Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности живых организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самовоспроизведению и развитию.
Эукариотические клетки содержат ядро, отграниченное от цитоплазмы мембраной. Они характерны для растений, грибов и животных.
В процессе развития и дифференцировки эукариотической клетки ядро иногда может разрушаться, как это происходит, например, в зрелых эритроцитах млекопитающих.
Она включает в себя гиалоплазму (прозрачное вещество, основой которого является вода) и расположенные в ней клеточные компоненты (органеллы и включения). Цитоплазма клетки непрерывно перемещается, вместе с ней движутся органоиды и включения.
Цитоплазма способна к росту и воспроизведению, при частичном удалении может восстановиться. Однако нормально функционирует цитоплазма только в присутствии ядра. Без него долго существовать цитоплазма не может, так же как и ядро без цитоплазмы.
Особенности строения:
Вязкое бесцветное вещество.
Находится в постоянном движении.
Содержит органоиды – постоянные структурные компоненты и клеточные включения – непостоянные структуры клетки.
Включения могут находиться в виде капель (жиры) и зёрен (белки, углеводы).
Выполняемые функции:
Связывает все части клетки в единое целое.
Осуществляет транспортировку веществ.
В ней протекают химические процессы.
Выполняет опорную функцию.
Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур (компонентов) и обеспечении их химического взаимодействия.
Любая клетка имеет очень сложное строение. Содержимое клетки, а также многих внутриклеточных структур ограничивают биологические мембраны (лат. membrana – "кожица", "пленка") – тончайшие пленки (3,5–10 нм толщиной), состоящие в основном из белков и липидов.
Клеточная мембрана (или плазматическая мембрана) отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность.
Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул фосфолипидов. Они имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») части. Гидрофобные участки обращены внутрь, а гидрофильные — наружу.
В состав биологической мембраны входят белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой) и поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней стороне мембраны). Некоторые из них контактируют с цитоскелетом клетки, выполняют функцию каналов и рецепторов.
Также мембраны могут содержать углеводы, связанные с молекулами белков (гликопротеиды) или липидов (гликолипиды). Углеводы располагаются обычно на наружной поверхности мембраны и выполняют рецепторные функции.
Функции мембраны
барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой;
транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки (поступление питательных веществ внутрь клетки, удаление конечных продуктов обмена, поддержание постоянной концентрации ионов);
рецепторная (связывание гормонов и других регуляторных молекул);
у многоклеточных организмов обеспечивает контакты между клетками и образование тканей.
Клеточные мембраны обладают полупроницаемостью, или избирательной проницаемостью. Они устроены таким образом, что регулируют процесс транспорта веществ внутрь клетки: одни вещества пропускают, а другие нет. Через них медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и ионы.
Существует несколько механизмов для поступления веществ в клетку или вывода их наружу: диффузия, осмос, активный транспорт и экзо- или эндоцитоз. Диффузия и осмос имеют пассивный характер — не требуют затрат энергии. Остальные механизмы идут с потреблением энергии.
Пассивный транспорт — процесс прохождения веществ через мембрану, идущий без затрат энергии. При этом вещество перемещается из области с его высокой концентрацией в сторону низкой, т. е. по градиенту концентрации.
Различают следующие виды пассивного транспорта:
простая диффузия (для небольших нейтральных молекул (H2O, CO2, O2), а также гидрофобных низкомолекулярных органических веществ, легко проникающих через мембранные фосфолипиды по градиенту концентрации;
облегчённая диффузия (для гидрофильных молекул, переносящихся по градиенту концентрации, но с помощью специальных интегральных белков, образующих в мембране каналы, которые обеспечивают избирательную проницаемость. Для таких элементов, как K, Na и Cl, существуют собственные каналы. Причём каналы калия открыты всегда.
Активный транспорт — это перенос веществ через мембрану против градиента концентрации. Такой перенос требует затраты энергии клеткой. Источником энергии обычно является АТФ. Выделяют следующие виды активного транспорта:
с участием мембранных белков-переносчиков (натрий-калиевый насос);
эндоцитоз — процесс захвата клеткой твёрдых частиц (фагоцитоз) или капелек жидкости (пиноцитоз);
экзоцитоз — выделение клеткой различных частиц в окружающую среду — процесс, обратный эндоцитозу.
Клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная с внешней стороны от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурную, защитную и транспортную функции.
Она есть у большинства бактерий, грибов и растений; клетки животных и многих простейших клеточной стенки лишены.
Особенности строения:
Отделяются от цитоплазмы мембраной.
Располагается поверх плазматической мембраны.
У клеток растений состоит из целлюлозы.
Имеет поры, для проведения веществ.
Функции клеточной стенки:
определяет форму клетки, регулирует её рост;
является осмотическим барьером;
защищает клетку от воздействий окружающей среды;
участвует в процессах транспорта питательных веществ внутрь клетки и выделения продуктов обмена.