Клетка, ее строение, химический состав, жизненные свойства

Строение клетки. Тело человека имеет клеточное строение. Клетки находятся в межклеточном веществе, обеспечивающем их питание, дыхание. Клетки различаются по размерам, форме и функциям, но все они имеют общие черты строения.

Все клетки содержат цитоплазму и ядро. В ядре находятся нитевидные образования – хромосомы (рис. 3, 4). Каждая хромосома образуется из одной длинной молекулы нуклеиновой кислоты — ДНК, ответственной за передачу наследственных признаков.

Хромосомы ядра клетки человека под микроскопом
Рис. 3. Хромосомы ядра клетки человека под микроскопом
Хромосома ядра клетки человека (схема)
Рис. 4. Хромосома ядра
клетки человека (схема)

Участки молекулы ДНК составляют гены (от греческого генос — род). Каждый ген занимает в хромосоме строго определенное место и отвечает за ту или иную функцию. С генами связаны наследственные заболевания.

У человека ядра клеток тела содержат 46 хромосом, образующих 23 пары.

Ядра половых клеток имеют половинный набор — 23 хромосомы.

Снаружи клетка покрыта мембраной, состоящей из нескольких молекулярных слоев (рис. 5). Мембрана обладает избирательной проницаемостью, т. е. не все вещества могут проходить через нее.

 (а) под микроскопом, схемы строения (б) и функционирования (в) каналов
Рис. 5. Мембрана клетки: (а) под микроскопом, схемы строения (б) и функционирования (в) каналов

В полужидкой внутренней среде клетки – цитоплазме — расположены мельчайшие структуры – органеллы. К органеллам клетки относятся эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр. Органеллы выполняют определенные функции, обеспечивая жизнедеятельность клетки. Например, в рибосомах образуются белки, а митохондрии обеспечивают клетку энергией.

Химический состав клетки. В состав клетки входят органические и неорганические соединения. Основу неорганических соединений клетки составляют вода (ее больше всего в клетке) и растворенные в ней минеральные вещества (рис. 6).

Химический состав клеток организма человека
Рис. 6. Химический состав клеток организма человека
Вода необходима для всех жизненных процессов, в водном растворе происходят химические взаимодействия веществ в клетке. С водой из клетки удаляются образующиеся в результате химических реакций вещества.

Минеральные вещества содержатся в цитоплазме и ядре клеток в малых количествах, но их роль в жизни клеток велика: они входят в состав биологически активных веществ. Наиболее важны для процессов жизнедеятельности клетки соли калия, натрия, кальция, магния и др.

Осуществление всех основных функций клетки связано с содержащимися в ней органическими веществами. Для клеток жизненно важными являются высокомолекулярные, имеющие очень сложное строение, органические соединения: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки – основные и наиболее сложно построенные вещества любой живой клетки. По размерам белковые молекулы в сотни и тысячи раз больше молекул неорганических соединений. Белки — строительный материал клеток, они осуществляют защитную функцию, ускоряют химические реакции, выполняя роль биологических катализаторов (ферменты) и др. Без белков нет жизни.

Жиры и углеводы имеют менее сложное строение по-сравнению с белками. Они также входят в состав клеточных структур и служат источником энергии для процессов жизнедеятельности организма.

Нуклеиновые кислоты (рис. 7) образуются в клеточном ядре. Отсюда и произошло их название (от лат. нуклеус – ядро). Нуклеиновые кислоты входят в состав хроматина и участвуют в хранении и передаче наследственных свойств и функций организма.

Модель нуклеиновой кислоты (ДНК)
Рис. 7. Модель нуклеиновой кислоты (ДНК)
Жизненные свойства клетки. Одно из основных свойств клетки – обмен веществ. Из межклеточного вещества в клетки постоянно поступают питательные вещества и кислород. Вещества, поступившие в клетку, участвуют в процессах биосинтеза. Биосинтез – это образование белков, жиров, углеводов из более простых веществ. Причем в процессе биосинтеза образуются вещества, характерные для определенных клеток организма. Например, синтезирующиеся в клетках мышц особые белки актин и миозин, обеспечивают их сокращение.

Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических соединений. В результате распада образуются более простые вещества. Большая часть реакций распада идет с участием кислорода и освобождением энергии, которая расходуется на жизненные процессы, протекающие в клетке. Биосинтез и распад соединений составляют процесс обмена веществ, который сопровождается превращением энергии.

Клетки тела человека растут и размножаются делением пополам. Каждая из образовавшихся дочерних клеток, достигнув размеров материнской, тоже делится и выполняет ее функцию.

Продолжительность жизни клеток различна: от нескольких часов до десятков лет.

Живые клетки способны реагировать на физические и химические изменения окружающей их среды. Это свойство клеток называют возбудимостью. При этом из состояния покоя клетки переходят в состояние возбуждения.

В возбужденном состоянии клетки организма выполняют свойственные им функции: железистые клетки образуют и выделяют биологически активные вещества, мышечные – сокращаются и расслабляются, в нервных клетках возникает нервный импульс — слабый электрический сигнал, который может распространяться по нерву. При возбуждении в клетках изменяются скорость биосинтеза и распада веществ, потребление кислорода, температура.
Все жизненные свойства клеток: обмен веществ, рост, размножение, возбудимость и др. поддерживаются и обеспечиваются относительным постоянством состава внутренней среды организма. Ее составляют три типа жидкости:1) межклеточная (тканевая жидкость), с которой непосредственно соприкасаются клетки, 2) кровь и 3) лимфа (рис. 8). Внутренняя среда обеспечивает клетки веществами, необходимыми для их жизнедеятельности, через нее удаляются продукты распада. Внутренняя среда организма имеет относительно постоянные состав и физико-химические свойства. Только при этих условиях происходит обмен веществ между клетками и внутренней средой, и клетки могут нормально функционировать.

Внутренние жидкие среды организма
Рис. 8. Внутренние жидкие среды организма

1. Назовите органоиды клетки. 2. Как отличается число хромосом в соматических и половых клетках человека? 3. Каково число хромосом в половых клетках человека? 4. Назовите неорганические вещества клетки, их биологическое значение. 5. Какие органические вещества входят в состав клетки? 6. Назовите основные жизненные свойства клетки. 7. Что понимают под внутренней средой организма? 8. Какое значение имеет постоянство внутренней среды организма?