ЦИТОЛОГІЯ, ГІСТОЛОГІЯ, ЕМБРІОЛОГІЯ - 2008
Розділ 1. ОСНОВИ ЗАГАЛЬНОЇ ЦИТОЛОГІЇ
1.2 Структурні компоненти клітин
1.2.5 Життєдіяльність клітини
Як відомо в основі процесів життєдіяльності клітин і організмів в цілому лежить обмін речовин. Він відбувається у самих клітинах та між ними і навколишнім середовищем. В багатоклітинних організмах клітини є складовими частинами цілого і їх життєдіяльність підпорядкована вищим регуляторним системам цілісного організму. Такими регуляторними системами є нервова система та залози внутрішньої Секреції.
Обмін речовин - це процес їх перетворення, який забезпечує самооновлення і функціонування клітини. У процесі обміну речовин в клітини надходять органічні і неорганічні сполуки, які зазнають різних перетворень (гідроліз, синтез, окислення, переамінування, відновлення тощо). Внаслідок цього їх проміжні та кінцеві сполуки входять до складу структур клітини або продуктів, які синтезуються. Кінцеві продукти обміну видаляються з клітини. Перетворення речовин відбувається шляхом хімічних реакцій, які регулюються ферментами. Останні знаходяться на мембранах органел, де утворюють ферментативні системи. Регуляція цих систем здійснюється гормонами, а також
продуктами, синтезованими в процесі реакцій за принципом зворотнього зв’язку.
Таким чином обмін речовин клітини складається з трьох етапів:
1) Надходження речовин у клітину.
2) Перетворення речовин в процесі внутрішньоклітинного обміну
3) Виведення продуктів обміну.
Надходження речовин в клітину відбувається шляхом ендоцитозу. Ці речовини у вигляді фагоцитарних і піноцитозних пухирців контактують з лізосомами і утворюють травні лізосоми. Ферменти лізосом розчеплюють їх до простих складників, які потрапляють в гіалоплазму і вступають у внутрішньоклітинний обмін. Енергія для цього обміну надходить з мітохондрій у вигляді АТФ. Не використані продукти обміну виводяться крізь плазмолему шляхом екзоцитозу.
Синтез білка відбувається в три етапи. Перед цим проходить процес транскрипції (матричного синтезу). Внаслідок цього на ДНК синтезується інформаційна РНК (іРНК) та транспортна РНК (тРНК). Синтезовані ІРНК та тРНК з ядра надходять в цитоплазму, де іРНК з’єднується з меншою субодиницею рибосом.
На першому етапі відбувається сполучення амінокислот з АТФ. Активовані амінокислоти з’єднуються тільки з своєю тРНК. Транспортна РНК це молекула, на кінці якої знаходиться антикодон (триплет - ділянка з трьох азотистих основ). Антикодон комплементраний певному кодону іРНК.
На другому етапі тРНК переносить активовані амінокислоти до рибосом і прекріплюється до великої субодиниці рибосоми. Антикодон тРНК приєднується до кодону іРНК за правилом комплементарності. Після цього активована амінокислота вступає до складу поліпептид- ного ланцюжка, а тРНК втрачає зв’язок з рибосомою. Остання знову потрапляє в гіалоплазму і сполучається з наступною амінокислотою. Таким чином до іРНК в певній послідовності приєднуються всі амінокислоти і утворюють молекулу білка.
На третьому етапі молекули білка від’єднуються від іРНК і потрапляють у порожнини цистерн ендоплазматичної сітки або в гіалоплазму.
Життєдіяльність клітин проявляється не тільки в здатності до обміну речовин та їх самооновленні, але й у рості, подразливості, русі, самовідтворенні, старінні та смерті.
Ріст клітини відбувається лише в інтерфазі мітозу. При цьому пластичний обмін переважає над енергетичним. Наприкінці інтерфази клітина досягає оптимальних розмірів, який визначається ядерно-цитоплазматичним співвідношенням. В клітині активізуються процеси ендоцитозу, у цитоплазмі зростає кількість органел.
Розміри клітин не залежать від розмірів організму. Найбільші розміри соматичних клітин мають земноводні, середні-ссавці, малі у птахів та риб.
Рух клітин - проявляється в двох процесах: у внутрішньоклітинному та у навколишньому середовищі. Перший - це рух цитоплазми, ядра, органел, включень тощо. Прикладом такого руху може бути переміщення травних вакуолей, піноцитозних пухирців, а також перегрупування і розходження хромосом під час мітозу.
Рух клітин у навколишньому середовищі під впливом відповідних чинників називається таксисом. Залежно від особливостей цих чинників розрізняють: хемотаксис - рух у напрямку до певних хімічних речовин, або від них; реотаксис - рух проти течії рідини; та тигмотаксис - рух в напрямку тіла, що вступило в контакт з клітиною, або від нього.
У лейкоцитів і макрофагів утворюються цитоплазматичні ніжки, які містять скоротливий апарат клітини у формі актинових і міозинових мікрофіламентів. Хвостовий відділ сперматозоїда забезпечує поступальний рух по реотаксису.
Значну роль в організмі відіграє м’язове скорочення, яке забезпечує всю сукупність рухових процесів тварин.
Подразливість клітин - це властивість реагувати на дію подразників навколишнього середовища.
Жива клітина постійно перебуває в безперервній взаємодії із зовнішнім середовищем і здатна реагувати на дію його різних факторів — температуру, звук, променеву енергію, електричний струм, механічні дії тощо. Цю універсальну властивість живих клітин називають подразливістю.
Відповідна реакція клітини на дію того чи іншого подразнення є комплексною і проявляється зміною її біохімічних, фізико-хімічних, морфологічних та фізіологічних властивостей. Таким чином, реакція на подразнення поєднана з витратою енергії, тобто посиленням обміну речовин.
Процес подразливості проходить в три етапи:
1) Дія подразника (фізичного чи хімічного) на клітину;
2) Перехід клітини в збуджений стан;
3) Відповідь клітини на дію подразника;
Перехід клітини під дією подразника проявляється реакцією збудження. Збудження починається в плазмолемі, тому що вона перша зазнає дії подразника. Вважається, що зовні клітин іонів Na+ в 10 разів більше, ніж в цитоплазмі, однак концентрація іонів К+ у клітині в 30 раз вища, ніж за її межами. Під дією подразника проникність плазмолеми для іонів Na+збільшується, іони Na+вступають у клітину, в той час іони К+, адсорбовані в цитоплазмі, звільняються і виходять із клітини. Внаслідок цього відбувається деполяризація мембрани, що є першою ознакою збудження клітини і пусковим механізмом для наступного етапу реакції клітини.
Відповідь клітини на дію подразника проявляється по різному. Так у сполучній тканині відбувається місцева зміна обміну речовин, у залозистому епітелії посилюється виділення секрету, у м’язовій тканині настає скорочення, у нервових клітинах генерується нервовий імпульс.
Залежно від сили подразника і тривалості його дії розрізняють три типи подразливості: нормальну, паранекротичну і некротичну. Нормальна подразливість проявляється в тому, що сила подразника не виходить за межі, властиві середовищу, що оточує клітину. За цієї подразливості клітина функціонує нормально без атипових змін в її структурах.
У разі тривалої дії сильного подразника клітина переходить в паранекротичний (від лат. - рага - біля, necrosis — відмирання) стан. При цьому нормальне функціонування її порушується, іонна рівновага різко змінюється. Мітохондрії набрякають, заокруглюються, втрачають гребні і перетворюються у міхурці, які пізніше руйнуються, порушується клітинне дихання. Клітина вимушена одержувати енергію за рахунок гліколізу, який призводить до нагромадження недоокислених продуктів (молочної кислоти). Внаслідок цього у клітини настає ацидоз, що, в свою чергу, позначається на колоїдному стані цитоплазми, зменшується дисперсність колоїдних часток, останні зміщуються у вигляді білкових гранул, тобто виникає зерниста дистрофія. Це створює умови для активації ферменту кислот, фосфатази та ін. Вони перетравлюють власні білки, настає протеоліз, порушується структурна організація клітини. Розпад білків супроводжується утворенням аміаку, який шкідливо впливає на клітину. Внаслідок нагромадження в клітині води виникає «каламутне набрякання» — складний негативний стан, який називають паранекрозом. Наслідком останнього буде або повернення до норми, або смерть. Поняття про паранекроз створене Д.Н. Насоновим. Все це призводить до порушення нормальної життєдіяльності клітин, які опиняються на межі загибелі.
Некротична подразливість характеризується тим, що сила подразника настільки велика, що в клітині настають незворотні зміни і вона гине.
Старіння і смерть клітин. Клітини багатоклітинних організмів постійно піддаються дії різноманітних чинників навколишнього середовища, які викликають у них структурні та метаболічні зміни. З віком в клітині накопичуються продукти обміну, які змінюють стабільність її внутрішнього середовища. Внаслідок чого вона втрачає здатність до біосинтезу, зношується, старіє і гине.
У старіючих клітинах змінюються фізико-хімічні властивості протоплазми, що проявляється зниженням здатності їх колоїдів зв’язувати воду, появою довгоіснуючих метаболічно не активних макромолекул органічних речовин. В клітинах збільшується кількість ліпідів, холестерину і включень, зменшується кількість білка і глікогену, хроматин ядра перебуває переважно у вигляді гетерохроматину. У лізосом руйнуються мембрани, тому їх ферменти потрапляють в гіалоплазму і здійснюють процес автолізу - самоперетравлення і клітина гине.