Клетки – невидимые архитекторы. Продолжение.

Клетку можно сравнить с большим современным заводом. И действительно, внутри микроскопической клетки так много различных и сложно устроенных «цехов», а само «производство» так четко налажено, что этому может позавидовать самое современное предприятие. И все-таки сравнивать клетку с заводом не совсем верно. Представьте себе: завод на какое-то время прекратил выпуск продукции. Что ж, он все равно останется заводом: с его корпусами ничего не случится. А вот клетка остановить свою работу не может. Для клетки работать — значит жить. С точки зрения физики жить — это, прежде всего, расходовать энергию.

Попробуйте медленно сжечь лист бумаги. Вам это едва ли удастся: бумага либо не будет гореть вовсе, либо сгорит довольно быстро, как бы медленно вы ни подносили спичку. Хотя спичка поджигает маленький уголок листа, но выделившегося тепла достаточно, чтобы загорелись соседние участки. Иное дело в живой клетке. Там каждая порция тепловой энергии выделяется в очень малых количествах, неспособных разрушать соседние участки.

Вот в живую клетку поступили молекулы сахара и кислород, доставленный из воздуха. «Повелители огня» — окислительные ферменты принялись за дело. Первый фермент берет от молекулы сахара два атома водорода и передает их следующему. Этот второй передает их третьему, третий фермент — четвертому и так далее, пока водород не встретится с кислородом. Ферменты работают как бы по конвейеру, переключая ленту в любом направлении. А установлены эти конвейерные линии в митохондриях. Потребности в энергии у клетки столь велики, что по последним подсчетам в каждой митохондрии действует от пяти до десяти тысяч таких конвейерных линий.

Но в митохондриях не только происходят реакции сгорания «топлива» и высвобождение энергии. Митохондрии еще запасают энергию, чтобы использовать ее позже, подобно тому, как на электростанциях заряжают аккумуляторы. Но и это еще не все. Митохондрии создают белки и жиры клетки.

Ну, а для чего клетке ядро? Возьмем одноклеточное существо амебу и удалим из нее ядро. Некоторое время она будет еще двигаться, потом как бы замрет, округлится, перестанет реагировать на внешние раздражения и погибнет. Однако если, не дожидаясь смерти амебы, ввести ядро обратно, нормальная жизнедеятельность ее довольно быстро восстановится. Этот опыт говорит, что клетка без ядра существовать не может. Что весь ход реакций, протекающих в теле клетки — цитоплазме, каким-то образом направляется и регулируется ядром.

Ядро выполняет еще и работу главного диспетчера. Оно регулирует и направляет химические процессы, протекающие в протоплазме клетки. Мы знаем, что в состав ядра входят белки и нуклеиновые кислоты. Они составляют 95 процентов веса ядра, ими «укомплектован» главный диспетчерский пункт клетки. Молекулы этих веществ имеют очень большие атомные веса и чрезвычайно сложное строение. Но за сложностью строения этих гигантских молекул ученые увидели определенную закономерность. Оказалось, независимо от того, что белков существует неисчислимое множество (ведь каждая ткань, каждая клетка имеет свои, только ей присущие белки), все их молекулы построены из сравнительно простых составных частей — блоков. Эти элементарные частицы получили название аминокислот. В природе существует немногим более 20 различных аминокислот.

И именно они обеспечивают все многообразие жизни на земле. Можно сказать, что вся жизнедеятельность клеток сводится к тому, чтобы из аминокислот, попадающих с пищей в клетки, построить свои, только для данной клетки специфические кирпичи — белки. Процесс этот протекает в микросомах. Если говорить о клетке как о заводе, то микросомы — это лаборатория по производству белка. Располагаются они в протоплазме, и количество их в клетке трудно исчислить. В этих с трудом видимых даже в электронный микроскоп частицах происходит одно из величайших таинств живой природы — создание новых белковых молекул. Процесс этот сейчас во многом расшифрован.

Уже несколько лет для науки перестало быть секретом, кто правильно выстраивает многократно повторяющиеся аминокислоты. Это нуклеиновые кислоты. Их известно два вида. Дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ее называют ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Первая из них присутствует только в ядре клетки. Вторая есть и в ядре и в цитоплазме. Она входит и в состав микросом, поэтому эти мельчайшие органы часто именуют рибосомами, то есть тельцами, содержащими рибонуклеиновую кислоту.

Роль нуклеиновых кислот можно сравнить с ролью архитектора и инженера-строителя, которые в результате совместных усилий из груды кирпича, камня и прочих материалов создают новое красивое здание.

Но есть еще одна «деталь» строения клетки, о которой нельзя не рассказать. Это ее оболочка. Если на настоящем заводе забор имеет очень малое отношение к самому производству и неважно, из какого материала он построен, то клеточная оболочка — прямой участник жизни и работы клетки. Она должна быть проницаемой для питательных веществ, воды и кислорода, поступающих в клетку, и для веществ ненужных, отработанных для шлака. Но при этом через оболочку не должны выходить наружу вещества, необходимые самой клетке. Кроме того, оболочка выполняет и чисто механическую, защитную роль, предохраняя нежное содержание клетки от повреждений. Для этого необходимо, чтобы она была и достаточно прочной и достаточно эластичной. В оболочке происходит множество химических реакций.

Из какого же материала построена эта замечательная «ограда»? Для исследования взяли оболочки красных кровяных шариков — эритроцитов. Оказалось, что они на две трети состоят из жира и на одну треть из белков. Проведенный не так давно такой же анализ оболочек клеток бактерий показал, что они на одну треть построены из белков.

Вот мы с вами коротко познакомились с тем, как работает живая клетка, с ролью и деятельностью ее основных этапов. Однако в жизни клеток есть еще один очень важный период, о котором мы ничего не сказали, но изучение которого связано с познанием самого удивительного явления живой природы — явления наследственности. О том, как клетки воспроизводят самих себя, какие механизмы обеспечивают этот процесс и какие важные обобщения для всей биологии, как науки о жизни, были сделаны при изучении этих механизмов, расскажем в будущих статьях.

Автор: Н. Лысогоров.