Клетка как структурная единица жизни¶

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица всех живых организмов, кроме вирусов. Представляет собой ограниченную мембраной систему цитоплазмы и органелл, способную к самостоятельному обмену веществ, росту и размножению. Клеточное строение имеют все живые существа — от бактерий до человека; организмы, состоящие из множества клеток, называют многоклеточными, а состоящие из одной — одноклеточными.

¶История изучения

Первое описание клеток относится к 1665 году, когда английский естествоиспытатель Роберт Гук, рассматривая под микроскопом срез пробки, увидел мелкие ячейки и назвал их «клетками» (лат. cellula — «комнатка»). В 1670-х годах Антони ван Левенгук наблюдал одноклеточные организмы — бактерии и простейших.

В 1838–1839 годах немецкие учёные Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, согласно которой все растения и животные состоят из клеток. В 1855 году Рудольф Вирхов дополнил её тезисом «всякая клетка — от клетки», отвергнув идею самозарождения. В XX веке с развитием электронной микроскопии были открыты органеллы и детали их строения.

¶Химический состав

Клетка на 70–80 % состоит из воды. Основные органические компоненты:

• Белки — ферменты, структурные и транспортные молекулы;
• Нуклеиновые кислоты — ДНК (хранение наследственной информации) и РНК (реализация информации);
• Углеводы — источник энергии и структурный материал;
• Липиды — основа мембран, запас энергии.

Неорганические вещества представлены ионами натрия, калия, кальция, магния, фосфатами и другими соединениями.

¶Строение

Общий план строения эукариотической клетки включает:

• Плазматическая мембрана — липидный бислой с белками, регулирует обмен веществ с внешней средой;
• Цитоплазма — внутренняя среда, где протекают реакции;
• Ядро — хранит ДНК, управляет синтезом белка;
• Митохондрии — обеспечивают клеточное дыхание и синтез АТФ;
• Рибосомы — синтез белков;
• Эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи — синтез и транспорт веществ;
• Лизосомы — расщепление органических соединений.

Растительные клетки дополнительно содержат хлоропласты, крупную вакуоль и целлюлозную клеточную стенку.

¶Прокариоты и эукариоты

Прокариотические клетки устроены проще и появились на Земле раньше — около 3,5 млрд лет назад.

¶Деление и размножение

Основной способ размножения эукариотических клеток — митоз, при котором из одной клетки образуются две генетически идентичные. Половые клетки формируются путём мейоза, уменьшающего число хромосом вдвое. Прокариоты делятся простым бинарным делением. Нарушение регуляции деления лежит в основе опухолевого роста.

¶Значение в биологии и медицине

Клеточная теория стала фундаментом биологии, медицины и генетики. Изучение клеток лежит в основе цитологии, гистологии, эмбриологии. Клеточные технологии применяются в трансплантологии, онкологии, разработке вакцин и методов генной терапии. Понимание клеточных механизмов необходимо для борьбы с инфекциями, наследственными и дегенеративными заболеваниями.

¶Интересные факты

• В организме взрослого человека насчитывается порядка 30–40 трлн клеток.
• Самая крупная клетка человека — яйцеклетка (около 0,1 мм), самая длинная — нервная (до метра и более).
• Некоторые клетки крови — эритроциты — лишены ядра.
• Бактерии способны обмениваться генами без размножения — путём горизонтального переноса.

Источники: учебники по общей биологии, материалы по цитологии, классические работы Р. Гука, Т. Шванна, Р. Вирхова.