Прокариотная и эукариотная организация клеток

Клетка является основной структурной и функциональной единицей живого организма. Отдельные органы и ткани животных и растительных клеток, несомненно, характеризуются своими особенностями строения и химического состава. Различные клетки содержат одни и те же органоиды, выполняющие специфические функции в процессе жизнедеятельности клетки, поэтому есть все основания говорить и об определенный общности химического состава живой клетки. При этом не следует забывать, что химический состав клетки существенно зависит от ее типа и функционального состояния, вида организма, стадии цитогенеза, возраста и д.р.

Существуют два класса клеток – эукариотическая и прокариотическая. В связи с тем, что прокариотная и эукариотная организация клеток принципиально различна, в 1968 г. Р. Меррей (R. Murray) на основании этого признака предложил все клеточные организмы разделить на две группы по типу их клеточной организации: царство Prokaryotae куда вошли все организмы с прокариотным строением клетки (бактерии, некоторые из которых способны к фотосинтезу, и сине-зеленые водоросли), и царство Eukaryotae куда включены грибы, растения и животные.

Прокариотная клетка. Ее главным отличием является отсутствие ограниченного мембраной клеточного ядра. Она имеет одну внутреннюю полость, образуемую элементарной мембраной, называемой клеточной, или цитоплазматической (ЦПМ). У подавляющего большинства прокариот ЦПМ — единственная мембрана, обнаруживаемая в клетке. Для клеток прокариот характерны малые размеры, отсутствие ядра и большинства органелл, типичных для клеток эукариот, особое строение рибосом; у многих присутствуют плазмиды, жгутики, основной источник энергии глюкоза. Ядерная ДНК у них не отделена от цитоплазмы мембраной. В цитоплазме находятся функционально специализированные структуры, но они не изолированы от цитоплазмы с помощью мембран и, следовательно, не образуют замкнутых полостей. Эти структуры могут быть сформированы и мембранами, но последние не замкнуты и, как правило, обнаруживают тесную связь с ЦПМ, являясь результатом ее локального внутриклеточного разрастания. В клетках прокариот есть также образования, окруженные особой мембраной, имеющей иное по сравнению с элементарной строение и химический состав.

В эукариотных клетках ( к которым относятся клетки растений) в отличие от прокариотных, ядерная мембрана, отграничивающая ДНК от остальной цитоплазмы, формирует вторичную полость. Таким образом, эукариоты имеют ядро, отделенное от цитоплазмы. В цитоплазме содержатся различные органеллы, обладающие характерной структурой и функциями. Клетки эукариот разнообразны по размерам, форме и специализации, крупнее и сложнее по строению, чем клетки прокариот.

Все растительные клетки можно разделить на две группы: первая обеспечивает осуществление всех метаболических процессов в растении; вторая – лишена метаболической активности и либо служит механической опорой, либо обеспечивает транспорт жидкостей по растению. Клетки второй группы образовались из метаболически активных клеток, в которых имеются все биохимически важные органеллы.

Ядро заполненохроматином. Во время деления клетки хроматин организуется в отдельные хромосомы, содержащие ДНК (15%), РНК (10%) и белок (75%). Клеточное ядро неделящейся клетки содержит одно или несколько плотных ядрышек, обогащенных РНК (до 20% всей РНК клетки). Ядерная оболочка состоит из двух мембран, разделенных несколькими десятками нм. Она отделяет перинуклеарное (околоядерное) пространство. В мембранах имеются поры, по которым из ядра в цитоплазму проходят РНК и др. вещества. Ядерная мембрана образует непрерывную систему с мембраной ЭР, т.е. перинуклеарное пространство связано с внуртренним пространством ЭР.

Плазматическая мембрана (плазмалемма) – наружная клеточная мембрана. Она регулирует поток веществ из клетки в клетку, проводит импульсы в нервных и мышечных волокнах. Участвует во взаимодействиях с др. клетками. Наружные мембраны хлоропластов и митохондрий, окружающие заключенные в них функционально специализированные мембраны, играют аналогичную роль.

Цитоплазматические мембраны. Цитозоль (жидкая часть цитоплазмы) пронизана множеством мембран, образующих Эндоплазматический ретикулум (ЭР), состоящий из сети трубочек и пузырьков. Мембраны ЭР образуют единое целое с ядерной мембраной и соединены с мембранами ЭР соседних клеток через плазмодесмы. На одних участках мембран ЭР со стороны цитоплазмы имеются «прилипшие» рибосомы – это шероховатый ЭР, на других рибосом нет – это гладкий ЭР. ЭР структура динамичная, способная расти и обновляться. В мембраны ЭР встроено множество ферментных систем. В непосредственной близости к гладкому ЭР расположены мембраны аппарата Гольджи. Наружные края мембран образуют вздутия, из которых затем формируются вакуоли, заполненные ферментами и др. веществами. Такие секреторные гранулы, продвигаясь к поверхности клетки, выделяются во внеклеточную среду (экзоцитоз). Т.о. ЭР, аппарат Гольджи и секреторные гранулы представляют собой организованную систему структур, выполняющую биосинтетические функции, в том числе синтез ферментов и образование новых мембран.

Рибосомы – это мелкие органеллы, состоящие из РНК и белка, и играющие жизненно важную роль в синтезе белка. Рибосомы обнаруживаются в цитозоле в свободном состоянии, а так же в связанном с мембранами шероховатого ЭР. Рибосома состоит из малой и большой субъединиц, диаметр 20 –30 нм. Соединенные между собой несколько рибосом представляя собой так называемые полисомы. Полисомы прикреплены к аппарату Гольджи.

Митохондрии – это центры внутриклеточного окисления. Содержат ферменты цикла трикарбоновых кислот, дыхательной цепи переноса электронов, окислительного фосфорилирования и многие др. Наиболее распространенная форма митохондрий – палочка с полусферическими концами. Количество митохондрий на одну клетку исчисляется сотнями и даже тысячами. Митохондрии окружены оболочкой из двух мембран, различающихся по проницаемости. Внутренняя мембрана образует множество складок, или впячиваний, называемых кристами.