Клітини (рис. 1) є найголовнішою формою існування живої речовини. Розмір їх дуже малий - від 2 до 200 мікрон (1 мікрон = 0,001 мм), тому вони невидимі неозброєним оком. Форма клітин дуже різноманітна (куляста, призматична, кубічна, зірчаста і ін.) І обумовлена виконуваної ними функцією і взаємозв'язками з іншими клітинами.
Мал. 1. Схема будови клітини:
А - під світловим мікроскопом; Б - під електронним мікроскопом; 1 цитоплазма; 2 - ядро; 3 - мітохондрії; 4 - клітинний центр; 5 - мікросоми.
БУДОВА І ФІЗІОЛОГІЯ КЛІТИНИ
Всі клітини, незважаючи на їх різноманітність, складаються з протоплазми, яку поділяють на цитоплазму (тіло клітини) і Каріоплазма, що утворить ядро клітини.
Протоплазма - це складне білкова речовина, яка знаходиться в колоїдному стані. Вона трохи важче води - питома вага її близько 1,03. Більш щільний, зовнішній шар цитоплазми називається ектоплазму, а вся інша частина утворює ендоплазму. У рослинних клітинах ектоплазма представлена чітко висловленої оболонкою. У цитоплазмі є органели та клітинні включення.
Органели - це постійні структурні утворення цитоплазми, кожне з яких виконує певні функції. До органоидам відносяться: ендоплазматична сітка, рибосоми, мітохондрії, зона Гольджі і клітинний центр (центросома).
Ендоплазматична мережа виявляється тільки електронним мікроскопом. Вона розташована в ендоплазме і складається з мембран різної форми, що утворюють трубки і цистерни. Найбільш сильно виражена в клітинах з інтенсивним обміном речовин, наприклад у молодих тварин.
Рибосоми (вони ж мікросоми, або гранули РНК) у вигляді округлих тілець видимі також тільки в електронний мікроскоп. Вони складаються з молекул рибонуклеїнової кислоти - РНК і розташовуються як на мембранах ендоплазматичної мережі, так і в самій цитоплазмі. В рибосомах синтезуються молекули білків певного будови (тканинні білки, ферменти, гормони і інші каталізатори).
Мітохондрії (хондріосоми) - ниткоподібні або зернисті тіла, видимі навіть в світловий мікроскоп. Вони перетворюють енергію, що надходить з їжею, в хімічну, запаси цієї енергії концентруються в АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти), яка синтезується в мітохондріях. Хімічна енергія витрачається при синтезі білків рибосомами, в процесах нервової діяльності та ін. Мітохондрії руйнуються через 10-20 днів в залежності від інтенсивності обміну речовин і замінюються новими. Складаються вони з білка і ліпоїдів, які утворюють оболонку - мембрану і внутрішні перегородки. У стінках мітохондрій виробляються ферменти, що забезпечують перенесення електронів при окислювально-відновних процесах.
Зона Гольджі, або внутрішньоклітинний сітчастий апарат, є активним ділянкою протоплазми, де протікають специфічні для даної клітини процеси, наприклад виділення секрету (залізисті клітини), синтез білка, утворення жиру. Зона Гольджі складається з клубка ниток, в електронному мікроскопі видно ще бульбашки.
Клітинний центр (центросома) являє собою найбільш ущільнений структурний елемент цитоплазми, має вигляд одного-двох зерняток - центріолей, оточених світлою зоною - центросферой, багатою РНК і білками. Центриоли беруть участь в процесі розмноження клітин, в освіті опорних структур для миготливий війок і в ін.
Клітинні включення - тимчасові освіти в цитоплазмі, які виникають і зникають в процесі обміну речовин. Це зазвичай або запасний матеріал, або підлягають видаленню з клітки продукти її життєдіяльності. Вони видно під мікроскопом у вигляді зерен, крапельок або кристалів.
Ядро - обов'язкова складова частина клітини. У ссавців тварин без'ядерного тільки червоні кров'яні клітини (див. Стор. 196-197). Клітини, позбавлені ядра, швидко гинуть. Це вказує на те, що ядру належить величезне значення в обміні речовин. Без ядра клітини не можуть розмножуватися.
Форма ядер дуже різноманітна, а величина залежить від функціонального стану клітини. В ядрі велика кількість дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), яка визначає і направляє основні біохімічні процеси в клітині. У живій клітині, в ядрі, помітно тільки ядерце, яке відрізняється інтенсивністю обміну речовин. На фіксованих препаратах виявляються, крім ядерця, оболонка ядра, хроматин у вигляді грудочок, що складаються з ДНК.
Мал. 2. Пряме розподіл клітини:
А - не ділиться клітина; Б - перешнуровиванієм ядерця; По-Ж - перешнуровиванієм ядра; З - поділ материнської клітини на дві дочірні; а - ядро; б - ядерце; в- цитоплазма.
Клітинам, як однієї з форм живого речовини, властиві обмін речовин, збудливість, рух, розмноження. Сутність обміну речовин полягає в сприйнятті необхідних для життя речовин із зовнішнього середовища, їх уподібненні речовини клітини і виділення продуктів життєдіяльності. Обмін речовин можливий лише при наявності властивості реактивності, тобто здатності клітин не тільки сприймати роздратування, викликані зміною умов існування, але і відповідати на них, т. Е. Реагувати. Ця здатність клітин відображає єдність організму з зовнішнім середовищем, без якого життя неможливе.
Однією з форм відповіді на подразнення є рух, спрямований або до подразника, або в протилежну сторону. Здатністю до руху в багатоклітинних організмі мають лише деякі клітини, наприклад білі кров'яні клітини - лейкоцити.
Розмноження клітин. Клітини розмножуються поділом. Розрізняють пряме, непряме і редукційний розподіл.
Пряме розподіл, або амитоз [в перекладі: без (а) освіти ниток - мітоз] (рис. 2), полягає в тому, що спочатку перешнуровується ядро, а за ним ділиться і цитоплазма. В результаті виходять дві рівноцінні дочірні клітини, які в подальшому ростуть до величини материнської. Пряме поділ клітин у вищих тварин зустрічається рідко. Непрямий поділ, або мітоз, або каріокінез (рис. 3), набагато складніше, характеризується посиленням синтезу в ядрі і подвоєнням кількості ДНК. У ньому розрізняють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу. Профаза характеризується: а) утворенням на місці ядра спочатку хроматінових ниток у вигляді клубка, а потім окремих ниток - * хромосом у вигляді шпильок;
Профаза - спокійне ядро в клітці; 2 - освіту хроматінових ниток у вигляді клубка; 3 - утворення хромосом у вигляді шпильок; метафаза; 4 - стадія материнської зірки; анафаза: 5 - розщеплення хромосом; в - стадія дочірніх зірок; телофаза: 7 - розподіл цитоплазми; 8 - утворення дочірніх клітин.
* Хромосоми утворюються перед поділом клітини з хроматину ядра. Вони мають вигляд спіралигоскрученних ниток з тонкозернистой структурою, яка обумовлена закономірним розташуванням нуклеїнових кислот і білків. Певне парне (диплоидное) число хромосом типово для тварин кожного виду; наприклад, у великої рогатої худоби 48 хромосом. у овець 5G, у свиней 40 (у людини 46).
б) розбіжністю один від одного центріолей. У метафазі центриоли розташовуються на полюсах клітини, а хромосоми між ними по екватору; виходить так звана материнська зірка. У анафазе хромосоми розщеплюються і розходяться до полюсів клітини, утворюючи дочірні зірки. У телофазе відбувається поділ цитоплазми і утворення дочірніх клітин. У дочірніх клітинах хромосоми знову зливаються в клубок, а потім перестають бути видимими, формуючи ядро. Мітоз - найбільш досконалий спосіб поділу клітин. Так зазвичай діляться клітини в організмі, що росте.
Редукційний розподіл притаманне тільки статевим клітинам. Воно характеризується тим, що хромосоми утворюють парні освіти, за винятком однієї непарної хромосоми, які розходяться до полюсів клітини. В результаті поділу материнської клітини в двох дочірніх клітинах виявляється половинний набір хромосом. Непарна хромосома є тільки в одній дочірній клітині. Дозрілі статеві клітини з половинним набором хромосом, здатні до запліднення, називаються чоловічої та жіночої гамет.