Сложная жизнь простой клетки

Хлебопечка.ру О науке

Сложная жизнь простой клеткиНачало новой жизни дает одна-единственная оплодотворенная яйцеклетка, из нее образуется все великое множество клеток организма человека. Сколько их? По некоторым подсчетам, около 100 триллионов, но точной цифры, думается, не сможет назвать никто.

Клетки рождаются и умирают. Век, например, нервных и мышечных равен веку человека, эритроцитов и некоторых других форменных элементов крови—до ста дней, а эпителиальные клетки кишечника и кожи живут всего несколько дней.

Каждая из этих не видимых простым глазом структур, из которых, как из кирпичиков, построен многоклеточный организм, в свою очередь, представляет собой необычайно сложный организм.

Взгляните на цветную вкладку, и вы увидите, что клетка имеет оболочку, цитоплазму, ядро. В цитоплазме «плавают» клеточные органеллы: митохондрии — энергетические станции клетки; лизосомы — структуры, ответственные за утилизацию липидов, белков, полисахаридов; пластинчатый комплекс, или аппарат Гольджи, участвующий в «упаковке» и выведении внутриклеточного секрета за пределы клетки, и другие структуры.

Хотя схема довольно подробно отображает строение клетки, она все же не вполне соответствует действительности, ибо не передает главного свойства живой клетки — движения. Это движение можно наблюдать с помощью киномикросъемок. Порой подвижность клетки производит впечатление бурного кипения. Движется, резко меняя скорость, иногда приостанавливаясь, цитоплазма. Пульсирует, то сжимаясь, то расширяясь, и вращается ядро. Впячивается, захватывая питательные вещества, воду, и выпячивается, выделяя отработанные вещества, наружная клеточная мембрана. Движение отражает жизнедеятельность клетки, непрерывно совершающиеся в ней процессы. Клетку можно сравнить с автоматизированной химической фабрикой, в различных цехах которой вырабатывается разнообразная продукция. Перечень химических соединений, работающих в клетке, составил бы десятки тысяч наименований. Одни вещества создаются, другие распадаются. Например, аминокислоты используются на постройку крупных белковых молекул. В свою очередь, при распаде белка образуются аминокислоты, которые подвергаются вторичной утилизации ит.д.

Сложная жизнь простой клетки
Схематическое изображение клетки на ультраструктурном уровне; 1 —оболочка клетки; 2—цитоплазма; 3 — ядро; 4 — оболочка ядра; 5 — ядрышко; 6 — митохондрии; 7 — пластинчатый комплекс; 8 — лизосомы; 9 — везикулы, или пузырьки, обеспечивающие обмен между клеткой и окружающей ее средой; другие структуры.

Экспериментатору, который захочет искусственно синтезировать простейший белок, придется преодолеть немалые трудности, учесть множество факторов, чтобы создать условия для синтеза. А клетка создает их ежеминутно, экономно используя энергетические ресурсы, строго и безошибочно координируя сотни химических реакций. В случае необходимости клетка способна поразительно гибко приспосабливаться — адаптироваться к различным обстоятельствам, изменяя характер и ход внутриклеточных процессов.

В процессах адаптации принимают активное участие специальные молекулярные структуры мембран — рецепторы, воспринимающие раздражения из окружающей клетку среды.

Клеточные рецепторы — это белки, выступающие на поверхности клеточной мембраны и обладающие свойством перемещаться вдоль нее. Степень их подвижности зависит от молекулярного строения рецептора, типа клетки и стадии ее жизненного цикла. Так, рецепторы свободно перемещающихся клеток, скажем, лимфоцитов, обладают высокой подвижностью вдоль мембраны, а рецепторы, например, эпителиальных клеток, подвижны куда меньше. Иными словами, это свойство определяется прежде всего спецификой функции каждой клетки.

Способ передачи информации от рецептора к органеллам клетки еще не уточнен, но результат уже известен. Суть его в том, что в клетке усиливаются все обменные процессы; активизируется синтез белков, повышается проницаемость для питательных веществ и продуктов метаболизма, активизируется секреция и другие функции.

Сегодня выявлены специфические рецепторы даже у отдельных клеточных органелл, например, у митохондрий, однако пока о них известно лишь то, что они существуют.

Открытая более 300 лет назад, клетка не перестает поражать ученых.

Сложная жизнь простой клетки
Клетки организма человека: I — эпителиальная клетка, 2 — эритроцит, 3 — лимфоцит, 4 — нейтрофил, 5 — эозинофил, 6 — фибробласт, 7 — макрофаг, 8 — коллагеновые волокна, 9 — остеоцит (клетка костной ткани), 10 — клетка гладкой мышцы, II — клетка поперечнополосатой мышцы, 12 — нервная клетка.

Ныне расшифровкой ее тайн занимаются морфологи, биологи, генетики, иммунологи, физики, химики, кибернетики... Пожалуй, всех «заинтересованных лиц» и не перечислишь. И уже одно это не говорит ли о том, сколь важно все, что связано с клеткой!

Клетка — это ступень познания процессов, протекающих в организме. Разумеется, функция многоклеточного организма неизмеримо сложнее, чем жизнь отдельной клетки. И все же именно из работы отдельных клеток складывается, к примеру, удивительная по сложности деятельность центральной нервной системы; колоссальную работу осуществляют клеточные ансамбли, составляющие сердечную мышцу, и т. д.

От состояния клеток в конечном счете зависит здоровье человека, поэтому большинство заболеваний можно рассматривать как болезни клеток.

С поломками внутриклеточного механизма связаны, например, пороки развития. Когда приходится наблюдать деление клетки, всегда восхищает точность, четкость смены картин так называемого митоза — расхождения и расстановки хромосом, носителей наследственной информации. Но иногда отлаженный механизм деления и расхождения хромосом не срабатывает, и если эти нарушения произошли в половых клетках, возникают пороки развития разной тяжести. Какие силы управляют процессом митоза, до настоящего времени не вполне ясно. В этом направлении ведется большая исследовательская работа, от успеха которой зависят профилактика и лечение врожденных уродств.

В основе так называемой панкреатической холеры лежит неудержимый рост эндокринных клеток тонкой кишки. Они выделяют большое количество гормонов — секретина, энтерогастрона, вследствие чего в тонкой кишке усиливается выделение жидкости и возникает неудержимый понос.

Если клетки сосудов теряют способность разрушать и выталкивать холестерин, возникает угроза сердечнососудистых заболеваний, прежде всего атеросклероза.

Изменение структуры дыхательного пигмента гемоглобина, содержащегося в клетках красной крови — эритроцитах, влечет за собой снижение его способности связывать и переносить кислород к тканям и органам. Следствие — кислородное голодание, которое проявляется и отставанием в росте, и синюшностью кожных покровов, и снижением мышечной активности, и сердечной недостаточностью.

Сложная жизнь простой клетки
Жизненный цикл клетки (деление, подготовка к воспроизведению, рост и т. д.) обозначен одинарными стрелками. Когда клетка утрачивает способность к делению, она стареет и гибнет (двойные стрелки). Преждевременная гибель клетки может наступить в любой стадии (пунктирные стрелки) при действии на нее вредных агентов.

Если лизосомы (носители огромного количества разнообразных ферментов) клеток мозга не содержат фермента, переваривающего жир, то он накапливается в лизосомах, и развивается так называемая болезнь Тея-Сакса, приводящая к слабоумию и параличам.

С нарушениями внутриклеточных процессов связана и такая актуальнейшая проблема современной медицины, как онкологические заболевания. Раковая клетка — это клетка, органеллы которой в силу тех или иных причин изменили свои функции, это клетка переродившаяся,, «обезумевшая». В таких клетках обмен совершается бесконтрольно и, что самое главное, нарушается их генетически запрограммированное упорядоченное деление; они начинают делиться безудержно, разрастаясь в опухоль.

Наконец, с клеткой связана разработка методов ранней диагностики различных заболеваний, а также поиски новых лекарственных средств...

Думается, уже из приведенных примеров очевидно, что детальное исследование клетки, ее функций позволяет решать задачи, от которых зависит дальнейшее развитие современной медицины. И науки и практики.

В. А. Шахламов


Почему человек потерял волосяной покров?   Астроспектры в лаборатории

Все рецепты

Рецепты блинов на Масленицу

Еще случайные блины

Новые сообщения






1. Поиск на сайте
2. Альтернативный поиск
3. Искать только среди рецептов. Вы можете ввести название рецепта или ингредиент(ы).