Состав основных структурно-функциональных единиц клетки

   Уникальность свойств клетки определяется организацией ее  внутреннего
строения. В настоящей главе мы будем рассматривать клетку на  уровне  ее
функциональных структур, называемых клеточными органеллами. Клетка отде-
лена от окружающей среды клеточной мембраной, которая может снаружи фор-
мировать (например, у растений) клеточную стенку. В цитоплазме  распола-
гаются клеточные органеллы, которые погружены в цитоплазматический рети-
кулюм. Самой большой органеллой является ядро, окруженное  у  эукариотов
ядерной мембраной и содержащее внутри основную программу своего развития
и размножения хромосомы и ядрышко. К другим органеллам  относятся  мито-
хондрии, цитоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, центриоли,
пластиды (у растений), базальные тельца, вакуоли.
   Клеточная мембрана  обеспечивает  селективную  проницаемость  веществ
внутрь и наружу клетки, механическую и химическую  защиту,  обеспечивает
некоторые формы двигательной активности, способы контакта  с  окружающей
средой и другими клетками.
   Цитоплазматический ретикулюм состоит из цитоплазмы (10% раствор  бел-
ка), микронитей и микротрубочек, создающих своеобразный цитоплазматичес-
кий скелет клетки и органы ее передвижения. Цитоплазма обеспечивает  со-
держание всех необходимых клетке веществ, регулирует скорость их перено-
са. Цитоплазматическая сеть и  комплекс  Гольджи  организуют  внутреннее
пространство, потоки массопереноса и оптимальное пространственное распо-
ложение биохимических центров активности синтеза и катализа веществ.
   Митохондрии являются специализированными органеллами, вырабатывающими
в больших количествах вещества-энергоносители. Их число и  месторасполо-
жение зависят от мощности метаболических процессов той  или  иной  части
клетки. В матриксе митохондрий находятся ферменты цикла  Кребса.  Каждая
митохондрия ограничена двойной мембраной; наружный слой образует гладкую
поверхность, а от внутреннего слоя отходят многочисленные складки в виде
параллельных, направленных к центру митохондрии выступов, которые  могут
встречаться, а иногда и сливаться со складками, отходящими с  противопо-
ложной стороны. На внутренней поверхности митохондрий располагаются фер-
менты цикла Кребса.
   Пластиды, органеллы клеток растений в которых происходит синтез и на-
копление органических веществ. Имеется три типа пластид: лейко- и хлоро-
и хромопласты. Наиболее важными являются хлоропласты. Они содержат  хло-
рофилл, который придает растениям зеленый цвет и играет  важную  роль  в
фотосинтезе. Лейкопласты служат для накопления  крахмала  и  других  ве-
ществ.
   Лизосомы - группа внутриклеточных органелл, встречающихся в  животных
клетках, представляют собой ограниченные мембраной тельца,  которые  со-
держат разнообразные ферменты каталитического ряда. Активизация их  про-
исходит при изменении состояния мембраны, что может приводить к  полному
перевариванию клеточного содержимого.
   Вакуоли - полости, ограниченные мембраной  и  заполненные  водянистой
жидкостью; чаще находятся в клетках растительного происхождения и однок-
леточных животных. У простейших  животных  различают  пищеварительные  и
сократительные вакуоли.
   Центриоль,  базальные  тельца  ресничек  и  жгутиков.  Эти  органеллы
объединены здесь как по сходству строения, так и по функции -  обеспече-
ние внутриклеточного, клеточного движения и  перемещения  среды  относи-
тельно клетки. Они имеют вид полого цилиндра длиной 300-500 нм и диамет-
ром 150 нм. Стенка этого цилиндра образована девятью  группами  фибрилл,
равномерно расположенных по окружности; их оси параллельны  длинной  оси
центриоли. Каждая фибрилла образована тремя микротрубочками, заключенны-
ми в аморфный матрикс. Базальное тельце имеет почти такое  же  строение;
здесь микротрубочки соединены фибриллярными структурами, отходящими  под
прямым углом, а в дистальном направлении базальное  тельце  оканчивается
базальной пластинкой, от которой отходит основание реснички или жгутика.
Если реснички и жгутики обеспечивают относительное движение  клетки,  то
центриоль организует движение хромосом к разным полюсам делящейся  клет-
ки.

   Подходы к построению гомеостатической модели клетки

   Такие органеллы, как митохондрии, центриоль, базальные тельца и плас-
тиды, имеют собственный механизм наследования и размножения внутри  кле-
ток, который находится в тесной связи с активностью метаболизма и  деле-
нием клеток. Носителей нехромосомной наследственности  в  плазме  клеток
называют плазмонами [41]. К настоящему времени большинство  исследовате-
лей считает, что в процессе эволюции клеточных организмов  все  вышеука-
занные органеллы были вначале свободноживущими одноклеточными. Затем пе-
решли на внутриклеточное паразитирование, которое в дальнейшей  эволюции
облигатного паразита и хозяина перешло в партнерские  отношения.  Посте-
пенная специализация привела к разделению функций, повышению  их  эффек-
тивности и утрате других, ставших ненужными во внутренней  среде  клетки
признаков. Клетки, эволюционировавшие по  этому  пути,  получили  значи-
тельные преимущества в выживании и практически вытеснили  другие,  менее
жизнеспособные формы клеток.
   Этот исторически пройденный путь эволюции одноклеточных  иллюстрирует
взаимодействие вначале независимых целостных гомеостатов и их склеивание
на начальном этапе с большим противоречием в целях  существования,  а  в
последующем снижение этого противоречия за счет потери целостности (сим-
метричности) составляющих гомеостатов, но при этом  образования  единого
симметричного гомеостата иерархически более высокого  уровня  с  большей
свободой воли. Практически этот способ Природа использует при  объедине-
нии одноклеточных в многоклеточные организмы с постепенной специализаци-
ей клеток для более эффективного функционирования целого.
   Гомеостат клетки, как целого, значительно повышает  свободу  воли  по
отношению к бывшим составляющим самостоятельным организмам, ставшим час-
тями единого организма. Это выражается в меньшей  зависимости  от  среды
обитания, большей скорости  и  эффективности  переработки  информации  и
пластических веществ среды, большей пластичности самих внутренних струк-
тур к изменившимся условиям обитания, а следовательно, к потокам  инфор-
мации из внешней среды. Последнее означает изменчивость и прогресс орга-
низационных форм живой материи. Обсуждать здесь пути и способы  изменчи-
вости мы не будем, так как материальные основы этого феномена достаточно
хорошо изложены в генетике и эволюционной биологии.