Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985

Биомолекулы
Клетки
Эукариотические клетки крупнее и сложнее прокариотических

Типичные эукариотические клетки значительно крупнее, чем прокариоты. Например, гепатоциты, основные клетки печени высших животных, имеют диаметр 20-30 мкм, тогда как диаметр бактерий не превышает 1 -2 мкм. Однако важен не столько линейный размер клеток, сколько их объем, который у большинства эукариотических клеток в 1000-10 000 раз больше, чем у бактерий. Чтобы приблизительно представить себе относительные объемы эукариотических и прокариотических клеток, можно воспользоваться формулой для определения объема сферы (разд. 2.2). У некоторых эукариотических клеток, например у неоплодотворенного куриного яйца, размеры намного больше указанных выше, хотя почти весь объем такой клетки заполнен питательными веществами, необходимыми для роста эмбриона. Есть также необычайно длинные эукариотические клетки: так, длина отдельных двигательных нейронов человека может превышать 1 м. Однако наиболее характерная особенность эукариотических клеток - это наличие оформленного, окруженного парой мембран ядра со сложной внутренней структурой. Подобно прокариотам, эукариотические клетки также могут делиться неполовым путем, но это происходит с помощью значительно более сложного процесса, называемого митозом. Половые клетки (гаметы) эукариотических организмов способны к сложной половой конъюгации, сопровождаемой обменом генами.

Еще одно важное различие между эукариотами и прокариотами состоит в том, что эукариотические клетки, кроме организованного ядра, содержат целый ряд других ограниченных мембранами внутриклеточных органелл, таких, как митохондрии, эндоплазматический ретикулум и тельца Гольджи. Каждая из этих органелл выполняет специфические функции в метаболизме и жизнедеятельности клетки. На рис. 2-7 показана типичная эукариотическая клетка - клетка печени крысы, имеющая необычайно сложное внутреннее строение с высокой степенью компартментации. Как мы увидим в дальнейшем, эукариотическим клеткам свойственно более тонкое разделение функций между содержащимися в них многочисленными структурными элементами, каждый из которых играет специфическую роль в жизнедеятельности клетки.

Все высшие животные, растения и грибы состоят только из эукариотических клеток. К эукариотам относятся также многие одноклеточные организмы - различные виды простейших, диатомовые водоросли, эвгленовые, дрожжи и миксомицеты.

Благодаря тому что эукариотические клетки содержат значительно больше генетического материала и часто претерпевают половую конъюгацию, при которой может происходить обмен генами, эукариотические формы жизни в большей степени способны к дифференцировке и специализации по сравнению с прокариотами. Именно этим объясняется тот факт, что существуют миллионы различных видов эукариотических организмов, тогда как число видов прокариот не превышает нескольких тысяч. С другой стороны, прокариотические организмы значительно лучше переносят изменения условий внешней среды и существенно быстрее размножаются, что позволяет им выживать в весьма неблагоприятных условиях.

Рассмотрим теперь более детально строение и функции различных компонентов эукариотических клеток.

Рис. 2-7. Микрофотография крысиного гепатоцита (клетки печени основного типа), полученная методом трансмиссионной электронной микроскопии. Красным цветом выделена плазматическая мембрана, обладающая большой площадью поверхности и образующая многочисленные складки. Эти пальцеобразные выросты клеточной мембраны, благодаря которым значительно увеличивается площадь ее поверхности, более четко видны на микрофотографии изолированного гепатоцита, полученной методом сканирующей электронной микроскопии (рис. 2-20).