Світ клітини. Частина друга.

микроскоп

Для розщеплення атомного ядра фізики, як відомо, користуються елементарними частинками, які вони розганяють до величезних швидкостей в спеціальних прискорювачах. Бомбардуючи ядро, ці частки розбивають його на частини. Біологи, як зрозуміло з попереднього (дивіться минулу статтю), не могли піти подібним шляхом. Вони почали шукати і знайшли свої способи руйнування клітини. В даний час це робиться наступним чином: тканину (печінкову, м’язову та ін.) подрібнюють так, щоб в рідині плавали окремі клітини. Потім цю суспензію поміщають в товстостінний стакан з шорсткого скла. У нього вставляють скляний ж товкач, щільно прилеглий до стінок. Маточку обертають за допомогою моторчика зі швидкістю 2-3 тисяч обертів на хвилину. Клітина потрапляє між товкачиком і стінками склянки і руйнується, але вміст кожної її частини при цьому залишається недоторканим.

Тепер треба виділити ці частини. Ще раніше було відмічено, що різні частини клітини мають різну питому вагу, а значить і з різною швидкістю рухаються при обертанні: ті, питома вага яких більше, будуть швидше переміщатися до периферії центрифуги.

Якщо відцентрова сила, яку розвиває центрифуга, раз на 900 перевищує силу земного тяжіння, то на дно осідають клітинні ядра і шматки клітинної оболонки. Якщо центрифуга обертається ще швидше, і відцентрова сила стає в 7000 разів більше сили тяжіння, то осядуть більш дрібні частинки, звані мітохондріями. Їх розмір – 0,5-2 мікрона, і вони невидимі простим оком. Якщо ж центрифуга буде обертатися з шаленою швидкістю, і відцентрова сила в ній приблизно в 100 000 разів перевищить силу земного тяжіння, то виділяться найдрібніші частинки – мікросоми, величиною в 50-200 міллімікрон. Вони видимі тільки в електронний мікроскоп. Після цього рідина, що лишиться, вже не містить ніяких частинок.

Під впливом такого прискорення кожна частинка в центрифузі і «важити» повинна в сто тисяч разів більше, ніж у звичайних умовах на Землі. Якби людину вагою в 70 кілограмів можна було помістити на таку центрифугу, то вона стала би «важити» 7000 тонн. Однак клітинні частинки через тертя благополучно, як з парашутом, опускаються на дно центрифужної склянки.

На цьому вчені не зупинились. Розібравши клітину, вони розрізали окремі її частини на «скибочки» товщиною вже всього в 100 ангстрем1 і під електронним мікроскопом вивчили їх внутрішню структуру. В результаті, ми вже маємо дані, що дозволяють досить докладно характеризувати клітину і її складові частини.

Не слід думати, що частки, що знаходяться в цитоплазмі, плавають у ній на зразок порошинок у воді. Сама цитоплазма являє собою щось на зразок досить густого киселю або напіврідкого желе. У цьому «киселі» є більш і менш щільні ділянки, причому залежно від стану клітини густота клітинного «желе» у тих чи інших місцях змінюється, і іноді настільки сильно, що окремі ділянки стають схожі на застиглий холодець. У цитоплазмі, крім того, можна побачити щільні нитеподібні утворення, до яких мікросоми прикріплені, як квіти верби до гілки.

Для підтримки життєвих процесів, що відбуваються в клітині, необхідна енергія. Цю енергію клітина отримує під час дихання. І от виявляється, що дихальними «органами» клітини є мітохондрії. Це щось на зразок акумуляторів, що накопичують енергію. «Запаси» енергії виробляються шляхом синтезу різних багатих енергією хімічних речовин. Ця енергія забезпечує безперервний хід всіляких хімічних реакцій, необхідних для існування клітини. Енергетичні реакції викликає і підтримує цілий набір послідовно, як по конвеєру діючих ферментів.

Однак цим роль мітохондрії не вичерпується. Вони синтезують також необхідні для життя клітини речовини, зокрема білки і жири. Весь «асортимент» вироблених в мітохондріях речовин вченим ще навіть не відомий. Таким чином, продовжуючи нашу аналогію, можна сказати, що в енергетичному корпусі існують ще й фабрики – заготівельні, що виробляють речовини, необхідні для роботи всього заводу.

Не слід думати, що якщо ми говоримо про енергетичний цех клітини, то він є тільки в однині, і що існує всього одна мітохондрія. Таких цехів у клітині, на противагу заводу, багато. У кожній клітині печінки, наприклад, налічується близько 2500 мітохондрій, і в кожній з них – від 5 до 10 тисяч «конвеєрних ліній».

Оскільки в мітохондрії одночасно протікають десятки тисяч хімічних реакцій, природно і будова цих крихітних часток виявляється досить складною. Мітохондрії зазвичай каплеподібної форми, яка, однак, змінюється в залежності від стану клітини. Вони оточені оболонкою товщиною в 150-200 ангстрем, яка складається з двох шарів білка і укладеного між ними подвійного ж шару жиро-подібних речовин. Усередині мітохондрія розділена на безліч дрібних, сполучених між собою осередків, якби сот, перегородками, що мають таку ж будову, що і оболонка. Кожну клітинку заповнює напіврідка крупкувата маса. Будова самих крупинок невідома.

Один час думали, що вони-то і є мікросоми, так як їх розмір схожий з розміром мікросом. Тоді припускали, що мікросоми зароджуються і формуються в мітохондріях. Однак ця гіпотеза не підтвердилася.

Хлоропласти – рослинні мітохондрії, як і мітохондрії тварин, мають дуже багато ферментів і здатні виконувати приблизно ту ж роботу. Але в той же час у хлоропластів існує своя спеціалізація. Вони перетворюють вуглекислоту в крохмаль, тобто можуть здійснювати фотосинтез.

Це дуже важливий, можна сказати, основний процес, за допомогою якого органічний світ Землі, використовуючи неорганічну природу, підтримує своє життя. Саме шляхом фотосинтезу з такої простої речовини, як вуглекислий газ, утворюється складний біологічний полімер – крохмаль, що володіє запасом хімічної енергії.

Автор: В. Тонгур.

  1. Ангстрем – стомільйонна частка сантиметра.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *