Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980

Место действия
Клетки эукариот
Размеры и строение клеток эукариот

Вторая основная категория живых существ — это эукариоты, т. е. организмы, клетки которых содержат истинное ядро. Клетки эукариот крупнее и сложнее по строению, чем клетки прокариот. В ядре, окруженном мембраной, заключена большая часть ДНК, которая таким образом отделена от цитоплазмы. В цитоплазме содержатся различные органеллы, каждая из которых обладает характерной структурой, — митохондрии, лизосомы, центриоли. Клетки эукариот так разнообразны по размерам и форме и настолько специализированы, что описать «типичную» клетку практически невозможно. Все же на рис. 1-3 мы попытались изобразить некую «усредненную» клетку¹, отчасти животную, отчасти растительную.

Как видно из табл. 1-2, где приводятся диаметр и объем некоторых клеток, близких по форме к сфере, диапазон изменений клеточных размеров огромен. И тем не менее можно считать, что типичный диаметр как растительных, так и животных клеток равен 10—20 мкм. Что касается крупных клеток типа яйцеклетки, то в синтезе питательных веществ, которые затем переносятся в развивающееся яйцо, принимают участие большое число окружающих ее клеток.

Многие клетки имеют далеко не сферическую форму. Например, эритроциты человека представляют собой диски размером 8х8х(1—2) мкм и объемом 80 мкм³. Клетки растительных волокон достигают нескольких миллиметров в длину. Нервные клетки животных имеют длинные отростки, аксоны; у человека их длина достигает 1 м.

¹ См. знаменитый рисунок Браше (J. Brächet, Sei. Am., 205, 55, Sep. 1961).

РИС. 1-3, Схематическое изображение «усредненной» эукариотической клетки. На рисунке показаны основные органеллы как животных, так и растительных клеток (примерно в одном масштабе). Сокращения: БМ — базальная мембрана; ЭР — эндоплазматический ретикулум (шероховатый — с прикрепленными рибосомами; гладкий ЭР — около ядра и в правой стороне клетки); ГС—глубокая складка плазматической мембраны; ГГ — гранулы гликогена; щель — пространство шириной ~10—20 нм между соседними клетками; М — митохондрии; Мт — микротельца; Л — лизосома; Д — десмосома; ПС — плотное соединение; Мв — микроворсинки; Р — ресничка; СГ — секреторные гранулы; Г — аппарат Гольджи; В — вакуоль; КС — клеточная стенка (у растений) ; Цт — центриоль; П — плазмадесмы; Я — ядро; Яд — ядрышко; Хл — хлоропласт; Кр — гранулы крахмала. (По рисунку Michael Metzler.)

Таблица 1-2 Приблизительные размеры некоторых клеток

В табл. 1-3 приведены размеры геномов некоторых клеток эукариот; здесь же для сравнения указаны размеры генома Е. coli.

Как видно из таблицы, у дрожжей количество генетического материала примерно в 5 раз больше, чем у Е. coli, а у человека (и мыши) — в 600 раз. Нужно сказать, однако, что у высших организмов гены нередко дублированы и в клетке присутствуют многократно повторяющиеся последовательности ДНК. Функция таких повторов неизвестна (у некоторых амфибий содержание ДНК в расчете на одну клетку в 25 раз; больше, чем у человека). Уотсон [10] высказал предположение, что количество собственно генетического материала в клетках позвоночных по крайней мере в 20—50 раз выше, чем у Е. coli. Следовательно, число, генов в клетке человека составляет величину порядка 10⁵.