Общее строение клетки, классификация органоидов

Клетка – структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению.

Клеточная биология на сегодняшний день подразумевает активную работу с нанотехнологиями.

Нанотехнологии в биологии и медицине решают такие задачи как:

• создание материалов, имитирующих ткани живых организмов;
• транспортировка лекарственных препаратов к месту действия без потери активности и без вреда для организма;
• синтез новых химических соединений без химических реакций;
• разработка саморазмножающихся систем на базе аналогов - вирусов, бактерий, грибов;
• создание наиболее точных диагностических и индикаторных устройств и т.д.

Нанотехнологии работают с наноструктурами – объектами, которые хотя бы в одном направлении имеют размер от 1 до 100 нм. Наноструктурные материалы – макроскопические материалы, свойства которых определяются наличием наноструктур (это могут быть различные нанотрубки, нанопорошки, нанокапсулы, кристаллы, фуллерены и многое другое).

Для того, чтобы понять, насколько актуально применение наноструктур в цитологии, обратите внимание на рисунок:

Размеры объектов в нанотехнологии

Понимая, как устроена клетка, какие в нее входят структурные элементы, можно добиться больших успехов в решении практических задач с помощью нанотехнологий.

Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.

Клетка может жить и нормально функционировать только при наличии этих компонентов, которые тесно взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой.

Она состоит из нескольких компонентов:

• Билипидный слой (преимущественно фосфолипиды)
• Белки (транспортные, рецепторные, каталитические и др.)
• Гликокаликс (встречается у животных)

Основой мембраны является билипидный слой. Толщу этого слоя липидов пронизывают молекулы белков, которые могут выступать в роли ферментов (например, белки, обеспечивающие хемосинтез у бактерий), рецепторов (например, белки-рецепторы для гормонов, родопсин – основной зрительный пигмент), а также образуют в мембране функциональные отверстия (поры), через которые может происходить проникновение небольших по размеру полярных молекул в клетку или наружу. Некоторые неполярные молекулы (например, органические рас­творители – спирты, эфиры) могут проникать в клетку непосредственно через билипидный слой.

Большие органические и неорганические молекулы обычно через мембрану не проходят. Но при необходимости клетка может активно поглощать или выделять их наружу, используя на это энергию.

Поскольку не все молекулы свободно проникают через клеточную мембрану, говорят о её избирательной проницаемости, которая создаёт в клетке свой, особенный химический состав. Обеспечивая избирательность проникновения внутрь клетки питательных веществ и задерживая вредные для неё, клеточная мембрана выполняет защитную функцию и способствует сохранению постоянства внутренней среды клетки.

Поверхностный аппарат животных клеток дополнительно включает гликокаликс. Гликокаликс представляет собой «заякоренные» в плазмалемме молекулы углеводов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции.

У большинства бактерий, архей, грибов и растений также есть клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, состоящая из полисахаридов, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции.

Клеточная стенка состоит из: 

• целлюлозы (клетчатки) - растения;

• хитина - грибы;
• муреина - бактерии.

Включает гиалоплазму – основное прозрачное вещество цитоплазмы, находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты – органеллы, а также различные непостоянные структуры – включения. Основное вещество цитоплазмы – вода.

В цитоплазме протекают почти все процессы клеточного метаболизма. Она постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды.

В ядре происходит репликация – удвоение молекул ДНК, а также транскрипция – синтез молекул РНК на матрице ДНК. В ядре же синтезированные молекулы РНК претерпевают некоторые модификации, после чего они выходят в цитоплазму. Сборка рибосом также происходит в ядре, в специальных образованиях, называемых ядрышками. Оболочка ядра двумембранная, сливается с шероховатым ЭПР. В некоторых местах внутренняя и внешняя мембраны ядерной оболочки сливаются и образуют так называемые ядерные поры, через которые происходит материальный обмен между ядром и цитоплазмой. Ядро – отдельная структура клетки, а не органоид.

Все органоиды клетки делят на группы, в соответствии с количеством мембран.