Техника - молодёжи 1962-01, страница 39

ЭКСКУРСИЯ В КОМБИНАТ „ЖИВАЯ КЛЕТКА"

А. ЭММЕ, кандидат реологических наук

Ткани и-органы многоклеточных растений и животных состоят из отдельных взаимосвязанных клеток. В теле человека их более 1 ООО млрд. Это кирпичики живой природы — комочки протоплазмы, окруженные оболочкой и содержащие ядро. Клетки очень различны по форме и размерам. Они бывают круглыми, прямоугольными, волокнистыми, звездчатыми, ветвистыми. Одни едва видимы в микроскоп, другие достигают внушительных размеров (например, яйце птиц). Но как бы они ни различались, они всегда имеют много общего в строении и химическом состава.

С помощью обычногЬ микроскопа было установлено, что лдро и окружающая его протоплазма (цитоплазма) неоднородны, имеют зернистое строение.

В ядре обнаружили хромо'омы — удлиненные тельца,- число которых относительно- постоянно для клеток каждого вида рлгтений и животных. Химики установили, что в составе всех клеток имеются нуклеиновые кислоты, белки, жиры, углеводы, витамины, пигменты, соли, води и что разные оргакеллы (органы) клетки отличаются по своему химическому составу.

За последние 5—8 лет благодаря огромным успехам техники, и прежде всего конструированию ультрамикротома, совершенствованию электрс иного микроскопа и развитию аппаратов и методов химического и физического анализа, удалось пубоко заглянуть внутрь клеток и их органелл, то есть проникнуть в дворцы природы, пс строенные из ансамблей молекул, и даже рассмотреть отдельные гигантские молекулы. Биология вышла на молекулярные рубежи, раскрыла строение биохимических систем, взаимосвязь и последовательность превращений веществ и энергии в клетках.

БИОУИМИЧЬСКИЕ МАШИНЫ

Жизнь — это непрерывный обмен веществ, который происходит между клеткой и окружающей ее средой. В прс цессе пищеварения продукты питания разрушаются и распадаются на относительно простые химические соединения: белки — на аминокислоты, нуклеиновые кислоты — н нук-леотиды, жиры — на жирные кислоты и глицерин, сложные углеводы — на простые сахара. Из кишечника они поступают в кровь, а затем в тканевую жидкость. Это сырье через тканевую жидкость поступает в клетки и распределяется между органеллами. У каждой части клетки имеются свои «рабочие» — ферменты.

Ферменты — это белки-катализаторы, которые в десятки, тысяч раз ускоряют протекание химических реакций. Без их участим не строится и не разрушается ни одно вещество. В клетках каждый «рабочий» выполняет только одну операцию, являясь очень узким специалистом. Например, один превращает молекулу А в молекулу Б, другой Б — в В и т. д. В клетках растений и животных одни и те же химические процессы выполняются одинаковыми ферментами. Как показали опыты с пересадками ферментов, они взаимо-заменимы. По характеру деятельности ферменты объединяются в системы — одни расщепляют сахар*, другие жиры, белки и т. д. Всего насчитывается 19 таких систем. У «рабочих» — ферментов есть помощники — витамины. Они соединяют фермент с молекулами веществ в процессе их взаимодействия.

Клетка в целом является сложнейшим производством. И, как на каждом заводе, у нее должен быть орган управления. Им является клеточное ядро, которое определяет количество и конструкцию биохимических «машин» цитоплазмы и количество «р. бочих», которые должны быть в каждый данный момент заняты в производ.гзэ.

В клеточном ядре распорядителями реакций являются молекулы дезоксирибонуклзиновых кислот (сокращенно ДНК). О них рассказано в статьях «Ключевые кислоты жизни» и «Вирусы», опубликованных в 5-м и 11-м номерах «Техники— молодежи» за 1961 год. Каждая молекула ДНК передает приказ путем синтеза соответствующих молекул РНК (рибонуклеиновых, или цитопл )змати«еских нуклеиновых, кислот). Они в определенном ритме образуются и выталки-аются из ядра в цитоплазму Ядро можно >авнит с конструкторским бюро, которое изготовляет шаблоны будущих частей клетки — белков и рассылает их ) цехи-изготовители.

ТРЕШОЙНА¹ ОЕОЛГи А

Схематическое изображение митохондрии — фабрики молекул аденозин-триф :фор ой кислоты (АТФ). Выросты оболочки oSpajyw 1 перегородки. Отсеки наполнены белками, жирами, углеводами.

Фабрики белков — рибосомы, мельчайшие зернышки диаметром в 15 миллионных Частей миллиметра. Они разбросаны по всей цитоплазме. Вероятно, в каждом рибосоме находится только одна молекула РНК. На ее поверхности из подплывающих аминокислот складываются молекулы белков. Из «рабочих» белков затем строятся оболочки клетки и ее деталей, а ферментные белки регулируют ход реакций.

Фабриками жирных кислот, холестерина и некоторых других веществ яьляются гранулы, составленные из белков.

Каждая клетка должка пить, есть, выводить наружу готовую продукцию и тбросы. Обмен веществами происходит через клеточные оболочки. При увеличении в 400 тыс. раз в электронном микроскопе видно, что оболочки клэток животных имеют толщину в 75 ангстрем (1 ангстрем равен стомиллионной доле сантиметра) и состоят из четырех слое*,, Два внутренних слоя образованы из расположенных частоколом молекул жироподобных веществ, а наружный и внутренний — из белковых молекул.

На поверхности клеток электрически заряженные частицы — ионы распределены неравномерно, и поэтому существует разность потенциалов порядка 0,05—0,1 в. I Наружная сторона оболочки обычно заряжена положительно, а внутренняя — отрицательно. Ионы играют жную роль в транспорте некоторых вещее™ через оболочки.

Клетки питаются маленькими и крупными молекулами. Некоторые низкомолекулярные вещества проникают в клетку, как обычно в растворах, из области высокой в область незкой концентрации. Но поглощение молекул может происходить и в обратном направлении, то есть против градиента концентрации. Напримео, в плазме нашей коови в 20 раз больше ионов натрия, чем калия, а в красных клетках крози калия в 20 раз больше, чем натрия. Нужные клетки молекулы протаскиваются через оболочку специальными «грузчиками», толкаемыми ионами — электрически заряженными частицами. При проникновении в клетку больших чистчц белковые молекул! i ее оболочки опускаются, раздвигая молекулы жироподобных вещее ■>, и образуют ременный тоннель. Существует и другой способ пропускания крупных частиц. Находящийся у по ерхности клеток комочек пищи притягивается, вдавливается в оболочку, которая прогибается и окружает пищу. После этого часть оболочки отделяется, и весь пузырек с содержимым погружается в цитоплазму, где пища переваривается. Таким путем клетки захватывают и капельки жидкости. Следовательно, оболочки клетки гвляются активно действующими образованиями, и от их гелости зависит жизнь клетки.

На каждом производстве необходимы склады готоьой продукции. В клетках ими являются пузырьки — вакуоли.

Участок строительного кирпичика оболочки митохондрии — основной единицы. Она состоит из двух слоев белковал, молекул (кружочки), которые окружают два слоя молекул жироподобных веществ. Их молекулы стоят частоколом и Яоединяют белки. Молекулы белков образуют цепи переноса электронов.