Клетка

Клетка - (cellula, cytus), основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Может существовать как отд. организм (бактерии, простейшие, нек-рые водоросли и грибы) или в составе тканей многоклеточных животных, растений, грибов. Лишь вирусы представляют собой неклеточные формы жизни. Содержимое К.— протоплазма. В каждой К. имеется генетич. аппарат, к-рый в К. эукариот заключЕн в ядре, отделЕнном мембранами от цитоплазмы, а в К. прокариот, лишЕнных оформленного ядра, в нуклеои- де. К. эукариот способны к самовоспроизведению путЕм митоза; половые К. образуются в результате мейоза.Размеры К. варьируют от 0,1—0,25 мкм (иек-рые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе); диам. большинства эука- риотных К. лежит в пределах 10— 100 мкм. Многообразные функции К. выполняются специализир. внутриклеточными структурами — органоидами (часто неточно наз. органеллами). Универсальные органоиды эукариотных К. в ядре — хромосомы, в цитоплазме — рибосомы, митохондрии, эндоплазматич. сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, клеточная мембрана. Во многих К. присутствуют также мембранные структуры, способствующие поддержанию формы К.,— микротрубочки, микрофибриллы и разл. включения.Важнейшие химич. компоненты К.— белки, включая ферменты,— содержатся как в К., так и в жидких средах организма, но синтезируются они только в К. Характерная особенность К.— пространств. организация химич. процессов (компартментализация, или компартмен- тация). Напр., процесс клеточного дыхания у эукариот происходит только на мембранах митохондрий, синтез белка — на рибосомах. Концентрирование ферментов, упорядоченное их расположение в структурах ускоряет реакции, организует их сопряжение (принцип конвейера), разделяет разнородные процессы. Микро- гетерогенность, присущая строению К., позволяет синтезировать разл. вещества из одних и тех же предшественников в одно время в миниатюрном общем объЕме. Принцип компактности, присущий всему метаболизму К., особенно выражен в структуре ДНК: 6 X 10“12 г ДНК яйцеклетки человека кодируют свойства всех его белков. Внутри К. непрерывно поддерживается определ. концентрация ионов, отличная от их концентрации в окружающей К. среде. Образуя впячивания клеточной мембраны, к-рыезатем замыкаются и отделяются внутрь К. в виде пузырьков, К. способны захватывать из среды капельки с крупными молекулами, включая белки (пиноцитоз) или даже вирусы и небольшие К. (фагоцитоз).К. растений поверх клеточной мембраны, как правило, покрыты твЕрдой клеточной оболочкой (может отсутствовать у половых К.). Оболочки имеют поры, через к-рые с помощью выростов цитоплазмы соседние К. связаны другс другом. У К., прекративших свой рост, оболочки часто пропитываются лигнином, кремнезЕмом или др. веществами и становятся более прочными, что определяет механич. свойства растения. К. нек-рых растит, тканей отличаются особенно прочными стенками, сохраняющими свои скелетные функции и после гибели К. Дифференцированные растит. К. имеют неск. или одну центр, вакуоль, занимающую обычно большую часть объЕма К. и содержащую раствор разл. солей, углеводов, органич. к-т, алкалоидов, аминокислот, белков, а также запас воды. В цитоплазме растит. К. имеются специальные органоиды — пластиды. Комплекс Гольджи в растит. К. представлен рассеянными по цитоплазме дик- тиосомами.Все К. эукариот имеют сходный набор органоидов, сходно регулируют метаболизм, запасают и расходуют энергию, сходно с прокариотами используют генетич. код для синтеза белков, у эукариотных и прокариотных К. принципиально сходно функционирует и клеточная мембрана. Общие признаки К. свидетельствуют о единстве их происхождения. Однако разные К. организма сильно различаются по размерам и форме,числу тех или иных органоидов, набору ферментов, что обусловлено, с одной стороны, кооперированием К. в многоклеточном организме, с другой .— выполнением мн. функций организма различно специализированными К. Различия в структуре и функциях одноклеточных организмов в значит, степени связаны с их приспособлениями к среде обитания. Довод в пользу единого происхождения К. прокариот и эукариот — принципиальное сходство генетич. аппарата. Но у разл. одноклеточных могли быть разные прокариотные предки. Согласно гипотезе симбиогенеза, одни прокариоты преобразовались внутри К.-хозяина в митохондрии, другие — в хлоропласты и стали самовоспроизводиться как органоиды. Рассматривается и др. гипотеза— о постепенном развитии собственных структур прокариотной К. в процессе еЕ превращения в эукариотную.У всех К. одного организма геном не отличается по объЕму потенциальной информации от генома оплодотворЕнной яйцеклетки. Это доказывают опыты с пересадкой ядра узкоспециализированной К. в цитоплазму энуклеированной яйцеклетки, после чего может развиться нормальный организм. Различия в свойствах К. многоклеточного организма обусловлены неодинаковой активностью генов, что обусловливает разл. дифферен- цировку К., в результате к-рой одни К. становятся возбудимыми (нервные), другие приобретают сократимые белки, образующие миофибриллы (мышечные), третьи начинают синтезировать пищеварит. ферменты или гормоны (железистые) и т. д. Многие К. полифункциональны, напр. К. печени синтезируют разл. белки плазмы крови и жЕлчь, накапливают гликоген и превращают его в глюкозу, окисляют чужеродные вещества (в т. ч. и мн. лекарства). Во всех К. активны гены общеклеточных функций, т. о., сходных признаков в разных К. значительно больше, чем признаков специальных. К. близкого происхождения и сходных функций образуют ткани (см. Гистогенез).Регулирующие факторы внутри К.— метаболиты К., ионы, к-рые действуют или на гены, приводя к изменению кол-ва фермента, или на сам фермент, изменяя его активность. Регуляция может осуществляться по принципу обратной связи, когда продукт реакции определяет еЕ интенсивность. В результате такой саморегуляции поддерживается оптимальный уровень мн. жизненно важных внутриклеточных процессов, иногда даже при значит, изменениях во внеклеточной среде. Регулирующие факторы вне К.— влияния К. друг на друга в пределах прямых контактов или изменение активности К. нервными или гормональными сигналами — необходимы для поддержания индивидуальности К. В условиях изоляции в культуре К. утрачивают мн. черты специализации.В основе самовоспроизведения эука- риотных К. лежит митоз. В организме человека ок. 1014 К. В нек-рых тканях число К. постоянно в течение всей жизни организма. В этих тканях делятся относительно малодифференцированные К., резерв к-рых самоподдерживается, а одна из дочерних К. дифференцируется. У человека, напр., ежедневно погибает ок. 70 млрд. К. кишечного эпителия и 2 млрд, эритроцитов. Во мн. др. тканях в клеточный цикл входят вполнедифференцированные К., и в этих случаях митоз часто не завершается делением К., а ограничивается удвоением хромосом (подробнее см. Полиплоидия) или вообще не начинается и К. выходит из цикла после удвоения хроматид (см. Политения). Нек-рые ядра не входят в цикл в течение всей жизни дифференцированной К. (напр., нейроны, волокна скелетных мышц), и тогда продолжительность жизни К. соответствует жизни организма. Минимальная продолжительность жизни К. человека 1—2 дня (К. кишечного эпителия). Во всех К. происходит интенсивное обновление веществ и структур. Огромное кол-во К. в каждой ткани, объединЕнных метаболическими и регуляторными процессами, их постоянное внутреннее обновление обеспечивают надЕжность работы органов многоклеточного организма. Наука о К.—цитология. Историю учения о К. см. в ст. Клеточная теория.0 Ченцов Ю. С., Общая цитология, 2 изд., М., 1984; И ост X., Физиология клетки, пер. с англ., М.,1975; Ролан Ж. - К., С е л о ш и А., Село- ши Д., Атлас по биологии клетки, пер. с франц., М.,1978; Свенсон К.,Уэбстер П., Клетка, пер. с англ., М.( 1980; Хэм А., К о р м о к Д., Гистология, пер. с англ., т. 1, М., 1982: Молекулярная биология клетки, пер. с англ., т. 1 —, М., 1986— (в печати).