенты. Основной тип насоса - это насос Na / K. Он движется 3 натрий ионов из клетки и 2 калий ионы в клетку. Процесс превращает одну молекулу АТФ в аденозиндифосфат (ADP) и Число Пи. [ требуется разъяснение ] В транспортере ионы используют более одного градиента для создания электрических сигналов. [3]

Эндоцитоз в клетках животных

Эндоцитоз - это форма активного транспорта, при котором клетка поглощает молекулы, используя плазматическую мембрану, и упаковывает их в пузырьки. [2] : 139–140

Фагоцитоз

При фагоцитозе клетка окружает частицы, в том числе частицы пищи, за счет расширения ложноножки, которые расположены на плазматической мембране. Затем псевдоножки упаковывают частицы в еду. вакуоль. Лизосома, содержащая гидролитический ферменты, затем сливается с пищевой вакуолью. Затем гидролитические ферменты, также известные как пищеварительные ферменты, переваривают частицы внутри пищевой вакуоли. [2] : 139–140

Пиноцитоз

Рецептор-опосредованного эндоцитоза

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами, представляет собой форму пиноцитоза, при которой клетка поглощает определенные молекулы или растворенные вещества. Белки с рецепторными участками расположены на плазматической мембране, связываясь со специфическими растворенными веществами. Рецепторные белки, которые прикреплены к определенным растворенным веществам, попадают внутрь покрытых ямок, образуя пузырьки. Затем везикулы окружают рецепторы, которые прикреплены к определенным растворенным веществам, высвобождая их молекулы. Рецепторные белки возвращаются обратно в плазматическую мембрану с помощью той же везикулы. [2] : 139–140

Клетка как элементарная часть организма человека обладает жизненными свойствами, характерными и для всего организма в целом. В клетку постоянно поступают необходимые ей вещества – кислород, вода, соли и органические вещества. Из поступающих в нее простых веществ создаются сложные органические соединения. Совокупность реакций биосинтеза, протекающих в клетке, называют пластическим обменом, или ассимиляцией.

Урок. Физиология клетки

1. Жизнедеятельность клетки.

Энергию для жизнедеятельности клетка получает в результате химического распада сложных органических веществ с образованием более простых соединений сначала без участия кислорода (при этом выделяется очень мало энергии) и их дальнейшее окисление при участии кислорода в митохондриях – при дыхании (дыхание энергетически выгоднее в 18 раз!). Совокупность реакций распада и окисления называется энергическим обменом, или диссимиляцией. Важную роль в этих процессах выполняет кислород, который поступает из внешней среды через органы дыхания и доставляется к клетке кровью.

Продукты окисления — углекислый газ, воду и другие соединения — кровь выносит из клетки к почкам, легким и коже, которые выделяют их во внешнюю среду, выделение – важнейшее свойство живых организмов.

Следовательно, через кровь между клеткой и внешней средой непрерывно происходит обмен веществ. В результате этого обмена состав клеток постоянно обновляется: одни вещества в них образуются, другие разрушаются.

В ответ на химические или физические раздражения в клетках возникают специфические изменения их жизнедеятельности. Свойство живых клеток, тканей или целого организма реагировать на внешние или внутренние воздействия — раздражители называется раздражимостью.

Реакция цитоплазмы клетки на любое внешнее раздражение заключается во внутреннем перемещении цитоплазмы и органоидов. В результате этого перемещения выполняется одно из самых характерных функций жизни — движение. Например, белым кровяным клеткам свойственно амебоидное движение, клеткам дыхательных путей — ресничное, движение мышечных клеток проявляется в их сокращении.

Заживление ран, срастание костей в местах переломов происходят в результате размножения клеток, важнейшем свойстве живых клеток. Рост, старение и гибель клеток – также важнейшие свойства живого.

2. Размножение клеток

Клетки организма человека размножаются делением. Существуют два способа деления — прямое и непрямое – митоз. При прямом делении ядро без видимых изменений делится на две равные части. В организме человека такое деление встречается крайне редко, например, у некоторых клеток крови. Основным же является непрямое деление. Этот сложный процесс состоит из нескольких фаз.

ериод жизни клетки можно разделить на две фазы – само деление и период времени до следующего деления. Период между двумя делениями в десятки, а то и в сотни раз продолжительнее самого деления. Например, у некоторых клеток стенки кишки период между делениями составляет около 11 ч, само же деление происходит примерно в течение 0,5 ч. Перед началом деления в клетке происходит ряд важных подготовительных процессов. Молекула ДНК каждой хромосомы удваивается за счет имеющихся в ядре веществ и в каждой хромосоме уже две молекулы ДНК. Таким образом, перед делением в ядре клетки человека 46 хромосом и 92 молекулы ДНК.

Первая фаза деления (профаза). Ядро увеличивается в объеме, разбухает, хромосомы спирализуются и становятся хорошо различимыми. Хорошо видно, что хромосомы двойные, в каждой хромосоме две одинаковые молекулы ДНК. Из клеточного центра образуется так называемое веретено деления.

Вторая фаза деления (метафаза). Заканчивается растворение ядерной оболочки и образование веретена деления. Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора клетки и к ним прикрепляются нити веретена деления. В эту фазу хромосомы видны особенно хорошо.

Третья фаза (анафаза). Каждая из лежащих друг против друга спирализованных молекул ДНК отделяется от другой и становится самостоятельной одинарной хромосомой. 46 хромосом начинают удаляться к одному полюсу клетки, 46 – к другому.

Заключительная, четвертая фаза (телофаза). Хромосомы раскручиваются и становятся неразличимыми. Происходит образование двух ядер. На теле клетки возникает перетяжка. Постепенно углубляясь, она разделяет клетку надвое. Так непрямое деление обеспечивает точное распределение хромосом и ДНК между двумя дочерними клетками. В ядрах каждой из них вновь оказывается по 46 хромосом и 46 молекул ДНК — носителей наследственных признаков и свойств организма. Поэтому дочерние клетки похожи друг на друга и на материнскую клетку.

Таким образом, живая клетка обладает рядом жизненных свойств: обменом веществ, раздражимостью, ростом и размножением, подвижностью, на основе которых осуществляются функции целого организма.

Читайте также: