Что такое органеллы клетки
В средней части клетки находится ядро, окруженное оболочкой, которая отделяет ядро от цитоплазмы, заполняющей внутреннее пространство клетки. Другая оболочка отделяет клетку и от окружающей среды. Довольно крупные вытянутые образования носят название митохондрий: их работа, направляемая ферментами, тесно связана с энергетикой клетки. Размеры митохондрий—в пределах от 2 до 7 мк, диаметр — около 0,5 мк (рис.).
Рис. Схема строения органеллы клетки или животной клетки.
Впячивание оболочки, отмоченное сверху, происходит при поглощении клеткой различных веществ. Масштабы не соблюдены, форма органелл указана приблизительно
В цитоплазме клетки обнаруживается разветвленная сеть каналов и полостей, образованных мембранами,—это эндоплазматическая сеть. На мембранах эндоплазматической сети также видны маленькие сферические частицы — рибосомы. Они легко образуют более крупные агрегаты — полисомы. В группах этих маленьких бусинок под влиянием РНК и ферментов синтезируется белок —это фабрика белка! Число митохондрий в одной клетке измеряется сотнями, число рибосом — сотнями тысяч, а ферментов в клетке может быть и несколько миллионов. Химическая работа в клетках, как видно, полностью обеспечена и аппаратурой и катализаторами.
В клетке находится аппарат Гольджи. Функции его долгое время были совершенно непонятными. В настоящее время считают, что роль аппарата Гольджи — удаление из клетки продуктов ее жизнедеятельности.
Основой клеточных структур являются мембраны. Изучение строения мембран клетки —это передний край науки. Детали строения этих основных структурных компонентов клетки интенсивно исследуются. Уже доказано, что не все мембраны одинаковы, что имеются различия в составе строительных материалов, из которых природа их сконструировала, по эти различия не носят принципиального характера и касаются частностей.
Липиды составляют важную часть мембраны. Углеводородные хвосты липидных частиц направлены внутрь мембраны, и так как липидный слой является двойным, то хвосты направлены навстречу друг другу. В составе липидов могут происходить значительные колебания, и в различных мембранах разной природы находят неодинаковые компоненты липидных слоев. Двойные липидные слои покрыты с каждой наружной стороны белковым слоем. Слой этот имеет толщину в одну молекулу, и в некоторых случаях, по-видимому, белок заменяется на сложные полисахариды. Такова схема строения мембраны, предложенная Д. Робертсоном (рис. 2). Мембрана обращена к наружной среде группами СОО-, NH, NH2 белковых молекул. Гидрофильные группы хорошо взаимодействуют с молекулами воды.
Внутри мембраны оказываются спрятанными углеводородные хвосты — гидрофобные группы. Этот гидрофобный скелет придает мембране важное свойство она делается нерастворимой в воде. По наличие поверхностных гидрофильных групп обусловливает тесное взаимодействие мембраны и водной среды и дает возможность протекать таким процессам, как переносы ионов через мембрану от среды к клетке или в обратном направлении. Так сочетание гидрофобных и гидрофильных, т. е. по существу противоположных, свойств делает мембрану ценным и универсальным материалом природы.
Рис. 2. Строение мембраны.
Темные кружки обозначают активные, полярные группы липидов.
При исследовании структуры мембран было установлено, что соседние молекулы липидов связаны между собой силами Ван-дер-Ваальса-Лондона, а связи между белковыми и липидными молекулами осуществляются за счет ионного взаимодействия прямо или с помощью ионов кальция; возможно также, что и взаимодействие белок — липид происходит за счет водородных связей через молекулы воды.
По Д. Грину, структурным элементом мембраны являются частицы, которые иногда называют повторяющимися единицами. Такая единица, в свою очередь, образована субъединицами, базальной частью и головкой. Базальные части примыкают друг к другу и образуют собственно мембрану. Форма и размеры повторяющихся единиц неодинаковы у различных мембран: общая конфигурация такой единицы часто в поперечном сечении напоминает сечение рельса (рис. 3).
Липиды, входящие в состав вещества мембран, содержат фосфор. Это фосфолипиды, структура молекул которых как будто специально приспособлена для создания гетерогенных структур и поверхностей раздела. Фосфолипиды (а иногда и иные липиды, например глико- или сульфолипиды) входят в состав всех мембран; на фосфолипиды приходится около трети массы сухого вещества мембраны. Фосфолипиды связаны с белками мембран за счет гидрофобных связей, причем в зависимости от рода мембран состав основания фосфолипида может быть различным. В повторяющихся единицах фосфолипиды сосредоточены преимущественно в подставках.
Рис. 3. Строение мембраны (по Грину и Гольдбергеру).
Повторяющиеся единицы: а — различные формы повторяющихся единиц; б — образование мембраны из повторяющихся единиц; в — развитие замкнутой мембранной структуры (часть внутренней мембраны митохондрии).
Д. Грин и Р. Гольдбергер подчеркнули значение одного интересного свойства фосфолипидов: если из повторяющихся единиц удалить липид, то частицы проявляют склонность к агрегации. Агрегаты получаются беспорядочными, так как ничто не мешает частицам подходить друг к другу с любой стороны. Но если в раствор ввести липид, то молекулы его, фиксируясь на определенных участках поверхности единиц, исключают в этих участках возможность гидрофобного взаимодействия и частицы вынуждены соединяться лишь некоторыми зонами, на которых липида нет; это ограниченное боковое связывание приводит к образованию уже не беспорядочно построенных агрегатов, а мембраны, в которой повторяющиеся единицы соединены со своими соседями за счет гидрофобной связи белок — белок (рис. 4).
Таким образом, физико-химические особенности строения молекул белков и липидов обусловливают развитие макромолекулярной структуры — опорного каркаса для целого ряда ферментных систем.
Новые мембраны всегда возникают из предшествующих, и поэтому липиды не менее важны для биологической эволюции, чем белки; оба компонента одинаково необходимы для жизни. Д. Робертсон наметил в общих чертах возможный ход развития клетки, указав, что исходным этапом надо считать форму, в которой матричное вещество окружено элементарной мембраной. Затем мембрана образует выступы — псевдоподии. Области между выступами постепенно сужаются и втягиваются внутрь возникающей структуры. Образуется система парных мембран — зачаток эндоплазматической сети — широкоразветвленных каналов и полостей, обнаруживаемых во всех клетках. В шванновских клетках имеется образование, по форме напоминающее сигару и состоящее из закрученных в спираль мембран. Предполагается, что это есть структура, получившаяся за счет ускоренного роста одной мембраны. Д. Робертсон назвал это образование спиралью роста и высказал уверенность, что здесь мы встречаемся с формированием новых мембран, которые сматываются со спирали и идут на постройку эндоплазматической сети.
Рис. 4. Роль липидов в образовании мембраны.
В отсутствие липида повторяющиеся единицы образуют кубовидные скопления (а), в присутствии липида возникает мембрана, подобная структуре (б).
Модель строения мембраны, предложенную Д. Робертсоном, нельзя рассматривать как бесспорно доказанную. Существуют и другие теоретические представления о структуре белково-липидных слоев. Так, допускают, что структурный белок находится между слоями липидов, причем пространство между свернутыми полипептидными цепями белков занято углеводородными участками молекул липидов. Возможно также, что белковые молекулы «обволакивают» скопления (мицеллы) липидных молекул, в которых углеводородные «хвосты» липидов обращены внутрь мицеллы.
Мембраны различного происхождения, по-видимому, имеют и различные особенности строения. Необходимо отметить, что между белками и липидами в мембранах нет ковалентной связи и структура сохраняет устойчивость только за счет сил поляризации и гидрофобных эффектов, т. е. стремления углеводородных участков отделиться от водной среды.
Белково-липидные мембраны в клетках не похожи на стены дома или внутренние стены квартир. Их функции не ограничиваются чисто механической ролью, они активно участвуют в клеточных процессах, в передаче нервных импульсов и т. п.
Рис. 5. Строение митохондрии. Часть оболочки удалена так, что видны кристы.
Одной из самых замечательных мембранных структур является частица, называемая митохондрией.
Рис. Митохондрия парамеции.
Кристы напоминают ворсинки (по Ленинджеру).
Во время митоза митохондрии собираются около мембраны ядра, в стадии метафазы они окружают хромосомы (Д. Джинкс), после деления перемещаются к центру клетки.
Эти крупные частицы имеют форму палочек, но могут быть и нитевидными или сферическими. Оболочка митохондрий — двойная, она состоит из двух мембран.
Взаимное расположение двух замкнутых мембран — внутренней и внешней —в митохондриях дало повод А. Ленинджеру сравнить митохондрию с «мешком внутри мешка», просвет внутреннего мешка не сообщается с пространством между двумя мембранами. Если представить себе, что внутренний мешок имеет относительно большие размеры, то легко видеть, что его стенки могут образовывать складки, впячиваясь во внутреннее пространство; так и возникают многочисленные перегородки — кристы, охватывающие ту область митохондрии, которая называется матриксом (рис. 5).
Исследование крист показало, что это не простые складки, как думали сначала, а сложные образования, иногда имеющие форму трубок, пальцевидных выступов, ворсинок (рис. 5), иногда ветвящиеся и образующие между собой перемычки (анастамозы). Иногда кристы располагаются строго упорядочение в отдельных случаях они имеют правильную геометрическую форму. Считают, что расположение крист связано со способностью митохондрии к набуханию, что, в свою очередь, связано с ее регулирующей функцией по отношению к процессам, происходящим внутри этой частицы.
Рис. 6. Продольный срез летательной мышцы осы.
Характерно правильное расположение митохондрии; увеличение 20 000 (по Ленинджеру),
Вся митохондрия в целом является подвижной частицей. В клетках печени, по А. Ленинджеру, митохондрии «свободно плавают», но, например, в клетках мышц (скелетных) митохондрии держатся в определенных областях клетки (рис. 6).
В митохондриях сосредоточены важнейшие ферменты, катализирующие процессы цикла Кребса и процессы переноса электронов.
Именно в митохондриях и происходит окислительное фосфорилирование, т. е. энергия потока электронов запасается в молекулах АТФ. Поэтому митохондрии справедливо называют силовыми станциями клетки.
В наружной мембране митохондрии находится моноаминоксидаза—фермент, катализирующий окисление триптофана (наличие ее обычно служит доказательством присутствия именно наружных мембран в исследуемом материале; моноаминоксидазу называют поэтому «ферментом-маркером») .
Установлено также, что наружные мембраны содержат ферменты, участвующие в превращениях жирных кислот и восстановлении цитохрома «с». Внутренняя мембрана является носителем цитохромов «b», «с», «а» и «а3», и ней находятся ферменты дыхательной цепи, синтеза АТФ, дегидрогеназы α-кетокислот, сункцинатдегидрогеназа и др. Цитохромоксидаза является маркером внутренней мембраны.
Участвующие в работе цикла Кребса аконитаза, фумараза и дегидрогеназы яблочной и глутаминовой кислот находятся в матриксе.
Д. Грин с сотрудниками тщательно изучили функции и строение митохондрий, полученных из сердечной мышцы быка, и пришли к выводам, которые мы здесь коротко изложим.
Рис. 7. Схема цепи переноса электронов.
На схеме показаны нес четыре комплекса (по Грину и Гольдснбергу).
В цепи переноса электронов принимают участие белковые молекулы; некоторые из них выполняют чисто структурную роль, а остальные являются катализаторами процессов переноса. Это флавопротеиды, цитохромы, белки, содержащие ионы меди, и др. Процесс переноса электронов разделяется между четырьмя комплексами (рис.7).
Д. Грин обозначает комплексы римскими цифрами I, II, III, IV. Каждый комплекс имеет молекулярную массу около 3•105; 64% всей массы комплекса приходится на белки, остальное — на липиды.
В комплексе I происходит перенос электронов от НАД•Н2 через флавиновые ферменты к хинону, обозначаемому как «кофермент Q»; по всем данным, в комплексе I содержится также и железо, но не в форме гемина, в какой-то иной —природа этого соединения неизвестна (оно обозначено условно Fe — Fe).
Предполагается, что в комплексе I действуют четыре молекулы белка, с каждой из которых связаны два иона железа.
Как мы уже указывали, подача электронов из цикла Кребса в дыхательную цепь происходит также и в том месте, где появляется янтарная кислота,—на «уровне сукцината». Электроны от сукцината поступают в комплекс II.
В этом комплексе электроны также, конечно, попадают в систему дегидрогеназных флавиновых ферментов, но «настроенных» на сукцинат (Д. Грин обозначает дегидрогеназные ферменты I и II комплексов соответственно fд и fs, так как прежде кофермент НАД обозначали ДПН). Через белковые комплексы с негеминовым железом электроны от комплекса II попадают через тот же кофермент Q к комплексу III.Кофермент Q играет роль переносчика электронов между комплексами и выполняет «челночную функцию», передвигаясь между комплексом III и комплексами I и II.
Рис. 8. Конформационный механизм передачи электронов (по Корману).
Переход электронов на кофермент Q катализируется специальным ферментом — редуктазой (т. е. кофермент Q является активной группой этого фермента — его небелковой частью).
В комплексе III расположены цитохромы в2 и С1, здесь сливаются потоки электронов от НАД•Н и сукцината.
Связь между комплексом III и комплексом IV осуществляется посредством цитохрома с, который, так же как и кофермент Q, совершает челночные движения, попеременно окисляясь и восстанавливаясь. Разумеется, этот процесс катализируется соответствующим ферментом.
Замечательной особенностью кофермента Q и цитохрома с является их способность легко передвигаться по липидному слою мембраны, на которой закреплены ферменты комплексов.
Цитохром с передает электроны IV комплексу, в котором находятся цитохромы а и аз и ионы меди.
Эти ионы связаны с железосодержащими цитохромами и делятся приблизительно поровну между цитохромами а и а3.
Концевым звеном всей цепи является цитохром а3, окисляющийся (при участии соответствующего фермента — цитохромоксидазы) кислородом воздуха. Три комплекса, именно I, III, IV, содержат и механизм, позволяющий сопрягать движение электронов с образованием молекул ЛТФ. Относительно друг друга комплексы расположены неупорядоченно и даже число каждого из них непостоянно, по зато во внутреннем устройстве комплексов все находится на своих местах и царствует строгий порядок. Каждый белок расположен так относительно своего соседа, что переход электронов совершается без труда. В комплексе примерно пять белков с группами, способными к окислительно-восстановительным превращениям. Механизм передачи вызвал споры. Предполагалось (Чане), что молекула белка может поворачиваться к другой то одним, то другим «боком». Считали вероятным, что активные группы подвижны благодаря гибкости цепей атомов в белках, так что цепочка с активной группой на конце качается как маятник, принимая электроны и отдавая их соседней молекуле. Ф. Корман предложил коyформационный механизм (рис. 8). Когда активная группа присоединяет электрон, она поворачивается так, что оказывается рядом с соседней группой, находящейся в окислительном состоянии, и легко передает ей электрон. Затем следует поворот в обратном направлении, так что по цепи переносчиков проходит «конформационная волна». Как бы то ни было, но несомненно, что в комплексах строго согласованы движения частей, представляющих собой отдельные молекулы. Этот факт кажется удивительным физику, привыкшему наблюдать различные следствия хаотического движения молекул (распространение теплот, диффузия растворенных веществ и т. д.). В системах неживой природы мы не встречаем правильных и повторяющихся движений молекул, связанных функционально с другими молекулами.
Образование частиц, подобных митохондрии, представляется почти невероятным событием, гораздо больше вероятность того, что организованная каким-то путем частица распадается сама собой и ее структура хаотизируется. Именно этого можно ожидать, если рассматривать изолированную систему с точки зрения термодинамики. На самом деле формы жизни ведут себя иначе.
Митохондрия действительно разрушается, но она и образуется вновь! Время жизни митохондрии — около 10 дней. Каждые 10 дней организм строит эту сложную деталь биологической машины —она, как и все прочие органеллы клетки (и клетка в целом), является динамической структурой. Далее мы узнаем, что даже молекулы матрицы недолговечны и «живут» всего несколько минут!
Все структуры митохондрии содержат белки. Белки синтезируются на матрицах РНК. Так как теперь у нас имеется в распоряжении АТФ, изготовленная в митохондриях, то целесообразно рассмотреть те части клетки, в которых возникают матрицы ДНК и РНК и химические узлы, в которых на матрицах синтезируется белок. Программа химической работы клетки и планы развития организма записаны — закодированы — в ДНК, а ДНК сосредоточена в ядре.
Ядро клетки составляет ее центральную часть. Ядрышко (их в ядре может быть и несколько) содержит РНК. Молекулы ДНК образуют хромосомы — сложные структуры, окрашивающиеся основными красителями (буквальный перевод слова «хромосома»— окрашивающееся тело). Строение хромосом зависит от вида организма. У вирусов хромосома, по-видимому, состоит всего-навсего из одной молекулы ДНК.
ДНК кишечной палочки и ряда вирусов имеет замкнутую кольцеобразную структуру. Ее молекулярная масса близка к 2•109. По другим данным, она равна 107, но, как полагают при попытках измерить молекулярную массу, часто происходит разрыв молекулы ДНК.
Хромосомы животных клеток содержат очень большое число молекул ДНК и достигают значительных размеров.
Ген отвечает определенному участку молекулы ДНК. Расчеты показывают, что на один ген приходится в среднем примерно 1500 нуклеотидов; это дает для молекулярной массы гена величину около 2,4•106. Количество хромосом (и, следовательно, наборов генов) не произвольно, каждый вид характеризуется определенным числом хромосом. Нормальное их число у человека равно 46. Если в результате какого-либо патологического фактора это число изменяется в процессе развития плода, то рождается ребенок с тяжелыми нарушениями физического и психологического состояния (например, болезнь Дауна).
В спокойном состоянии ядро кажется почти однородным, и даже при окрашивании трудно выделить в нем какие-либо структуры. Но в процессе деления (митоз) становится заметным структурированный характер содержимого ядра. Уплотнение ядерного вещества четко выделяет хромосомы. Самым важным свойством двойной спирально закрученной молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты —ДНК, как известно, является ее способность развертываться и, присоединяя органические основания из окружающей среды, удваиваться. Процесс удвоения ДНК, по-видимому, подчиняется регулирующим воздействиям. Если хромосома имеет кольцевое строение, то удвоение — репликация — начинается в определенной точке кольца и вызывается определенной молекулой, называемой репликатором. О природе репликаторов мы знаем очень мало, но эти соединения включают механизм удвоения, по окончании действия которого вся хромосома удваивается — расщепляется на хроматиды. В процессе развития и деления клетки новые хромосомы расходятся. Это очень важное обстоятельство. Благодаря удвоению каждая дочерняя клетка получает одинаковый набор инструментов для производства белков и белки будут синтезироваться одинаковые.
Ведь именно ДНК через РНК и формирует белковые молекулы. Следовательно, все наследственные признаки — генетическая информация, как часто говорят, будут у дочерних клеток идентичными.
Проследим дальнейшие стадии митоза. Теперь в него вступают центриоли. Центриоли, находящиеся внутри центросом, представляют собой трубчатые структуры (каждая центриоль состоит из девяти трубочек), обладающие способностью удваиваться так, что каждое ядро дочерней клетки получает по две центриоли.
Ядерная мембрана и ядрышко растворяются, от центросом отходят тонкие нити, к которым прикрепляются половины хромосом. Митоз (на деталях которого мы не будем задерживаться) заканчивается возникновением двух вполне одинаковых наборов хромосом и разделением исходного ядра на два новых.
Итак, деление ядра начинается с выявления в нем внутренней структуры, способной распасться на две идентичные половины, и лишь после этого происходит собственно деление. Если бы ядро делилось, например, так, как делятся капли масла при встряхивании его с водой, то, разумеется, нельзя было бы ожидать, что число единиц информации было бы одинаково в двух возникших после деления каплях,— хромосомы распределялись бы произвольным образом и потомство клетки имело бы разнородный характер. Какие именно физико-химические причины вызывают работу механизма митоза, до сих пор, к сожалению, остается неясным. Здесь действуют какие-то регуляторы; быстро растущая клетка развивается неравномерно, и рост ядра запаздывает сравнительно с развитием других частей. Накапливающиеся химические факторы, по-видимому, могут стать стимулами митоза.
Рибосомы представляют собой нуклеопротеидные частицы, содержащие до 65% РНК (рис. 9). Они, как мы уже отмечали, проявляют склонность к ассоциации и образуют группы из двух, трех и многих частиц (полисомы или полирибосомы). Рибосомы находятся в клетках как в свободном состоянии, так и в соединении с мембранами. При обработке клеток солевыми растворами или разбавленными растворами щелочей осаждается фракция, содержащая мембраны и рибосомы, эту фракцию обозначали раньше термином «микросомы»; микросомы содержат около 10% РНК, но они не являются самостоятельными частицами.
Масса рибосом отличается большим постоянством и равна примерно 6•106. Для поддержания структуры рибосомы в нормальном состоянии необходимо присутствие магния. Если ионы магния отсутствуют, то рибосомы распадаются на фрагменты с меньшей массой (от 1 до 3 млн.). Здесь мы снова встречаемся с металлами и еще раз убеждаемся, как основательно природа использует их свойства: иногда металлы действуют как катализаторы, а иногда в качестве стабилизаторов очень сложных и объемистых структур. Чем больше в среде магния, тем больше крупных частиц, однако и мелкие фрагменты тоже способны вести синтез белка.
Основная функция рибосом заключается в том, чтобы удерживать РНК, на которой печатаются молекулы белков в развернутом состоянии; большая молекула м-РНК легко может свернуться и в таком состоянии уже не сможет работать как матрица. Имеются доказательства того, что одна молекула РНК связывается с 6—7 рибосомами (возникает комплекс — полисома).
На рибосоме закрепляются только два кодона м-РНК. Вслед за этим т-РНК доставляет к этому месту две аминокислоты.
Эти аминокислоты объединяются, т-РНК освобождается и отправляется за новой аминокислотой, а м-РНК передвигается по поверхности рибосомы на один кодон. Так, двигаясь по рибосоме, м-РНК синтезирует длинную полипептидную цепочку с очень большой скоростью (5—6 тыс. пептидных связей за 1 мин). РНК, как и вообще все структуры клетки, представляют собой динамическую систему; ее продолжительность жизни очень мала. Период полураспада м-РНК не более получаса! Однако м-РНК, переходя с одной рибосомы на другую, успевает синтезировать значительное количество белка. Предполагают, что за время своей «жизни» м-РНК взаимодействует по крайней мерс с 20—30 рибосомами.
Детальные исследования последних лег показали, что синтез белка можно разделить на следующие этапы.
Матричная РНК, которая была создана под действием ДНК ядра клетки, прикрепляется к субъединице рибосомы (ее меньшей части). Получается комплекс, устойчивый лишь в присутствии т-РНК, несущей особую аминокислоту формилметионин [Ф—М].
На рибосоме имеется два центра связывания: один — на меньшей части — «а-место» и другой — на более крупной части «п-место» [Ф—М-РКН] связывается с «а-местом», а затем присоединяется более крупная часть рибосомы.
Рис. 9. Рибосомы.
Комплекс [Ф—M-PНК] перемещается с малой части на крупную и садится на «п-место». Переход требует затраты энергии, доставляемой гуанозинтрифосфатом (он действует подобно АТФ). Эти процессы носили подготовительный характер. Теперь, когда «а-место» свободно, на него помещается одна из т-РНК со своим «грузом» какой-либо аминокислоты и начинается собственно синтез полипептидной цепи. Между концевой аминокислотой [ФМ-РНК] и вновь прибывшей аминокислотой образуется пептидная связь, м-РНК делает «шаг вперед», и поэтому «а-место» на рибосоме освобождается; ему соответствует теперь уже другой кодон на матричной РНК, и к этому кодону прикрепляется т-РНК, доставившая соответствующую аминокислоту. Например, если на рибосоме свободен кодон ААГ, то на него садится т-РНК с триплетом (антикодоном) УУС. Этот антикодон отвечает аминокислоте — фенилаланину, и она входит в состав синтезируемого белка. Снова сдвиг м-РНК, освобождается очередной кодон на м-РНК, пусть это будет, скажем, ЦЦГ; к этому кодону может прикрепиться т-РНК, имеющая антикодон ГГЦ. Этот триплет отвечает аминокислоте глицину. Следовательно, в синтезируемой белковой цепи рядом с фенилаланином станет глицин. Соединение аминокислот будет происходить до тех пор, пока на м-РНК не обнаружится «бессмысленный» кодон (терминирующий), например УАА. Он не соответствует ни одной аминокислоте и играет роль точки, если сравнить белковую цепь с длинной фразой. Постепенное наращивание белковой цепи показано подробнее на цветной таблице III, где намечен контур рибосомы, но не изображены а- и п-места и комплекс ФМ-РНК, играющий роль инициатора синтеза. Молекула м-РНК изображена в виде полосы, прикрепленной к рибосоме небольшим участком (два кодона). Нить м-РНК очень быстро проходит через рибосому; полученная пептидная цепь уже в плазме клетки свертывается и приобретает типичную для нее вторичную и третичную структуру.
А вот еще один вид органелл открыт сравнительно недавно— лизосомы. Их размер невелик — всего около 0,2—0,8 мк. Внутри лизосом имеется, как выразился открывший их ученый, все, что нужно для самоубийства клетки. Мешочки лизосом действительно битком набиты такими ферментами (гидролазы), которые нужны для разрушения и переваривания клетки; если выпустить в клетку содержимое лизосом, клетка погибнет. Зачем понадобилось природе помещать внутри клетки столь серьезную угрозу ее благополучию?
Однако биологический смысл этого ясен: ведь все структуры клетки и она сама в целом динамичны — они возникают и распадаются.
Часть клеток погибает в течение некоторого промежутка времени, и если не удалить их остатки, то они будут препятствовать нормальному ходу процессов жизнедеятельности. Для удаления погибших клеток надо их разрушить и убрать. Лизосомы и выполняют часть этой работы.
Лизосомы не вполне одинаковы, существуют различные формы их.
Разнообразие лизосом связано с тем, что иногда лизосомам приходится принимать участие в переработке того материала, который поглотила клетка (поглощение клеткой различных частиц, а также других клеток, например бактерий, относится к явлениям фагоцитоза). Для переработки чужеродных клеток их приходится разрушать, и вот тут специфические лизосомы проявляют активность. Иной раз часть клеток какого-либо органа используется в качестве пищи; это бывает, например, при голодании, когда организм жертвует некоторыми клетками для сохранения жизни всего органа.
Все данные говорят о необычайно бурной химической деятельности клетки и в то же время свидетельствует о высоком уровне организации биологических машин, работающих в быстром темпе и, как правило, безошибочно. В ядре идет процесс — удвоение ДНК и синтез РНК, в плазме — активация аминокислот, в митохондриях работает цикл Кребса и образуется АТФ, в рибосомах синтезируется белок.
Статья на тему Органеллы клетки