Биология - Ярыгин В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
3.1.5. Клетка как целостность.
Коллоидная система протоплазмы
Принципы структурно-функциональной организации клетки, изложенные выше, в основном сформулированы по результатам применения в биологических исследованиях редукционистского подхода. Однако, взаимодействуя с окружающей средой и отвечая на регуляторные стимулы, клетка ведет себя как целостность. Об этом свидетельствует стереотипность реакций разных видов клеток на действие разнообразных по природе раздражителей, вызывающих переход клетки в возбужденное состояние1.
Важная роль в функциональном объединении структурных компонентов и компартментов клетки принадлежит свойствам живой протоплазмы2. В целом ее принято рассматривать как особую поли-фазную коллоидную систему. От банальных коллоидных систем биоколлоид отличается сложностью дисперсной фазы, основу которой составляют макромолекулы, присутствующие в составе плотных, микроскопически видимых структур (органелл) или в диспергированном состоянии, близком к растворам или рыхлым 'сетеобразным структурам типа гелей. Будучи коллоидным раствором в физико-химическом смысле, биоколлоид благодаря наличию липидов и крупных частиц проявляет одновременно свойства эмульсий и суспензии. На обширных поверхностях макромолекул адсорбируются разнообразные примеси, что вызывает изменение агрегатного состояния протоплазмы. При этом совершается работа, в результате которой осуществляются различные внутриклеточные превращения — сборка мембран или микротрубочек из субъединиц , выброс из клетки секрета, изменение конфигурации белковых молекул, приводящее к торможению или усилению ферментативной активности. Особенностью биоколлоида является также то, что в физиологических условиях переходы протоплазмы из одного агрегатного состояния в другое обратимы благодаря наличию особого ферментативного механизма. Свойства биоколлоида обеспечивают клетке способность при наличии энергии в ^.,,ет на действие стимулов многократно совершать работу.
Представления о биоколлоиде соответствуют интегративному подходу в анализе клетки и рисуют ее в виде сгустка живого вещества, своеобразной упорядоченной совокупности молекул, макромолекул и надмолекулярных комплексов, объединяемых в единое целое возможностью взаимопереходов.
3.2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ КЛЕТКИ ВО ВРЕМЕНИ
( Закономерные изменения структурно-функциональных характери-
I ггик клетки во времени составляют содержание ее жизненного цикла
I клеточного цикла). Клеточный цикл — это период сущестйо-
1 Под клеточным возбуждением понимают обратимые изменения протоплазмы, служащие пусковым механизмом и основой той или иной клеточной деятельности.
2 Протоплазма — содержимое живой клетки, включающее ее ядро и цитоплазму.
w ,
Рис. 12. Жизненный цикл клетки многоклеточного организма.
М — митоз; G, — пресинтетический период, Gz — постсиитетический период; S - синтетический, период; R, и R2 — периоды покоя клеточного цикла; 1 — митотический цикл; 2 переход клетки в дифференцированное состояние; 3 — гибель клетки. 2с — количество ДНК в диплоидиом наборе хромосом; 4с — удвоенное количество ДНК
вания клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Обязательным компонентом клеточного цикла является
митотический (пролиферативный) цикл — комплекс взаимосвязанных и детерминированных хронологически событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма . специальных функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки неопределенна: она может либо начать подготовку к митозу, либо стать на путь специализации (рис. 12).
Морфология и фазы процесса разделения ядерного вещества материнской клетки между дочерними (собственно митоз) известны со второй половины прошлого столетия (И. Д. Чистяков, В; Флемминг,
Э. Страсбургер). Представления о митотическом цикле оформились после 1953 г., когда было установлено, что предмитотический синтез ДНК происходит в интерфазе и отделен во времени от начала и окончания митоза. В митотическом цикле выделены четыре периода — митоз (М), а также постмитотический (G,), синтетический (S) ипредмитотический (G2) периоды интерфазы. Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. У млекопитающих длительность М составляет 1—1,5 ч, G2— 2—5 ч, S — 6—10 ч.
Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наслед-
ственной информации. Таким образом цикл служит универсальным механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа.
Главные события митотического цикла заключаются в следующем: 1) редупликация (самоупоение) наслсдстьекиогс материала материнской клетки; 2) равномерное распределение этого материала~между дочерними клетками. При этом закономерно изменяются химическая и морфологическая организация хромосом — ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% наследственного материала эукариотической клетки.
