Структура клеток

А. Сравнение прокариот и эукариот

Существующие в настоящее время организмы подразделяются на две большие группы — прокариоты и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии (эубактерии и архебактерии) а к эукариотам — грибы, растения и животные, большинство из которых являются многоклеточными организмами и только некоторые — одноклеточными. Многоклеточные эукариоты построены из разнообразных по своим функциям клеток, причем эти клетки значительно крупнее клеток прокариот (соотношение объемов приблизительно 2000:1). Наиболее важный отличительный признак эукариотических клеток — наличие ядра (греч. karion; отсюда и название "эукариоты") и других органелл.

Структуры и функции эукариотических клеток сложнее и более специализированы, чем структуры и функции клеток прокариот. ДНК (DNA) эукариот представляют собой очень длинные линейные молекулы (от 10⁷ до более чем 10¹⁰ пар оснований). Они локализованы в ядре, связаны с гистонами и включают некодирующие области (интроны). Напротив, ДНК прокариот представляют собой более короткие (до 5ּ10⁶ пар оснований) кольцевые молекулы, расположенные в цитоплазме и не имеющие интронов. Эукариотические клетки состоят из специализированных отделов — органелл (см. ниже). Процессы синтеза и созревания РНК (RNA) и белков протекают в различных отделах клеток и механизмы их регулирования не зависят один от другого. У прокариот, напротив, эти процессы значительно проще и взаимосвязаны.

Б. Структура животной клетки

Эукариотические клетки значительно разнообразнее по размеру и структуре, чем прокариотические. Только в организме человека имеются по крайней мере 200 различных типов клеток. Поэтому на схеме структура животной клетки представлена в предельно упрощенном виде.

Эукариотическая клетка организована системой мембран. Снаружи она ограничена плазматической мембраной. Внутренний объем клетки заполнен цитоплазмой, содержащей многочисленные растворимые компоненты. Цитоплазма разделена на хорошо различимые , окруженные внутриклеточными мембранами отделы, называемыми клеточными органеллами.

Самой крупной органеллой является ядро клетки (см. рис. 211), его можно легко видеть в световой микроскоп. Внешняя мембрана ядра связана с мембранами эндоплазматической сети [эндоплазматический ретикулум (ER)], представляющей собой замкнутую систему связанных друг с другом канальцами уплощенных мешочков, составляющую единое целое с перинуклеарным пространством. Другая ограниченная мембранами органелла, также представляющая собой систему мембран, — аппарат Гольджи (или комплекс Гольджи) [на схеме эта система напоминает сложенные в стопку листы). Экзосомы и эндосомы — пузыреобразные органеллы (везикулы), участвующие в процессе обмена веществ между клеткой и ее окружением. Вероятно, наиболее важными в клеточном метаболизме являются митохондрии, представляющие собой органеллы, по размерам приближающиеся к бактериям. Лизосомы и пероксисомы — маленькие глобулярные органеллы, предназначенные для выполнения специфических функций. В клетке имеется белковая нитевидная структура, напоминающая строительные леса (так называемый цитоскелет).

Помимо этих органелл в клетках растений (см. с. 48) имеются хлоропласты (места фотосинтеза), вакуоли, выполняющие структурные функции и являющиеся хранилищами, а также прочная клеточная стенка, построенная из целлюлозы и других полисахаридов.

На схеме для гепатоцитов (клеток печени) приведены приблизительный объем, который приходится на каждый вид органелл (в % к общему объему клетки, на схеме желтого цвета), и число каждой из органелл на клетку (на схеме голубого цвета); эти данные могут значительно различаться для разных типов клеток. Органеллы и другие клеточные структуры более детально описаны в следующих разделах.