Основы молекулярной биологии. Часть 1: Молекулярная биология клетки - А.Н. Огурцов 2011

Основы клеточной теории
Строение клетки

Несмотря на большое разнообразие клеток, все они простроены по единому плану. Строение животной и растительной клетки показано на рисунке 17, а основные компоненты эукариотической клетки представлены на рисунке 18.

Основными составными частями её являются оболочка, ядро и цитоплазма.

Оболочка клетки состоит из: (1) плазматической мембраны,

(2) надмембранного комплекса (гликокаликс или клеточная стенка) и

(3) субмембранного опорно-сократительного аппарата.

Эти три функционально единые компонента обеспечивают три универсальные для всех разновидностей клеточных оболочек функции'. (1) барьерную, (2) транспортную и (3) рецепторную.

Ядро - наиболее крупная (диаметром около 10 мкм) видимая в оптический микроскоп органелла эукариотической клетки.

Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции, поскольку именно в нем находятся хромосомы с молекулами ДНК. Размер, форма и структура ядер изменяются в зависимости от функционального состояния клеток, быстро реагируя на изменение внешних условий.

Ядро обычно перемещается по клетке пассивно с током окружающей его цитоплазмы, но иногда оно способно самостоятельно перемещаться, совершая движения амебоидного типа.

Ядро отделено от остальной клетки оболочкой, состоящей из внутренней и внешней ядерных мембран (рисунок 19).

Рисунок 18 - Схема клетки эукариот: 1 - ядро; 2 - хромосомы; 3 - поры в мембране ядра; 4 - рибосомы; 5 - шероховатый эндоплазматический ретикулум; 6 - митохондрия; 7 - аппарат Гольджи; 8 - центриоль; 9 - реснички (cilia); 10 - жгутики (flagella)

Область между двумя ядерными мембранами называется перинуклеарным пространством. Внешняя ядерная мембрана усыпана рибосомами и переходит в шероховатый эндоплазматический ретикулум. Внутренняя ядерная мембрана выстлана специальными белками (ламином и др.), которые служат для закрепления ядерных структур (ядерная пластинка).

В ядре расположена почти вся ДНК клетки. Эта ДНК является носителем генетической информации и главным местом её репликации и экспрессии.

В интерфазе (фазы между делениями клетки) большая часть ДНК в ядре присутствует в виде гетерохроматина, то есть плотно упакованной ДНК, ассоциированной с РНК и белками.

Рисунок 19 - Схема ядра клетки

Менее плотно упакованная ДНК называется эухроматином; это место активной транскрипции ДНК в РНК (RNA).

Ядро часто содержит ядрышко, а иногда и несколько ядрышек. Во время деления клеток структура ядра разрушается. Хроматин организуется в хромосомы, то есть в высшей степени конденсированные формы молекул ДНК, видимые в оптический микроскоп.

Обмен макромолекул, таких, как белки и РНК, между ядром и цитоплазмой осуществляется через ядерные поры (диаметр примерно 7 нм), образованные белковым комплексом. Поры регулируют транспорт через ядерные мембраны. Пептиды и небольшие белки, например гистоны, способны легко проникать в ядро. Более крупные белки (свыше 40 кДа) могут пройти через ядерную мембрану, только если они несут специфическую сигнальную последовательность.

Цитоплазма - это внутреннее содержимое клетки. Она пронизана густой сетью белковых волокон, составляющих цитоскелет, содержит органоиды и мембранную вакуолярную систему. Взаимодействие между ними осуществляется через полужидкую составляющую цитоплазмы - цитозоль - своеобразную коллоидную систему, содержащую 75-80% воды, 10-12% белков и аминокислот, 4-6% углеводов, 2-3% липидов и 1% прочих веществ. Цитозоль занимает около 50% общего объема типичной клетки.

Органоиды (органеллы) цитоплазмы являются обязательными структурными элементами эукариотической клетки — при их отсутствии клетка теряет жизнеспособность.

Основными органоидами цитоплазмы являются митохондрии, пластиды и рибосомы.