Три тайны жизни

Фурсов Владимир Иванович

Рибосомы — очень мелкие зернышки, содержащиеся в цитоплазме, хорошо заметны при больших увеличениях микроскопа. В состав рибосом входят жиры, нуклеиновые кислоты и белки. Из минеральных элементов в рибосомах обнаружены азот, фосфор, железо и медь. Установлено, что в рибосомах осуществляется синтез белков.

Внутриклеточный аппарат, или комплекс Гольджи (назван так в честь итальянского ученого, описавшего этот органоид), обнаружен также в клетках всех животных и растений. Он имеет вид сетей, состоящих из системы переплетающихся между собой нитей, палочек или пузырьков, которые становятся видимыми на препаратах, окрашенных специальными методами с применением солей серебра. Внутриклеточный аппарат располагается обычно около ядра или вокруг него. Аппарат Гольджи на своей поверхности накапливает

как продукты обмена данной клетки, так и вещества, поступающие в клетку извне. Таким образом, этот органоид защищает клетку и организм в целом от вредного действия ненужных веществ.

Наряду с большим сходством животных и растительных клеток между ними имеются и существенные отличия, которые можно наблюдать в обычный световой микроскоп. Клетки животных, как правило, имеют очень тонкую, трудно обнаруживаемую нежную белковолипоидную [5] оболочку, благодаря чему их форма легко изменяется. Протоплазма растительных клеток окружена выделяемой ею плотной, упругой оболочкой из целлюлозы (клетчатки), которая придает им более постоянную форму. В клетках животных обнаруживаются рядом с покоящимся ядром особые тельца — центриоли. Они самым непосредственным образом связаны с делением клеток. В клетках, по крайней мере высших растений, центриоли пока что еще не обнаружены, однако процесс деления, как мы узнаем ниже, осуществляется в принципе одинаково у животных и растений.

5

Липоиды — жироподобные вещества.

Рассмотрим органоиды растительных клеток. Важная роль в клетке принадлежит пластидам. В зависимости от выполняемой функции и окраски они делятся на две группы: окрашенные пластиды — хлоропласты и хромопласты, неокрашенные пластиды — лейкопласты и амилопласты. Хлоропласты состоят, как и другие органоиды, из белков и жиров; в состав их входят зеленые гранулы, содержащие пигмент хлорофилл, который придает зеленую окраску листьям и всем зеленым частям растений. Обычно хлоропласты у высших растений распределены равномерно по всей цитоплазме клеток. При ярком свете полуденного солнца они располагаются в слое цитоплазмы, прилегающем к стенкам, перпендикулярным направлению световых лучей. В сумерках хлоропласты рассеиваются по всему телу клетки или же прилегают к стенкам клеток листа.

Биологическая роль хлоропластов огромна. В них происходит синтез органических веществ, прежде всего углеводов, из минеральных солей и воды с участием световой энергии. Этот процесс получил название фотосинтеза.

Если бы все живые существа на земле существовали только за счет имеющихся запасов органических веществ и заключенной в них энергии, то за миллионы лет своего существования они уничтожили бы эти запасы и жизнь на нашей планете исчезла бы. Но жизнь на Земле не только не угасает, а, наоборот, умножается и прогрессирует. Это происходит потому, что беспрерывно образуются органические вещества за счет фотосинтеза.

Вакуоли представляют собой капельки жидкости, которые отчетливо начинают проявляться в цитоплазме в процессе развития и старения клеток растений. В старых клетках мелкие вакуоли сливаются в одну крупную, которая оттесняет цитоплазму с ядром к одной из стенок. В вакуолях концентрируются в растворимом состоянии минеральные соли, сахаристые вещества, а также различные органические кислоты, таннины, пигменты и другие вещества, являющиеся продуктами жизнедеятельности клетки. Пигменты вакуолей придают красную, фиолетовую, синюю окраску лепесткам цветка и некоторым другим частям растения (корнеплодам у свеклы, плодам у баклажана, листьям осенью).

В любой растительной клетке содержится целая вакуолярная система, состоящая из соединенных между собой пузырьков и канальцев.

В животных клетках в настоящее время обнаружен мельчайший органоид, который был назван эндоплазматической сетью (ЭС). По своему строению он несколько напоминает вакуолярную систему растительных клеток. Эндоплазматическая сеть состоит из мембранных полостей, размер и форма которых сильно варьируют, что, вероятно, связано с физиологическими

изменениями, происходящими в клетке. Значение эндоплазматической сети еще полностью не установлено. Известно, что этот органоид имеет большую поверхность, на которой расположены рибосомы. Канальцы эндоплазматической сети с одной стороны соединяются с оболочкой клетки, а с другой — с оболочкой ядра. Тесная связь структур эндоплазматической сети с оболочками клетки и ядра, а также с органоидами клетки дает основание считать, что ЭС участвует в таких важных жизненных процессах, как поступление и циркуляция веществ, а также синтез, накопление и секреция органических соединений клетки.

В каждой клетке животных, растений и микроорганизмов, за исключением бактерий и некоторых водорослей, содержится одно, значительно реже два или несколько ядер. Ядра чаще всего имеют округлую или эллиптическую форму.

Содержимое ядра — кариоплазма, как и цитоплазма, представляют собой прозрачное бесцветное образование.

По химическому составу кариоплазма отличается от цитоплазмы. В ядре содержится большое количество (до 50 %) ядерной тимонуклеиновой кислоты и относительно простые белки. Нуклеиновые кислоты в ядре соединены с белками, образуя нуклеопротеиды. Кроме того, в ядре содержатся ферменты, участвующие в синтезе и гидролизе (расщеплении) органических веществ и нуклеиновых кислот.

Хотя многие функции ядра изучены еще далеко не полностью, совершенно ясно, что роль ядра в жизнедеятельности клетки очень велика, сложна и многообразна. Клетки, лишенные ядер, не могут делиться и погибают. В ядрах растительных клеток синтезируется целлюлоза, которая идет на построение оболочек клеток. В них же осуществляется и синтез важнейших органических веществ — нуклеиновых кислот и белков (нуклеопротеидов).

В ядрах, как и в протоплазме, содержатся определенные структуры, выполняющие специальные функции. Так, непременной структурой ядер являются одно или несколько ядрышек, которые в комплексе с ядром участвуют в синтезе нуклеопротеидов. Такой же непременной структурой ядер клеток любого организма являются интенсивно красящиеся тельца — хромосомы, которым принадлежит особая миссия в клетке — управлять ее наследственностью.

Каждая клетка начинает свое индивидуальное существование, будучи наделена всеми задатками своих родителей, и в какой-то момент прекращает это существование, превращаясь в две дочерние клетки, которым она передает по наследству свои качества. Передача наследственных задатков осуществляется путем деления и размножения клеток.

Продолжительность жизни отдельных клеток измеряется днями, неделями, месяцами (клетки крови, эпителиальные клетки и др.), самое большее — десятилетиями (нервные клетки, клетки кости). Клетки, как и организм в целом, могут стареть. Однако все живое способно и омолаживаться. Это омолаживание осуществляется за счет деления клеток. Это же явление лежит в основе процессов роста и развития любых организмов.

Деление клеток — процесс очень сложный и протекает в несколько этапов, или стадий. Этапы клеточного деления пристально изучаются вот уже почти целое столетие со дня их открытия [6] . Сложное деление клетки называется митозом, или кариокинезом.

Сложное деление клетки (митоз).

Пока клетка существует, в ее протоплазме и главным образом в ядре осуществляется интенсивный синтез нуклеопротеидов и накопление энергии в виде энергетических комплексов — АТФ. Этот период жизни клетки называется интерфазным. По мере накопления жизненно необходимых органических веществ и энергии, а также ненужных продуктов жизнедеятельности клетка приступает к делению и, следовательно, к омоложению.

6

Первым открыл деление клеток растений русский ученый И. Д. Чистяков в 1874 г. Деление животных клеток первым описал чешский ученый П. И. Перемежко в 1878 г.