клетка представляет собой элементарную биологическую систему, способную к самостоятельному существованию. наиболее ярко эта особенность проявляется в случае одноклеточных, у которых клетка тождественна целому организму и способна осуществлять все функции, необходимые для поддержания жизнедеятельности и передачи генетической информации из поколения в поколение.
многоклеточные организмы состоят из большого числа клеток, которые дифференцированы таким образом, чтобы выполнять разные функции наиболее эффективным образом. при этом только некоторые клетки участвуют в передаче генетической информации в ряду поколений, остальные же (и их большинство) только обеспечивают жизнедеятельность организма.
любая клетка отграничена от окружающего пространства плазматической мембраной, позволяющей поддерживать специфичность и постоянство состава клетки.
существует два типа клеток — прокариотические и эукариотические. геном прокариот обычно представлен кольцевой молекулой днк (кольцевой хромосомой), причем генетический материал ничем не отделен от цитоплазмы. к прокариотам относятся бактерии и археи. геном в клетках эукариот представлен не замкнутыми в кольцо линейными хромосомами, которые отделены от цитоплазмы специализированной мембранной структурой — ядерной оболочкой. это позволяет пространственно разделить процессы транскрипции (синтеза рнк на матрице днк) и трансляции (синтеза белка на матрице рнк).
прокариотическая клетка (электронная микроскопия)
прокариотическая клетка (электронная микроскопия)
подобно тому как человеческий организм образован отдельными органами, эукариотическая клетка содержит обособленные субструктуры — органеллы. большинство цитоплазматических органелл окружено мембранами, которые обеспечивают возможность создания специфического состава внутри органеллы, необходимого для реализации выполняемой функции. перенос белков из одной органеллы в другую позволяет последовательно осуществлять многоступенчатые преобразования в строго заданном порядке.
важнейшую роль в обеспечении жизнедеятельности эукариотических клеток играют двумембранные структуры — митохондрии и пластиды (у растений). эти органеллы содержат собственный геном, образованный кольцевой молекулой днк. собственный геном кодирует небольшое число различных рнк; основная часть белков митохондрий и пластид закодирована в ядерном геноме. главная функция митохондрий состоит в осуществлении кислородного дыхания, основная функция наиболее важной разновидности пластид (хлоропластов) — фотосинтез. по-видимому, как митохондрии, так и пластиды являются потомками бактерий, вступивших в симбиоз с предками эукариотических клеток и утерявших способность к автономному существованию.
хлоропласт (электронная микроскопия)
хлоропласт (электронная микроскопия)
в отличие от цитоплазматических органелл, субструктуры ядра не окружены мембранами, и поэтому большая часть белков постоянно обменивается между доменами, внутри которых они функционируют, и остальным объемом ядра. большинство субструктур ядра формируется на основе определенных районов генома, выступающих в качестве своеобразных затравок для начала формирования структур.
трансляция (синтез белка на матрице рнк) осуществляется специализированными цитоплазматическими рибонуклео-протеидными комплексами — рибосомами. рибосомы прокариот, митохондрий и пластид имеют несколько меньший размер по сравнению с рибосомами эукариот.
интерфазная клетка животных (электронная микроскопия)
интерфазная клетка животных (электронная микроскопия)
важным компонентом цитоплазмы эукариотических клеток является цитоскелет, который выполняет множество различных функций — поддержание трехмерной организации цитоплазмы, транспорт органелл по цитоплазме, движение клетки, разделение хромосом в митозе и т. д.
интерфазная клетка растений (слева: электронная микроскопия, справа: световая микроскопия)
интерфазная клетка растений (слева: электронная микроскопия, справа: световая микроскопия)
деление клеток эукариот (митоз), в результате которого из одной родительской клетки образуется две дочерние, включает в себя два основных события — расхождение предварительно удвоившихся хромосом и разделение цитоплазмы (цитотомия). известно несколько различных вариантов митоза.
