10 фактов о клетке

Евгений Шеваль,
НИИ ФХБ им. Белозерского, МГУ
«Троицкий вариант» №4(98), 28 февраля 2012 года

1. Клетка представляет собой элементарную биологическую систему, способную к самостоятельному существованию. Наиболее ярко эта особенность проявляется в случае одноклеточных, у которых клетка тождественна целому организму и способна осуществлять все функции, необходимые для поддержания жизнедеятельности и передачи генетической информации из поколения в поколение.

2. Многоклеточные организмы состоят из большого числа клеток, которые дифференцированы таким образом, чтобы выполнять разные функции наиболее эффективным образом. При этом только некоторые клетки участвуют в передаче генетической информации в ряду поколений, остальные же (и их большинство) только обеспечивают жизнедеятельность организма.

3. Любая клетка отграничена от окружающего пространства полупроницаемой плазматической мембраной, позволяющей поддерживать специфичность и постоянство химического состава клетки.

4. Существует два типа клеток — прокариотические и эукариотические. Геном прокариот обычно представлен кольцевой молекулой ДНК (кольцевой хромосомой), причем генетический материал ничем не отделен от цитоплазмы. К прокариотам относятся бактерии и археи. Геном в клетках эукариот представлен не замкнутыми в кольцо линейными хромосомами, которые отделены от цитоплазмы специализированной мембранной структурой — ядерной оболочкой. Это позволяет пространственно разделить процессы транскрипции (синтеза РНК на матрице ДНК) и трансляции (синтеза белка на матрице РНК).
   

   Прокариотическая клетка (электронная микроскопия)
5. Подобно тому как человеческий организм образован отдельными органами, эукариотическая клетка содержит обособленные субструктуры — органеллы. Большинство цитоплазматических органелл окружено мембранами, которые обеспечивают возможность создания специфического химического состава внутри органеллы, необходимого для реализации выполняемой функции. Перенос белков из одной органеллы в другую позволяет последовательно осуществлять многоступенчатые биохимические преобразования в строго заданном порядке.

6. Важнейшую роль в обеспечении жизнедеятельности эукариотических клеток играют двумембранные структуры — митохондрии и пластиды (у растений). Эти органеллы содержат собственный геном, образованный кольцевой молекулой ДНК. Собственный геном кодирует небольшое число различных РНК; основная часть белков митохондрий и пластид закодирована в ядерном геноме. Главная функция митохондрий состоит в осуществлении кислородного дыхания, основная функция наиболее важной разновидности пластид (хлоропластов) — фотосинтез. По-видимому, как митохондрии, так и пластиды являются потомками бактерий, вступивших в симбиоз с предками эукариотических клеток и утерявших способность к автономному существованию.
   

   Хлоропласт (электронная микроскопия)
7. В отличие от цитоплазматических органелл, субструктуры ядра не окружены мембранами, и поэтому большая часть белков постоянно обменивается между доменами, внутри которых они функционируют, и остальным объемом ядра. Большинство субструктур ядра формируется на основе определенных районов генома, выступающих в качестве своеобразных затравок для начала формирования структур.

8. Трансляция (синтез белка на матрице РНК) осуществляется специализированными цитоплазматическими рибонуклео-протеидными комплексами — рибосомами. Рибосомы прокариот, митохондрий и пластид имеют несколько меньший размер по сравнению с рибосомами эукариот.
   

   Интерфазная клетка животных (электронная микроскопия)
9. Важным компонентом цитоплазмы эукариотических клеток является цитоскелет, который выполняет множество различных функций — поддержание упорядоченности трехмерной организации цитоплазмы, транспорт органелл по цитоплазме, движение клетки, разделение хромосом в митозе и т. д.
   

   Интерфазная клетка растений (слева: электронная микроскопия, справа: световая микроскопия)

10. Деление клеток эукариот (митоз), в результате которого из одной родительской клетки образуется две дочерние, включает в себя два основных события — расхождение предварительно удвоившихся хромосом и разделение цитоплазмы (цитотомия). Известно несколько различных вариантов митоза.
    

    Слева: pасхождение хромосом в клетке растений (электронная микроскопия); справа: расхождение хромосом в клетке животных (световая микроскопия)