Борис Сергеев - Я познаю мир. Биология

Позже эти молекулы перемещаются во второй, третий и так далее мешочки стопки. При этом они достраиваются и дорабатываются, сортируются и «упаковываются» в новые пузырькй. В конце концов от aппарата Гольджи отделяются лизосомы или другие мембранные пузырьки — содержимое их может быть различным. Вещества, предназначенные для использования вне клетки, транспортируются в этом пузырьке к клеточной мембране и выбрасываются из клетки. Происходит это очень просто — пузырек сливается с мембраной, его мембрана становится частью мембраны клетки, а содержимое остается «за бортом».

Так из клетки выводятся образованные ею молекулы гормонов, капельки молока, слизи, межклеточное вещество кости, хряща и зубная эмаль, вырабатываемые клетками соответствующих тканей.

Все живые клетки (кроме бактерий) содержат очень важные органеллы — митохондрии, которые можно образно назвать «энергетическими станциями» клетки. Их может быть совсем немного, всего несколько штук, но существуют клетки, которые содержат свыше 1000 митохондрий. Эти миниатюрные тельца имеют различную форму — от щариков до нитей и палочек. Как и хлоропласты, митохондрии покрыты двойной мембраной. Наружная мембрана митохондрий гладкая, а внутренняя имеет множество складок, разделяющих полость митохондрий неполными перегородками. Эти складки во много раз увеличивают поверхность мембраны, ведь именно на ней «сидят» ферменты, осуществляющие важнейшие химические реакции. Помните, в хлоропластах ферменты также располагались на внутренней мембране, упакованной для увеличения поверхности в стопки мешочков — граны?

А вот функция митохондрий, по строению похожих на хлоропласты, прямо противоположная. Если хлоропласты синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды, затрачивая энергию (света) и выделяя кислород, то митохондрии, наоборот, «сжигают» органические вещества, то есть фактически осуществляют обратную реакцию: тратят кислород, выделяют углекислый газ и воду и — самое главное — получают энергию.

Полученная в результате окисления энергия запасается в молекулах особого вещества, которое сокращенно называется АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Это вещество можно назвать стандартной «батарейкой», от которой могут работать все «приборы», все органеллы клетки.

Молекулы АТФ выходят из митохондрий и переносятся ко всем органе л лам клетки, работа которых связана с затратой энергии. Митохондрии каким — то образом передвигаются в цитоплазме и обычно сосредотачиваются в той части клетки, где в этот момент идет особенно интенсивная работа. Естественно, число митохондрий в клетке также прямо пропор* ционально интенсивности выполняемой ею работы. Особенно много митохондрий в клетках мышц.

Химерой древние греки называли мифическое чудовище с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом дракона. Биологи называют химерами любые организмы или клетки, составленные из частей разных организмов. Обычно химерные организмы получают в лаборатории для различных генетических экспериментов, но оказалось, что химерами являются клетки абсолютно всех ядерных организмов — растений, животных и грибов!

Началось это удивительнейшее открытие XX века с обнаружения в митохондриях и хлоропластах, очень похожих друг на друга органеллах, кольцевой ДНК. Кроме того, митохондрии и хлоропласты, как выяснилось, размножаются делением и при этом их ДНК, как и положено при делении, удваивается. Это было и само по себе удивительно — зачем отдельным органеллам своя генетическая информация? Но еще удивительнее было то, что кольцевая ДНК свойственна безъядерным клеткам бактерий, а у ядерных организмов ДНК всегда линейная. Мало того, белки, поддерживающие структуру ДНК, в митохондриях и хлоропластах оказались аналогичные именно бактериальным, а не животным или растительным белкам. У ученых не осталось сомнений — в органеллах клеток ядерных организмов содержится бактериальная ДНК! Как она туда попала?

На этом чудеса не, закончились. Ученым уже было известно, что не только ДНК, но и рибосомы бактерий и ядерных организмов отличаются друг от друга по своему строению. Так вот, в митохондриях и хлоропластах тоже обнаружили их собственные рибосомы. Вы, наверное, уже догадываетесь, какого типа были эти рибосомы? Конечно, бактериального!

Анализ белков внутренней и внешней мембран этих загадочных органелл показал, что наружная мембрана их является, в сущности, продолжением мембраны ЭПС, а вот внутренняя — не что иное, как наружная (и единственная, у бактерий нет внутренних мембран) мембрана клетки бактерии.

Разгадка может показаться нам, живущим в XXI веке, простой, но она была настолько невероятной, что ученые долго не могли поверить собственным гипотезам. Да, в состав клеток ядерных организмов входят клетки бактерий!

Видимо, когда — то давным — давно первые ядерныё организмы питались подобно современным амебам — захватывая ложноножками бактерий и переваривая их внутри клеток. И вот однажды случилось так, что клетка поглотила бактерию, но переварить ее не смогла или не «захотела», а поставила себе на службу. По — видимому, первые ядерные организмы еще не умели полностью окислять сахара до углекислого газа и воды (подробнее о способах биологического окисления вы можете прочитать на с. 370), пользуясь только брожением, а какие — то бактерии уже «изобрели» такой способ получения энергии. Ничего удивительного в этом нет — бактерии, отставая от животных и растений в области построения многоклеточных организмов, намного опережают их в биохимической изобретательности. Какие только химические реакции не умеют осуществлять бактерии!

Бактерии, умеющие окислять сахара до конца, извлекая из них максимум энергии, оказались очень полезными для клеток ядерных организмов, а те в обмен на эту услугу предоставили им «и стол и кров». Получился симбиоз — взаимовыгодное сожительство различных организмов. За миллионы лет, прошедшие с момента заключения этого союза, бактерии, ставшие теперь митохондриями, постепенно утеряли часть своей самостоятельности: теперь только около 30 % нужных им белков они синтезируют сами, а остальное — получают от клетки — хозяина.