Три тайны жизни - [6]

Изучить строение протоплазмы оказалось еще труднее: она прозрачна и в обычном свете ее почти не видно. Но это препятствие было устранено. Ученые стали окрашивать протоплазму клеток.

Однако в клеточной организации имеются такие мелкие структуры, которые невозможно различить под обычным световым микроскопом. В последние десятилетия нашего столетия был изобретен электронный микроскоп, дающий увеличение объектов в двести-триста тысяч раз. Стало возможным наблюдать даже отдельные крупные молекулы и их агрегаты.

С помощью современных методов научных исследований, новейших достижений физики, химии и техники получено очень много важных сведений не только о строении, но также и о функции клетки. Клетка представляет собой своего рода современный «химический завод».

Схема строения клетки: 1 — цитоплазма; 2 — аппарат Гольджи; 3 — центросома; 4 — ядро; 5 — ядрышки; 6 — ядерная оболочка; 7 — эндоплазматическая сеть с сидящими на ней рибосомами; 8 — хондриосомы; 10 — хлоропласты; 11 — вакуоль.

Даже в самой просто устроенной бактериальной клетке совершается до двух тысяч различных химических реакций. Все они строго согласованы между собой, продукты одних сразу же используются как «сырье» или же катализаторы для других, в результате чего при обычных условиях (температуре, давлении и т. п.) в течение весьма малого времени в клетке создаются (синтезируются) сложнейшие органические вещества, специфические для данной клетки.

Все клетки животных, растений и микроорганизмов, хотя и отличаются по размерам, функциям и внешнему строению, имеют общую структурную и физико-химическую основу. Каждая клетка имеет протоплазму, которая состоит из ядерного содержимого — кариоплазмы и собственно содержимого клетки — цитоплазмы.

Живое вещество клетки — протоплазма обладает удивительными свойствами. Все тела и вещества в природе обычно бывают в каком-либо одном физическом состоянии — твердом, жидком или газообразном. Протоплазма же одновременно обладает как свойствами жидкого, так и твердого тела. Она находится в постоянном движении, изменяет свою форму согласно форме клеток, но способна вытягиваться в нитевидные образования и обладает высокой эластичностью. В состав протоплазмы входят все сложнейшие органические вещества — белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Кроме того, в настоящее время установлено, что клетка является самой богатой в природе кладовой по содержанию минеральных элементов. В ней обнаружено около шестидесяти из ста четырех известных на нашей планете элементов.

Минеральные элементы, как и органические вещества протоплазмы, участвуют в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Например, ионы железа, меди и других металлов принимают активное участие в процессе дыхания. Без железа гемоглобин крови человека и высших животных не способен осуществлять свою важнейшую функцию — перенос кислорода в организме. При отсутствии магния зеленый пигмент растений — хлорофилл — не в состоянии осуществлять синтез органических веществ в листьях. Ионы кальция и магния принимают активное участие в жизнедеятельности ядер клеток. Кальций является также необходимым составным веществом костей скелета животных и человека, а фосфор — непременный элемент протоплазмы нервных и других клеток и т. п.

Но процессы органического и минерального обмена не могли бы осуществляться без воды, которая составляет большой удельный вес (75–80 %) в протоплазме клеток.

В клетках содержатся весьма мелкие структуры, называемые органоидами. Они являются живыми частями клетки, имеют специфическое строение, химический состав и выполняют весьма сложные физиологические функции. Органоиды связаны с основными проявлениями жизнедеятельности клетки и организма в целом. В настоящее время обнаружены и изучены в какой-то степени следующие органоиды в животных, растительных и бактериальных клетках: хондриосомы, рибосомы, внутриклеточный аппарат, центросомы, пластиды, эндоплазматическая сеть и вакуоли.

Хондриосомы (их называют еще митохондриями) содержатся во всех клетках живых организмов. Размеры их сильно варьируют от очень мелких, лежащих на границе видимости светового (обычного) микроскопа, до более массивных, похожих на зерна, палочки или нити образований.

По биохимическим данным, хондриосомы состоят из белков, жиров, нуклеиновых кислот, содержат витамины А, С и большое количество ферментов, ускоряющих различные процессы обмена веществ в клетке.

Хондриосомы участвуют в окислительно-восстановительных процессах обмена веществ, являются своеобразными «силовыми станциями» клетки. В них происходит окисление углеводов, а выделившаяся при этом энергия идет на образование энергетических комплексов, состоящих из сложного вещества — аденозинтрифосфорных кислот (АТФ). Это очень неустойчивое соединение, и самопроизвольно или под воздействием ферментов в АТФ происходит разрыв связей между элементами (фосфором и кислородом). Освобождающаяся при расщеплении молекул АТФ энергия используется в различных функциях клетки — при мышечной работе, секреторной деятельности, при синтезе сложных веществ — углеводов, жиров, белков и др.