Под электронным микроскопом.

но в длину 7 р. Митохондрии встречаются во всех клетках растений и животных. Число их в клетках, выполняющих различную функцию, не­одинаково и колеблется от 50 до 5000. Электронная микроскопия дала возможность изучить детали строения митохондрий. Стенка митохонд­рии состоитиз_ двух, ме^бр^н^наружной и внутренней; последняя имеет вырост^внут£ь—гребни ида^|ЁРи?^~делшцте митохондрию на отсеки. •Основнаяфункция митохондрии, выясненная благодаря выделению их -из клетки с помощью метода фракционного центрифугирования, это пре­вращение энергии .рдзличных_хаединйЩ1й._в_эн^гию_ фосфатных связей (АТФ — аденозинтрифосфат и АДФ— аденозиндифосфат)ГТВ таком со­стоянии энергия становится наиболее доступной для использования в жизнедеятельности-клетки, в частности для синтеза веществ.

Пути образов_а,нид^новьгх митохондрий ао сих пор неясны. Картины, «идимые в световой микроскоп, говорят в пользу того, что митохондрии могут размножаться путем перешнуровки или почкования и что при де­лении клетки они более или менее равномерно распределяются между до_ч^г)Ш1ми_кде1КАМй. Создается убеждение, что между митохондриями клеток различных генераций существует преемственность. Работы по­следних лет свидетельствуют о наличии в митохондриях дезоксирибону-клеиновой кислоты (ДНК).

Клеточный центр (центросома) (рис. 8)—органоид, отчетливо видимый в световой микроскоп и состоящий из одной или двух мелких гранул — центриолей. С помощью электронного микроскопа установлено, что каждая центриоль—это цилиндрическое тельце длиной 0,3—0,5 р и ди­аметром около 0,15 р. Стенки цилиндра состоят из 9 параллельно рас-

положенных трубочек. От центриолей под углом отходят отростки, ко­торые, по-видимому, являются дочерними центриолями.

Клеточный центр иногда занимает геометрический центр клетки (от­куда происходит название органоида) ; чаще же он оттеснен ядром или включениями к периферии, но обязательно располагается вблизи ядра по одной оси с центром ядра и центром клетки.

Активная роль клеточного цен­тра обнаруживается при делении клетки. По-видимому, с его струк­турами связаны участки цито­плазмы, способные к активному движению. В этом убеждает то обстоятельство, что у основания органоидов клетки, выполняющих функцию движения, находится образование, сходное с центрио-лью. Такая структура свойствен­на блефаропластам простейших (из класса жгутиковых), базаль-ным тельцам у основания ресни­чек в специальных эпителиаль­ных клетках многоклеточных, у основания хвостового отдела сперматозоида. Такие органоиды получили название кинетосом от греч. kinetikos — относящийся к движению, soma — тело).

Пластиды — органоиды, харак­терные для клеток растений и от­сутствующие в клетках живот­ных. Не имеют пластид также клетки грибов, бактерий и сиие-зеленых водорослей. В клетках листа цветковых растений насчи­тывается от 20 до 100 пластид. Размеры их колеблются от 1 до-12 р. В световом микроскопе пла­стиды (рис. 9) имеют вид пало-

*»ек, чешуек, зерен. Пластиды обладают различной окраской (пигмен­том) или бесцветны. В зависимости от характера пигмента различают хлоропласты (зеленого цвета), хромопласты (желтого, оранжевого и красного цвета). Одни виды пластид могут переходить в другие. Хлоро­пласты характерны для зеленых клеток растений, в них осуществляется «фотосинтез. Хромопласты определяют окраску плодов, лепестков цветов и других окрашенных частей растений.

Рис. 9.

а — жлоропласты (а) в клетках листа элодеи, видимые в световом микроско­пе; Б — схема внутреннего строения хлоропласта с гранами (б), представляю­щими собой стопки нз плоских мешочков, расположенные перпендикулярно поверхности хлоропласта; В — более подробная схема, на которой видны ана-стомознрующие трубочки, соединяющие' отдельные камеры гран.

Тонкое строение пластид, в частности хлоропластов высших растений, изучено с помощью электронной микроскопии. Хлоропласт имеет двой­ную наружную мембрану. Внутренняя структура также состоит из мем­бран, между которыми находятся граны. Они представляют собой зер­на, образованные плотно прилегающими друг к другу мешочками из двойных мембран.

Хлоропласты, по-видимому, могут размножаться делением.

Обращает на себя внимание, что пластиды ранних стадий развития — проп ласт иды — напоминают митохондрии с малым числом крист.

Сходство в структуре между хлоропластами и митохондриями, оче­видно, обусловлено значительным сходством их функций. Как говори­лось выше, в митохондриях происходит трансформация энергии, осво­бождающейся в результате диссимиляции. В хлоропластах происходит фотосинтез (см. ниже), сопровождающийся трансформацией солнечной энергии в химическую.

Лизосомы (от греч. lysis — растворение, soma — тело) — шаровидные образования, имеющие диаметр от 0,2 до 0,8 ц. В лизосомах содержатся •ферменты, разрушающие большие молекулы сложных органических со­единений, поступающих в клетку. Поступившие в клетку вещества под­готавливаются для синтеза собственных белков данной клетки. Тончай­шие мембраны лизосомы изолируют их содержимое от остальной цито-

плазмы. Повреждение лизосом и выход ферментов из них в цитоплазму приводят к быстрому растворению (лизису) всей клетки. Пищевари­тельные вакуоли в теле простейших и в фагоцитах образуются, по-види­мому, в результате слияния лизосом.

Цитоплазматическая мембрана поддерживает постоянство внутрен­ней среды клетки, отличающейся от окружающей клетку внеш­ней среды. Цитоплазматическая мембрана принимает непосредственное

участие в процессах обмена клетки со средой — поступлении веществ в клет­ку и выведении их из клетки. В тканях растений между соседними клетками образуются цитоплазматические мости­ки — плазмодесмы. Через плазмо-десмы обеспечивается связь цитоплаз­мы рядом лежащих клеток. Цитоплаз­матическая мембрана снаружи может быть покрыта, как, например, в рас­тительных клетках, клеточной оболоч­кой.

Клеточная оболочка не является обя­зательной составной частью клетки. Оболочки в растительных клетках со­стоят из клетчатки (целлюлозы) или пектина. Наружные оболочки яйцевых клеток морских животных и амфибий состоят преимущественно из муцина. Эпителиальные и некоторые другие-клетки покрыты снаружи веществами» содержащими гиалуроновую кислоту. Предполагается, что вещества, входя­щие в состав клеточной оболочки, вы­деляются клеточной поверхностью.

Клеточные оболочки служат для соединения клеток друг с другом, для Рис. 10. Схема строения плазматиче- концентрации определенных веществ ской мембраны. ^на поверхности клетки, а также могут

I —молекулы лнпидов; 3— молекулы бел- ВЫПОЛНЯТЬ Другие фуНКЦИИ. ка; S — пора.

Включения

Включения представляют собой продукты жизнедеятельности клетки:. Ими могут быть плотные частицы — гранулы, жидкие капли — вакуоли, а также кристаллы. Некоторые вакуоли и гранулы окружены мембрана­ми. В зависимости от выполняемых функций включения условно делят на три группы: трофического, секреторного и специального значения.

Включения трофического значения — это капельки жира, гранулы крахмала, гликогена, белка. В небольших количествах они присутству­ют во всех клетках и используются в процессе ассимиляции. Но в неко­торых специальных клетках они накапливаются в большом количестве. Так, много крахмальных зерен в клетках клубней картофеля, гранул гли­когена — в клетках печени. Количественное содержание этих включений меняется в зависимости от физиологического состояния клетки и всего организма. У голодного животного клетки печени содержат значительно меньше гликогена, чем у сытого.

Включения секреторного значения образуются преимущественно в клетках желез и предназначены для выделения из клетки. Количество этих включений в клетке также зависит от физиологического состояния.­

организма. Так, клетки поджелудочной железы голодного животного богаты каплями секрета, а сытого — бедны ими.

Включения специального значения встречаются в цитоплазме высоко-дифференцированных клеток, выполняющих специализированную функ­цию. Примером их может служить гемоглобин, диффузно рассеянный в эритроцитах.

Мембранный принцип строения внутриклеточных структур

П ри изучении различных клеток животных, растений и бактерии всегда обнаруживается, что клеточные органоиды имеют в основе своей мем­бранные структуры. Они характерны для эндоплазматической сети, ком­плекса Гольджи, оболочек и крист митохондрий, пластид, ядерной обо­лочки и клеточной мембраны. По современным представлениям эле­ментарная мембрана является универсальной структурно!: единицей клеточных органоидов. Как показали химические исследова­ния, рентгеноструктурный анализ, а также изучение клеток с помощью электронного микроскопа, элементарная мембрана (рис. 10) состоит из трех слоев. Толщина каждого слоя около 25 А. Оба наружных слоя состоят из плотно прилегающих друг к другу, лежащих в один ряд бел­ковых молекул, часть которых обладает ферментативными свойствами. Средний слой составляют два ряда липидных молекул. Каждая молеку­ла липида имеет две части: водорастворимую кониевую группу (глице­рин и фосфатная группа) и водонерастворнмую концевую группу (жир­ные кислоты). В клеточных мембранах лииндные молекулы располага­ются воднонерастворнмыми концами друг к другу, а .водорастворимым! концами направлены наружу, к белковым слоям.

СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЯДРА

Форма и строение ядра

Ядро (синонимы: лат. nucleus, греч. karyon) обычно округлое, шарооб­разное, но может быть и другой формы: палочковидной, серповидной, лопастной (рис. 11). Форма ядра зависит как от формы клетки, так и от | функций, которые она вы­полняет. В клетках с высо­кой физиологической актив-I «остью форма ядер слож-\*'н, что увеличивает отно-IJÈCHne поверхности ядра к tXfo объему. Например, сег-Вснтоядерные лейкоциты ^■меют многолопастные ядра. Еще более сложная форма Ядер в железистых клетках. Обычно в клетках находнт-> ся одно ядро, реже — не­сколько.

Размеры ядра обычно за­висят от величины клетки; при увеличении объема ци­топлазмы растет и объем яд­ра. Абсолютные размеры ядер колеблются в пределах от 2 до 600 р. Со­отношение объемов ядра и цитоплазмы называется ядерно-плаз­менным отношением. Есть основания предполагать, что наруше­ние этого соотношения является одним из факторов клеточного деления

VA

_т

Вещество ядра представляет собой плотный коллоид, содержащий бел­ки и нуклеиновые кислоты.

Ядро клетки заполнено ядерным соком (кар ноли мерой) и содер­жит одно или несколько ядрышек. В ядре неделящейся клетки обнару­живаются глыбки и гранулы хроматина. Хроматин представляет собой комплекс белков и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и входит в состав хромосом. Хромосомы — наиболее характерные струк­турные компоненты ядра. В период между делениями клетки, в интер­фазе, хромосомы, как правило, не обнаруживаются в световом микро­скопе.

Ядрышки содержат рибонуклеиновую кислоту (РНК). Через ядерную оболочку или мембрану осуществляется проникновение веществ из ядра в цитоплазму и обратно, т. е. сложные и интенсивные процессы обмена между ядром и цитоплазмой. Ядерная мембрана отсутствует в клетках сине-зеленых водорослей и бактерий.

Хромосомы

Хромосомы (от греч. chroma — цвет, soma — тело) имеют форму нитей, палочек, петель и т. д. По длине хромосомы неоднородны. В них разли­чают первичную перетяжку — центромеру (кинетохор) и плечи

>

fì

(рис. 12). Место расположения центромеры обусловливает форму хро­мосомы. Если центромера находится у конца хромосомы, то она палоч­кообразная, если посередине, то хромосома похожа на равноплечую шпильку; если же центромера сдвинута от центра, шпилька оказывается с плечами различной величины. Если на хромосоме есть глубокие вто­ричные перетяжки, образуются отделяемые ими участки — спутники.

В плечах хромосом видны участки более толстые и более интенсивно окрашенные — хромомеры, чередующиеся с межхромомерными нитями. Вследствие этого хромосома может напоминать нитку неравно­мерно нанизанных бус.

Мельчайшими структурными компонентами хромосомы являются ну-клеопротеидные микрофибриллы (от лат. fibrilla — волоконце), ви­димые лишь в электронный микроскоп. Нуклеопротеид — соединение белков с нуклеиновыми кислотами, в данном случае с ДНК, молекулы которой имеют форму вытянутых нитей. Лежащие вдоль хромосомы ми-

18

Рис. 13. Хромосомы разных видов растений н животных, изображенные в