Учение о клетке

Наружная клеточная мембрана. С помощью светового микроскопа можно видеть только довольно толстую оболочку растительных клеток, клеток простейших, но не удается обнаружить оболочку у большинства клеток многоклеточных животных.

Электронно-микроскопические исследования позволили установить, что любая клетка растений и животных, бактерий и простейших имеет очень тонкий внешний покров, ко

торый называется наружной мембраной клетки («мембрана» – кожица, пленка, лат.). Те же оболочки, которые обычно видны в световой микроскоп, и в первую очередь толстые оболочки растительных клеток, состоящие у большинства растений из клетчатки, представляют собой лишь дополнительные образования на поверхности этой наружной мембраны.

Толщина наружной мембраны около 75 А, и, конечно, такая тонкая пленка не может быть видна под световым микроскопом. Но, несмотря на столь незначительную толщину, в состав наружной мембраны входят три слоя. На электронно-микроскопической фотографии показаны мембраны двух соседних клеток, и в каждой из мембран видны три слоя: два темных, один из которых расположен на наружной поверхности, граничащей с внешней средой, второй же обращен непосредственно к цитоплазме клетки, а третий, светлый слой расположен в середине, между двумя темными. Оба темных слоя мембраны состоят из молекул белков, а средний, светлый слой – из молекул жиров.

Наружная мембрана клетки пронизана многочисленными мельчайшими отверстиями – порами, через которые внутрь клетки из внешней среды могут проникать только ионы, вода и мелкие молекулы многих других веществ, находящихся во внешней среде, окружающей клетку. Через поры могут также выходить из клетки во внешнюю среду разнообразные вещества.

Но через мельчайшие поры наружной мембраны в клетку из окружающей среды не могут проникать довольно крупные частицы твердых веществ, например частички пищи, имеющие размеры в несколько микрон, а также крупные молекулы органических веществ, например белков. Проникновение относительно крупных твердых частиц в клетку осуществляется путем фагоцитоза («фагос» – пожирать, «цитос» – клетка, греч.). Здесь видно, что частичка пищи или какого-либо другого вещества сначала очень близко подходит к наружной клеточной мембране. Затем в месте контакта с такой частицей мембрана образует впячивание, направленное внутрь клетки. Это впячивание постепенно углубляется, и частичка, попавшая в него, погружается внутрь клетки, в ее цитоплазму.

У одноклеточных животных, или простейших (например, инфузорий, амеб), фагоцитоз выполняет функцию питания, и все твердые пищевые частички попадают внутрь их клетки именно таким путем. У многоклеточных животных и человека функцию фагоцитоза осуществляют только специализированные клетки, например белые кровяные тельца, которые поглощают бактерий, попавших в организм, пыль и другие твердые частички. Этим клеткам, способным к фагоцитозу, принадлежит функция защиты организма от разнообразных посторонних, попавших в него частиц, например от патогенных бактерий. В процессах фагоцитоза наружная клеточная мембрана принимает активное участие; способность к фагоцитозу – одна из важных ее функций.

Через наружную мембрану в клетку попадают и капли жидкости, содержащие в растворенном виде разнообразные вещества. Процесс поглощения жидкости в виде мелких капель напоминает питье и потому был назван пиноцитозом («пино» – пью, «цитос» – клетка, греч.).

На схема пиноцитоза, процесс поглощения жидкости клеткой сходен с процессом фагоцитоза: вначале капля жидкости сближается с наружной клеточной мембраной, которая в этом месте образует многочисленные мелкие складочки. Затем образуется впячивание с попавшей в него каплей жидкости, которое постепенно углубляется и, наконец, полностью отделяется от поверхности, и кап-16 ля жидкости оказывается в цитоплазме клетки. Пиноцитоз – еще одна важная функция наружной клеточной мембраны, присущая клеткам всех животных и растений.

Итак, через наружную клеточную мембрану постоянно осуществляется обмен веществ между клеткой и окружающей средой: благодаря наличию пор мембрана регулирует проникновение ионов и мелких молекул в клетку и из клетки, через нее в клетку поступают и более крупные, твердые и растворенные в воде вещества. Но, кроме этих важных функций, наружная мембрана выполняет и много других не менее важных биологических функций. Она отграничивает цитоплазму и все органоиды клетки от внешней среды, причем легко и быстро восстанавливает свою целостность после небольших повреждений. Соединение клеток в разнообразные ткани многоклеточных организмов также осуществляется за счет наружной мембраны, которая образует многочисленные складки и выросты, увеличивающие прочность клеточных соединений. Они хорошо видны на микрофотографии.

Большинство клеток многоклеточных животных, например эпителиальные клетки крови, печени, почек и др., имеют только одну наружную мембрану, которая и представляет их единственный внешний покров. У других же клеток, например у отростков нервных клеток, у многих простейших, внешний покров состоит из нескольких прилегающих друг к другу мембран, образующих прочную клеточную оболочку, которая обычно бывает, видна с помощью светового микроскопа. Отличительную черту клеток растений, как уже упоминалось выше, представляет толстая клеточная оболочка, состоящая из клетчатки, особого органического вещества пектина или из других веществ. Эта оболочка располагается над наружной цитоплазматической мембраной, образуется за счет активной деятельности мембраны и представляет собой прочный внешний покров растительных клеток.

3. Цитоплазма и ее органоиды

Цитоплазма. Цитоплазма, отграниченная от внешней среды наружной мембраной, заполняет всю клетку, и в ней располагаются различные органоиды и ядро. Это внутренняя полужидкая среда клетки, которая содержит большое количество воды, а из органических веществ в ней преобладают белки. На электронно-микроскопических фотографиях основная масса цитоплазмы имеет мелкозернистое строение. Во многих клетках, например в клетках эпителия, в ней видны тончайшие нити, рас-18 полагающиеся во всех участках клетки и выполняющие роль опорных (скелетных) структур. Цитоплазма связывает все клеточные органоиды и ядро в одно целое и обеспечивает их взаимодействие друг с другом.

Митохондрии. Митохондрии («митос» – нить, «хондрион» – зерно, гранула, греч.) – это тельца размером примерно от 0,2 до 7 мкм, разнообразные по своей форме: округлые, овальные, палочковидные, нитевидные. Располагаются митохондрии в цитоплазме клеток, и количество их в разных клетках может варьировать от 2–3 до 1000 и более. Подсчитано, например, что в одной клетке печени млекопитающих содержится около 2500 митохондрий.

Митохондрии хорошо видны в световой микроскоп, с помощью которого можно рассмотреть их форму, расположение в клетке, сосчитать их количество. При электронно-микроскопическом исследовании обнаружено, что каждая митохондрия имеет довольно сложное строение. Схема строения митохондрии, а также на электронно-микроскопической фотографии видно, что внешний покров этого органоида представлен двумя мембранами: наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внутренняя мембрана, наоборот, образует многочисленные складки, которые направлены во внутреннюю полость митохондрии. Складки внутренней мембраны называются кристами («криста» – гребень, вырост, лат.). У большинства клеток во внутренней полости митохондрии кристы располагаются в поперечном направлении. Некоторые кристы могут разветвляться. В одной митохондрии обычно бывает множество крист, и они плотно прилегают друг к другу, а незначительное пространство, которое остается между ними, заполнено полужидким веществом с мелкозернистым строением.

 Скачать реферат