Лекция 4. Строение клетки

Клетка как элементарная единица организма. Общий план строения клетки. Наружная клеточная мембрана. Цитоплазма и основные органеллы клетки.

Клетка — элементарная структурно-функциональная единица организма. Это означает, что она представляет собой наименьшую единицу, способную к выполнению всех базовых функций жизни: метаболизма, размножения, реакции на стимулы и передачи генетической информации. Клетка является основой всех живых организмов, за исключением вирусов и прионов (вопрос о том, можно ли относить их к живым организмам, остаётся дискуссионным, и мы его касаться не будем). Строение и функционирование клетки изучает раздел биологии под названием цитология.

В теле человека содержится приблизительно 30-40 триллионов клеток, не считая микроорганизмов, составляющих микробиоту. Клетки человеческого тела разнообразны по размерам и функциям. Например, эритроциты и лимфоциты относятся к числу самых маленьких, а яйцеклетка и нейроны спинного мозга — к самым крупным.

Клетка — это сложная система, обладающая следующими свойствами:

• метаболизм — в клетке происходит обмен веществ и энергии, необходимые для поддержания её жизнедеятельности;
• жизненный цикл — каждая клетка проходит этапы от рождения до гибели;
• коммуникация — клетки обмениваются информацией с помощью биохимических сигналов (например, гормонов, цитокинов), что позволяет им координировать свои функции в рамках организма.

Генеральная цель клетки как системы в многоклеточном организме определяется её специализацией. Для подавляющего большинства клеток такая цель включает в себя хранение, обработку и реализацию генетической информации, закодированной в ДНК, а кроме того — поддержание гомеостаза и энергетический обмен.

Внешняя среда клетки включает межклеточный матрикс, бактерии, вирусы и другие клетки. Межклеточный матрикс — это сложная субстанция, которая окружает клетки и состоит из воды, белков (например, коллагена и эластина) и других органических и неорганических соединений. Матрикс играет ключевую роль в образовании тканей, обеспечивая механическую поддержку и участвуя в передаче сигналов между клетками. Подробно мы будем разбирать его в следующих лекциях.

Внутри организма каждая клетка действует не изолированно, а в тесной кооперации с другими клетками. Это взаимодействие можно сравнить с поведением социальных насекомых, например, муравьёв. Каждый муравей выполняет свою функцию, но при этом постоянно взаимодействует с сородичами через химические сигналы (феромоны) и язык жестов. Подобным образом клетки обмениваются биохимическими сигналами, что позволяет им координировать свои действия. В результате такой кооперации формируются сложные системы, такие как ткани и органы.

Однако есть исключение из этой схемы — раковые клетки. Их ключевая особенность заключается в том, что они теряют способность к регуляции своего роста и деления. Это происходит из-за мутаций в генах, контролирующих клеточный цикл, в результате чего раковые клетки начинают бесконтрольно размножаться, нарушая функции тканей и органов. Они перестают реагировать на сигналы от других клеток конкурируют за ресурсы и пространство, одновременно подавляя здоровые клетки. Формируя опухоли, такие клетки могут привести к гибели организма.

Для общего понимания работы клетки её можно рассматривать как биохимическую систему, в которой непрерывно происходят процессы синтеза и распада веществ, а также вырабатывается и потребляется энергия. На структурно-функциональном уровне клетка состоит из двух основных компонентов: наружной клеточной мембраны и цитоплазмы. Эти элементы обеспечивают целостность клетки, регулируют обмен веществ с внешней средой и поддерживают её жизнедеятельность.

Наружная клеточная мембрана

Наружная мембрана отграничивает содержимое клетки от внешней среды, защищает его от вредных воздействий и поддерживает оптимальные условия внутри клетки. Эти функции обеспечиваются особым строением мембраны.

Строение мембраны

С физико-химической точки зрения клеточная мембрана представляет собой жидкокристаллическую структуру, основой которой служит двойной слой молекул липидов — билипидный слой.

Фундамент билипидного слоя составляют фосфолипиды, на их долю в мембране приходится до 65-80%. Остальную часть занимают молекулы холестерина и белков.

Фосфолипиды — это сложные соединения, состоящие из глицерина, фосфорной кислоты и жирных кислот (омега-3 и омега-6). Они придают мембране текучесть и гибкость. Молекулы холестерина, в свою очередь, регулируют жёсткость мембраны, обеспечивая её стабильность. Баланс между фосфолипидами и холестерином делает мембрану одновременно прочной и текучей.

Роль фосфолипидов в питании нередко недооценивают, хотя от их достаточного потребления зависит состояние мембран каждой клетки в организме.

Помимо фосфолипидов и холестерина, в билипидном слое располагаются многочисленные мембранные белки, которые выполняют различные функции, такие как транспорт веществ, передача сигналов и поддержание структуры мембраны.

Внешняя поверхность мембраны покрыта гликокаликсом — сложной углеводной оболочкой, образованной цепями углеводов, связанных с белками и липидами. Гликокаликс участвует в межклеточных взаимодействиях, защите клетки и распознавании сигналов.

Мембранные белки

Около 25% всех белков клетки локализованы в мембранах. Они играют ключевую роль в функционировании клетки, и в зависимости от структуры и функций их можно разделить на несколько типов:

• Белки клеточной адгезии: обеспечивают механическое сцепление клеток между собой, что важно для формирования тканей.
• Ионные каналы: образуют поры в мембране, которые позволяют ионам перемещаться в клетку и из неё по градиенту концентрации. Этот процесс, называемый пассивным транспортом, не требует затрат энергии.

Ионы — атомы или группы атомов, несущие положительный или отрицательный заряд. Примеры: ионы калия (К⁺), натрия (Na⁺), кальция (Ca²⁺), хлора (Cl−).

Градиент концентрации — направление движения из области с высокой концентрации в область с низкой концентрацией.

• Ионные насосы: переносят ионы через мембрану против градиента концентрации, используя энергию (обычно в форме АТФ). Этот процесс называется активным транспортом.
• Транспортные белки: переносят через мембрану крупные молекулы, которые не могут пройти через неё самостоятельно.
• Рецепторы: связываются с сигнальными молекулами (гормонами, нейромедиаторами, цитокинами) и инициируют клеточный ответ. После связывания с ними рецепторы изменяют свою конфигурацию, что запускает внутриклеточные процессы.

Гликокаликс

Большинство мембранных белков связаны с углеводными цепями, образуя гликопротеины и протеогликаны. Около 10% мембранных липидов также соединены с углеводами, формируя гликолипиды. Вместе эти структуры образуют гликокаликс — углеводную оболочку, которая покрывает внешнюю поверхность клеточной мембраны. Углеводные цепи выступают над её поверхностью, образуя сложную структуру, которая визуально напоминает многочисленные «антенны».

Гликокаликс выполняет несколько функций.

• Клеточное распознавание: углеводные цепи играют роль идентификаторов, позволяя клеткам идентифицировать друг друга. Иными словами, гликокаликс является своего рода визитной карточкой клетки.
• Сигнальная функция: некоторые углеводные цепи представляют собой части рецепторов, например, рецепторов к инсулину. Связывание гормонов с ними запускает биохимические реакции внутри клетки.
• Защитная роль: гликокаликс участвует в защите клетки от механических и химических повреждений.
• Регуляция кровотока: клетки эндотелия (внутренней выстилки сосудов) оснащены гликокаликсом с отрицательным зарядом, который отталкивает также отрицательно заряженные эритроциты и тромбоциты. Это предотвращает их слипание и обеспечивает нормальную циркуляцию крови.

Гликокаликс — динамичная и хрупкая структура, которая может повреждаться под воздействием различных факторов. Так, окислительный стресс и воспаление приводят к его разрушению. Избыток жирной пищи и высокий уровень холестерина способствуют истончению гликокаликса в эндотелии сосудов, что нарушает его защитные функции и может способствовать развитию атеросклероза — процесса, при котором на стенках сосудов образуются бляшки. Таким образом, гликокаликс играет важнейшую роль в функционировании клетки, а его повреждение может привести к серьёзным последствиям для организма.

Текучесть клеточной мембраны

Белки, закреплённые в мембране, способны перемещаться в её плоскости, двигаясь в билипидном слое, как в жидкости. Такое свойство мембраны называется текучестью, и оно чрезвычайно важно для нормальной жизнедеятельности клетки.

Степень текучести мембраны непосредственно влияет на работу мембранных рецеп­­торов, ионных каналов и транспортных белков. От текучести мембраны зависят и многие специфические свойства клеток. Например, способность эритроцитов вытягиваться в длину, проходя по узким капиллярам, как раз определяется текучестью их мембран, а снижение этого параметра приводит к ухудшению микроциркуляции крови.

Как уже упоминалось, фосфолипиды придают мембране жидкостные свойства, а молекулы холестерина регулируют её жёсткость. Таким образом,

текучесть мембраны определяется балансом между составляющими её фосфолипидами и холестерином.

Текучесть ухудшается, когда:

• доля холестерина в мембранах становится слишком большой;
• меняется липидный состав фосфолипидов;
• в клетке накапливаются продукты перекисного окисления липидов, которые повреждают мембрану.

Кроме того, текучесть зависит от соотношения жирных кислот в составе мембранных фосфолипидов. Высокая доля омега-3 улучшает текучесть, тогда как избыток омега-6 может её ухудшать. Поэтому

сбалансированное потребление омега-3 и омега-6 кислот важно для поддержания оптимальных свойств клеточных мембран.

Перекисное окисление липидов происходит в результате действия свободных радикалов на молекулы липидов, включая омега-3 кислоты. Этот процесс может приобретать характер цепной реакции, если его не остановить. Поэтому не только текучесть, но и целостность клеточных мембран напрямую зависит от эффективности работы антиоксидантной системы клетки (этой системе будет посвящена отдельная лекция).

Функции мембраны

Как мы смогли убедиться, клеточная мембрана устроена весьма сложно. Она не только отграничивает внутреннюю среду клетки и обеспечивает её целостность, но и выполняет целый ряд других функций: механическую, коммуникационную, транспортную, функцию генерации и проведения биопотенциалов. Рассмотрим каждую из них подробнее.

Механическая функция

Механическая функция мембраны заключается в обеспечении целостности клетки и её взаимодействия с другими клетками. Это происходит благодаря белкам клеточной адгезии, которые связывают клетки между собой, а также взаимодействию с межклеточным матриксом. Такие связи формируют клеточные конгломераты, которые служат основой для построения тканей организма.

Коммуникационная функция

Межклеточная коммуникация осуществляется преимущественно через сигнальные молекулы, такие как гормоны и цитокины. Эти молекулы взаимодействуют с рецепторами, расположенными на поверхности мембраны, что позволяет клеткам обмениваться информацией. Такой тип взаимодействия называется опосредованной коммуникацией.

Реже передача информации происходит через щелевые контакты — специализированные структуры, которые образуются в местах непосредственного соприкосновения мембран соседних клеток. Этот тип взаимодействия называют прямой коммуникацией.

Транспортная функция

Одна из ключевых функций мембраны — участие в обмене веществами между клеткой и внешней средой. Через мембрану в клетку поступают питательные вещества, ионы, вода и газы, а также выводятся продукты обмена. Благодаря этому в цитоплазме поддерживается стабильный уровень pH и необходимая концентрация ионов.

Мембрана обладает избирательной проницаемостью: одни вещества, например, кислород и углекислый газ, могут свободно проходить через неё, а для других, таких как ионы натрия или глюкоза, необходимы специальные механизмы, такие как ионные каналы, ионные насосы и транспортные белки. Это позволяет клетке поддерживать гомеостаз — постоянство её внутренней среды.

Функция генерации и проведения биопотенциалов

Важную роль в работе клетки играет способность мембраны генерировать и проводить биопотенциалы. Это возможно благодаря работе натрий-калиевых ионных насосов, которые поддерживают разницу в концентрации ионов натрия (Na⁺) и калия (K⁺) внутри и снаружи клетки. Концентрация Na⁺ внутри клетки примерно в 10 раз ниже, чем снаружи, а концентрация K⁺ — в 30 раз выше (эти значения могут варьироваться в зависимости от типа клетки). Это создаёт разность электрических потенциалов, известную как потенциал покоя.

Потенциал покоя особенно важен для возбудимых клеток, таких как нервные и мышечные, где он служит основой для генерации нервных импульсов и мышечных сокращений. В других клетках он участвует в транспорте веществ, регуляции клеточного цикла и других процессах, обеспечивая их нормальное функционирование.

Исключением являются эритроциты, которые не поддерживают потенциал покоя. Это связано с их специализацией на транспорте кислорода и углекислого газа, а также с отсутствием ядра и митохондрий. Поверхность эритроцитов заряжена отрицательно благодаря наличию сиаловых кислот в их гликокаликсе.

Таким образом, клеточная мембрана играет ключевую роль в жизнедеятельности клетки, обеспечивая её целостность, взаимодействие с окружающей средой и другими клетками, а также участвуя в важнейших физиологических процессах.

Цитоплазма клетки

Содержимое клетки, заключённое внутри клеточной мембраны, называется цитоплазмой. Она представляет собой сложную систему, состоящую из цитозоля (гиалоплазмы) и расположенных в нём цитоскелета и клеточных органелл. Цитоплазма обеспечивает целостность клетки и служит средой для протекания множества биохимических процессов.

Цитозоль

Цитозоль, или гиалоплазма, — это вязкий гелеобразный раствор, который занимает до половины объёма клетки. Основным компонентом цитозоля является вода (около 70–80%), в которой растворены белки, ионы, липиды, углеводы и другие соединения. Белки в цитозоле представлены преимущественно ферментами, то есть катализаторами биохимических реакций, которые ускоряют превращение одних веществ в другие. Благодаря высокой концентрации ферментов, цитозоль служит основной средой для метаболических процессов, таких как гликолиз, синтез аминокислот и нуклеотидов.

Цитозоль выполняет функцию внутренней среды клетки, объединяя все её структуры и обеспечивая их взаимодействие. Например, через цитозоль происходит транспорт веществ между органеллами, что необходимо для поддержания жизнедеятельности клетки.

Цитоскелет

Цитоскелет — своего рода опорно-двигательный аппарат клетки. Это динамическая сеть белковых волокон, которая пронизывает цитоплазму и не только поддерживает форму клетки, но и участвует в её изменении, обеспечивает её механическую устойчивость, а также отвечает за перемещение органелл и самой клетки.

Одним из основных компонентов цитоскелета является белок актин. Актиновые нити образуют сеть, которая взаимодействует с моторными белками, такими как миозин. Это взаимодействие позволяет клетке изменять свою форму, двигаться и перемещать внутренние структуры (органеллы). Например, в мышечных клетках актин и миозин обеспечивают сокращение, что лежит в основе движения мышц.

Способность многих клеток человеческого тела к самостоятельному перемещению играет важную роль в различных биологических процессах. Так, лейкоциты, двигаясь через ткани, находят и уничтожают патогены, что является важной частью иммунного ответа. Клетки соединительной ткани, такие как фибробласты, перемещаются в область повреждения, чтобы участвовать в заживлении ран. Движение клеток эндотелия необходимо для роста и развития кровеносных сосудов, и так далее.

Однако способность клеток к активному перемещению может иметь и негативные последствия. Например, раковые клетки, приобретая способность к миграции, могут распространяться по организму, образуя метастазы. Это происходит благодаря изменениям в структуре цитоскелета, которые позволяют опухолевым клеткам преодолевать межклеточные барьеры.

Клеточные органеллы

Клеточные органеллы — это специализированные структуры, выполняющие функции, аналогичные органам в многоклеточном организме. Они делятся на мембранные (окружённые мембраной, которая по строению аналогична клеточной) и безмембранные.

Органеллы объединяются в функциональные аппараты, каждый из которых отвечает за определённые процессы в клетке. Таких аппарата четыре:

• аппарат внутриклеточного переваривания,
• синтетический аппарат,
• энергетический аппарат,
• клеточное ядро.

Аппарат внутриклеточного переваривания

Обеспечивает расщепление макромолекул и удаление ненужных или повреждённых компонентов клетки. Он включает два основных типа органелл: эндосомы и лизосомы.

Эндосомы образуются в результате эндоцитоза — процесса захвата клеткой внешнего материала. При этом фрагмент наружной клеточной мембраны окружает захваченные частицы, формируя пузырёк, который затем сливается с лизосомами.

Лизосомы содержат ферменты, которые участвуют не только в переваривании поступающих в клетку веществ, но и в процессе аутофагии — уничтожении старых или повреждённых клеточных структур. Некоторые лизосомы содержат антиоксидантные ферменты, которые нейтрализуют свободные радикалы, защищая клетку от окислительного стресса. В определённых типах клеток лизосомы растворяют структуры внеклеточного матрикса. Например, в остеокластах они растворяют костную ткань, участвуя в её ремоделировании.

Синтетический аппарат

Отвечает за синтез и модификацию различных веществ. К нему относятся рибосомы, эндоплазматический ретикулум (ЭПР) и комплекс Гольджи.

Рибосомы — безмембранные органеллы, состоящие из РНК и белков. Они отвечают за синтез белков, используя информацию, закодированную в мРНК. Этот процесс называется трансляцией и является ключевым этапом реализации генетической информации.

Эндоплазматический ретикулум — сеть мембранных канальцев и полостей, которая делится на два типа: гранулярный (шероховатый) и агранулярный (гладкий). Гранулярный ретикулум покрыт рибосомами и участвует в синтезе белков, а гладкий отвечает за синтез липидов, детоксикацию и хранение ионов кальция.

Комплекс Гольджи — это стопка мембранных мешочков, которые модифицируют, сортируют и транспортируют белки и липиды, синтезированные в эндоплазматическом ретикулуме. Комплекс Гольджи также участвует в формировании лизосом и секреции веществ за пределы клетки.

Энергетический аппарат

Представлен митохондриями — органеллами, которые часто называют «энергетическими станциями» клетки. Число митохондрий в клетке может исчисляться тысячами, а их общий объём может достигать до четверти её объёма.

Митохондрии производят АТФ — универсальный источник энергии для клеточных процессов. Однако их функции не ограничиваются производством энергии. Так, митохондрии участвуют в синтезе стероидных гормонов, контроле внутриклеточной концентрации Ca2+ и некоторых других важных процессах.

Митохондрии окружены двумя мембранами: наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует складки (кристы), на которых происходят реакции клеточного дыхания и собственно синтез АТФ. Внутреннее пространство митохондрий содержит ДНК, рибосомы и ферменты, необходимые для производства АТФ.

Клеточное дыхание — это процесс окисления углеводов, жиров и аминокислот до углекислого газа и воды. В результате выделяется энергия, часть которой рассеивается в виде тепла, а часть запасается в форме высокоэнергетических связей молекул АТФ. Подробно процесс клеточного дыхания мы рассмотрим в следующей лекции.

Митохондриальный геном. Митохондрии имеют собственную ДНК, отличающуюся от ДНК клеточного ядра. Митохондриальный геном обеспечивает «параллельное наследование», которое происходит независимо от передачи наследственной информации, заключённой в ядре клетки. Митохондриальная ДНК передаётся только по материнской линии, не подчиняется классическим законам наследования, а её биологическая роль до сих пор изучена слабо.

Автономность. Уникальной особенностью митохондрий является беспрецедентно высокая степень их автономности. Эти органеллы фактически живут внутри клетки своей собственной жизнью, хотя с остальными органеллами у них налажена тесная связь. По существующим сегодня представлениям, некогда древнейшие одноклеточные археи поглотили клетки пурпурных фотосинтезирующих бактерий, и те, приспосабливаясь к избытку кислорода, освоили аэробное дыхание. Так в процессе эволюции возникли митохондрии.

Автономность митохондрий прежде всего реализуется в их способности к самовоспроизведению. Так,

при возрастании потребности клетки в энергии митохондрии начинают быстро и активно делиться и увеличивать своё количество.

Известно, что больше всего энергии в организме человека потребляют мышцы и головной мозг, а также печень в силу её детоксикационной функции. Соответственно, к росту количества митохондрий ведёт регулярная и достаточная высокая физическая активность с одной стороны, и постоянная умственная работа, требующая создания новых нейронных связей — с другой.

Здесь важно не путать причину со следствием: количество митохондрий возрастает именно в ответ на энергозатраты, но не наоборот. В рекламах некоторых биодобавок (например, ресвератрола, PQQ) иногда встречается утверждение, что вещество сделает вас более энергичным за счёт того, что увеличит количество митохондрий. Действительно, такие вещества могут при определённых условиях способствовать делению митохондрий в клетках, однако этими условиями как раз и являются возрастающие энергозатраты. Без этого количество митохондрий увеличиваться не будет, поскольку в этом нет никакого биологического смысла.

Клеточное ядро

Ядро — своего рода «центр управления» клеткой, где хранится и обрабатывается генетическая информация. Оно окружено двойной мембраной, которая защищает ДНК и регулирует обмен веществами между ядром и цитоплазмой.

Большинство клеток человеческого организма содержат одно ядро, однако встречаются и двуядерные клетки (например, часть клеток сердечной мышцы), а также безъядерные (например, эритроциты).

Ядро отграничено от цитоплазмы двумя мембранами. Внутри находится ядерный матрикс — гелеобразная среда, в которой расположены хромосомы и специфические образования — ядрышки, участвующие в формировании рибосом.

Хромосомы. Каждая хромосома состоит из одной длинной, плотно упакованной молекулы (нити) ДНК. Нить ДНК представляет собой цепочку из четырёх нуклеотидов, содержащих одно из азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). Нуклеотиды последовательно располагаются друг за другом в различных комбинациях, подобно бусинам на нитке. Определённые участки таких последовательностей, состоящие из нескольких нуклеотидов, называются гены.

Гены — это участки ДНК, содержащие инструкции для синтеза белков. Генетический код можно представить в виде «языка», алфавит которого состоит из четырёх «букв», то есть соответствующих нуклеотидов — А, Г, Ц и Т. Эти «буквы» комбинируются в триплеты — трёхбуквенные «морфемы» («приставки», «корни» и «суффиксы»), например, АГЦ, ААТ, ЦТЦ и т.д. Последовательности таких «морфем» составляют «слова», то есть гены. В каждом таком «слове» (гене) зашифрована инструкция для синтеза того или иного белка.

Эти инструкции считывают специальные ферменты, и на их основе синтезируют молекулы РНК — данный процесс называется транскрипция. Далее молекулы РНК покидают ядро и перемещаются в рибосомы, где на их основе происходит синтез белковой молекулы — этот процесс носит название трансляция.

В генах закодирован план построения структурных белков клетки и ферментов, контролирующих все клеточные процессы. Также гены управляют самовоспроизведением и делением клетки, программируют её старение и гибель.

В человеческом организме насчитывается 20-30 тысяч генов. Около 99% из них одинаковы у всех людей, и различается лишь около 1% — именно он придаёт каждому организму уникальные особенности.

Мы рассмотрели общий план строения клетки. В следующей лекции поговорим о клеточных функциях и жизненном цикле.

Ключевые тезисы

• Главной целью клетки как системы является хранение, обработка и реализация генетической информации. Для этого клетка производит энергию, осуществляет обмен веществ и проходит определённый жизненный цикл, включая рост, деление и, в некоторых случаях, гибель.
• Внешней средой для клетки являются межклеточный матрикс, другие клетки, а также бактерии и вирусы, которые могут попадать в межклеточное пространство. Взаимодействие с внешней средой необходимо для поддержания гомеостаза и выполнения клеткой её функций.
• Клетка состоит из наружной мембраны и цитоплазмы. Цитоплазма включает цитозоль (жидкую часть), цитоскелет (опорную структуру) и клеточные органеллы (специализированные структуры, выполняющие определённые функции).
• Клеточная мембрана выполняет несколько ключевых функций: поддержание целостности клетки, формирование электрического потенциала, обеспечение обмена веществом и информацией между клеткой и внешней средой..
• Клеточная мембрана представляет собой жидкостную структуру, состоящую из двойного слоя липидов (билипидного слоя). Основу мембраны составляют фосфолипиды, в которые встроены молекулы холестерина и белки.
• Мембрана избирательно проницаема: одни вещества могут свободно проходить через неё, другие — только с помощью транспортных белков.
• Над поверхностью мембраны находится гликокаликс — углеводная оболочка, которая выполняет роль «визитной карточки» клетки. Он участвует в распознавании клеток, межклеточной коммуникации и защите мембраны от повреждений.
• Белки, расположенные в мембране, способны перемещаться в её плоскости, «плавая» в билипидном слое как в жидкости. Эффективность этого процесса определяется текучестью мембраны. От параметров текучести зависит, насколько эффективно мембрана выполняет свои функции.
• Текучесть мембраны определяется балансом между составляющими её фосфолипидами и холестерином. Одна из биологических ролей холестерина как раз и заключается в обеспечении нормальной функции клеточных мембран.
• Текучесть мембраны также зависит от жирноксилотного состава фосфолипидов, она возрастает с увеличением содержания в них омега-3 кислот. Поэтому достаточное количество омега-3 в рационе необходимо для поддержания оптимальных свойств мембран всех клеток организма.
• Не только текучесть, но и сама целостность клеточных мембран зависит от эффективности работы антиоксидантной системы клетки.
• Клетки взаимодействуют друг с другом с помощью сигнальных молекул и мембранных рецепторов. Эти механизмы позволяют клеткам координировать свои действия и реагировать на изменения внешней среды.
• Клетка поддерживает электрический потенциал благодаря работе натрий-калиевых насосов, которые активно транспортируют ионы через мембрану. Это создаёт разность потенциалов, необходимую для передачи сигналов и других клеточных процессов.
• Внутреннее пространство клетки заполнено цитозолем, в котором располагается цитоскелет и клеточные органеллы.
• Цитоскелет представляет собой «опорно-двигательный аппарат» клетки, построенный из белковых структур. Он поддерживает форму клетки, обеспечивает изменение этой формы и перемещение органелл внутри клетки. Благодаря белковым структурам цитоскелета клетки способны самостоятельно перемещаться, что играет важную роль в иммунных реакциях и в процессах регенерации тканей.
• Энергетический аппарат клетки представлен митохондриями. В них происходит процесс клеточного дыхания, в результате которого запасается энергия в форме высокоэнергетических связей молекул АТФ.
• При возрастании потребности клетки в энергии митохондрии начинают быстро и активно делиться и увеличивать своё количество.
• Кроме энергетической, митохондрии выполняют ряд других функций, одна из которых связана с передачей митохондриального генома в ряду поколений. Этот геном наследуется параллельно и независимо от генетического материала ядра клетки, передаётся только по материнской линии, а его биологическая роль изучена мало.
• Ядро — это центр управления клеткой, где хранится и обрабатывается генетическая информация. Оно содержит хромосомы, состоящие из ДНК, которая кодирует гены.
• Ген — это участок ДНК, в котором зашифрована инструкция для синтеза того или иного белка. В генах закодирован план построения структурных белков и ферментов, контролирующих все клеточные процессы. Также гены управляют самовоспроизведением и делением клетки, программируют её старение и гибель.
• Генетический код — это система, с помощью которой информация, закодированная в ДНК, преобразуется в белки. Гены определяют не только структуру и функции клетки, но и её уникальные особенности.
• В человеческом организме насчитывается 20-30 тысяч генов. Около 99% из них одинаковы у всех людей, и различается лишь около 1% — именно он придаёт каждому организму уникальные особенности.