Уверяю вас, заблудиться в химических и молекулярных тонкостях, происходящих внутри клетки очень просто. Давайте заглянем в этот удивительный мир.
Клетка, по своей сути, является самой маленькой единицей жизни.
Все клетки, находящиеся, будь то в одноклеточном организме или, являясь частью многоклеточного организма, обладают определенными общими характеристиками.
А именно: они содержат генетическую информацию и механизмы регулирования и использования этой информации для производства собственных частей, и воспроизводства новых клеток.
Клетки должны быть способны использовать энергию в химических реакциях и физических действиях, они должны быть в состоянии регулировать эту деятельность и реагировать на всевозможные стимуляции.
Клетки используют ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту) для получения генетического материала, а также содержат транскрипционные и трансляционные ферменты для его считывания, и получения большого количества клеточных компонентов.
Однако просто наличие генетического материала не определяет жизнь.
Например, вирусы обладают генетическим материалом, содержащим всю информацию, необходимую для создания полноценного вируса, но не содержат ферментов, необходимых для этого, и не имеют возможности получить исходный молекулярный материал.
Вирус полностью зависит от процессов, происходящих внутри любой клетки, которую он инфицирует.
Поэтому вирус не является живым организмом. Геном - это не только набор инструкций по созданию клетки (или организма, если на то пошло), он также сам воспроизводится.
Грубо говоря, в течение своего жизненного цикла, клетка делает дополнительную копию своего генома и увеличивает количество всех других «компонентов» (белков, жиров и т.д.), из которых она производится.
Затем размножается путем деления основной материнской клетки на две дочерние, каждая с тем же дополнением генетической информации, и с примерно теми же клеточными компонентами.
Таким образом, мы видим, что хотя геном часто рассматривается как процесс для создания клетки/организма, на самом деле клетки строятся не с нуля.
Каждая клетка образуется из другой, материнской клетки.
Затем ДНК может быть использована для настройки этой клетки для конкретных целей, определяемых ее средой обитания.
Когда необходим конкретный компонент клетки, информация для создания этого компонента считывается с ДНК и копируется в РНК.
А РНК используется в качестве программы, из которой рибосомы могут производить необходимые белки.
Живой клетке нужны все эти компоненты: генетическая информация, механизмы использования информации для создания частей клетки и способность использовать энергию для этого.
Физические законы природы требуют, чтобы все было как можно проще и организованнее.
Поскольку клетки являются высокоорганизованной конструкцией очень сложных молекул, им требуется энергия.
Таким образом, сама жизнь заставляет получать энергию либо от солнечного света, либо от пищи.
А еще нужно уметь преобразовывать эту энергию в формы, которые могут быть свободно использованы клеткой для поддержания себя путем создания или перестройки необходимых молекул и макромолекулярных структур.
Как клетки узнают, когда проводить эти манипуляции?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны обратиться к следующей характеристике живых клеток - способности реагировать на раздражители. Другими словами, клетки являются саморегулирующимися.
Если уровень глюкозы низок и клетка нуждается в энергии, тогда начинают вырабатываться белки для транспортировки глюкозы, или если клетке необходимо переместиться в зону повышенной концентрации пищи, цитоскелет клетки перестраивается для перемещения клетки.
Клетка имеет возможность инициировать процессы восстановления, если обнаруживает повреждения в своем геноме, может приостановить клеточный цикл, чтобы дать время процессам восстановления, и даже может инициировать собственную смерть, если ремонт многократно приводил к неудаче.
Живые клетки, помимо реагирования на внутренние сигналы, способны реагировать и на внешние стимулы.
Это может быть контакт с соседней клеткой или связывание выделяемого из клетки гормона, или просто взаимодействие с объектами неклеточного окружения.
Реакцией на стимул может стать создание новых белков, разрушение существующих белков, прекращение стимула, переход к другому стимулу, начало воспроизводства и многие другие реакции.
Существует два основных типа клеток: прокариоты и эукариоты.
Разница проста и легко узнаваема под световой микроскопией. Эукариотические клетки содержат внутриклеточные мембранные отделения (называемые органеллами). Прокариотические клетки не содержат таких отсеков.
В прокариотах есть только одна мембрана - клеточная мембрана и только одно отделение в прокариотических клетках - цитоплазма. В прокариотах существует определенный уровень организации, но он не так сложен, как в эукариотах.
Геномная ДНК обычно организуется в центральном нуклеоиде. Внутриклеточные мембраны не содержат органелл, но клетка характеризуется клеточной мембраной.
Снаружи клеточной мембраны прокариоты имеют клеточную стенку. Эта стена относительно жесткая и придаёт клетке форму.
В зависимости от типа бактерий толщина стенки варьируется. Некоторые бактерии выделяют еще один слой, который расположен снаружи клеточной стенки.
Это относительно плотная матрица, называемая капсулой, которая помогает защитить клетку от высыхания в сухой среде.
Эукариотические клетки значительно сложнее.
В настоящее время эукариотические организмы подразделяются на четыре типа: животное, растительное, грибковое и противоестественное.
Друзья, спасибо, что дочитали публикацию до конца!
В следующей статье мы продолжим с вами это интересное путешествие в клеточный мир!
