Алексей Целлариус - Нескучная биология

Ядро, как и прочие органеллы, «плавает» в цитоплазме. Собственно, цитоплазма – это водный раствор различных веществ – солей, сахаров, аминокислот, нуклеотидов, ферментов и всего прочего хозяйства биохимической кухни. У многих типов клеток в цитоплазме существуют разно-образные течения, как течения в океане. Называется эта штука циклозом . В растворе цитоплазмы происходит и синтез некоторых соединений – нуклеотидов, жирных кислот, некоторых аминокислот.

Ядро окружают выросты наружной ядерной мембраны, образующие сложную систему сообщающихся каналов и сплющенных полостей – эндоплазматическая сеть. Именно в ней идет синтез липидов и синтезируются вещества, которые клетка выделяет наружу, в частности, пищеварительные ферменты, защитные вещества, гормоны.

Однако эндоплазматическая сеть не доводит транспортировку до конца. Доставка непосредственно на место осуществляется аппаратом Гольджи, еще одним типом клеточных органелл. Аппарат Гольджи – это стопка плоских выгнутых мембранных мешочков – цистерн. Выпуклой стороной стопка обращена к ядру. Ближняя к ядру цистерна образуется из сливающихся друг с другом мембранных пузырьков, отделяющихся от эндоплазматической сети. Образовавшаяся цис-терна медленно движется прочь от ядра, а на ее месте формируется следующая. На противоположном конце стопки крайняя цистерна тем временем снова распадается на пузырьки, которые направляются к тем или иным органеллам или к цитоплазматической мембране. Так что стопка постоянно наращивается на одном конце и «тает» на другом. Задача этого аппарата – доводка поступающих в него веществ до нужной потребителю кондиции и доставка потребителям. В частности, он преобразует прицепленные к белкам в эндоплазматической сети коротенькие углеводные цепочки.

В цитоплазме расположены еще и лизосомы– мембранные пузырьки, содержащий комплекс пищеварительных ферментов. Это мины замедленного действия. Стоит им лопнуть, как содержимое клетки будет благополучно переварено. Так и случается, когда клетка гибнет, отжив свое. Почему лизосомы лопаются только тогда, а не раньше, и как мембрана удерживает ферменты – спросите чего полегче. Процесс, когда клетка переваривает сама себя называется автолизом . Автолиз имеет место, кстати, не только в случае гибели клетки. В некоторых ситуациях клетки определенных частей тела по сигналу из центра кончают жизнь самоубийством. Например, когда необходимо рассосаться хвосту головастика, превращающегося в лягушку. Но это все экстраординарные события. Рутинная работа лизосом носит совсем не смертоносный характер. Они обеспечивают внутриклеточное пищеварение и уничтожают отработавших свое органелл, в первую очередь митохондрий. Эта штука называется автофагией. Когда срок службы митохондрии подходит к концу, клетка окружает ее мембраной. К образовавшейся автофагической вакуоли приближается лизосома, сливается с ней, и митохондрии приходит конец. Ну и, наконец, лизосомы могут транспортировать ферменты «на экспорт», для растворения соседних клеток.

И, наконец, ответим на вопрос, который у вас, наверное, уже вертится на языке – а каким образом все эти лизосомы и вакуоли передвигаются в цитоплазме туда, куда надо? Лапками гребут, что ли? Нет, конечно. Для перемещения органелл в эукариотической клетке есть специальные приспособления – микротрубочки. Это действительно трубочки, образованные из спирально упакованных молекул особого белка. Видны они только в электронный микроскоп. Эти трубочки образуют внутри клетки сеть, густую вокруг ядра и редеющую в периферических участках цитоплазмы. Эта сеть играет, в частности, роль скелета и «удерживают» определенную форму клетки. Если сеть нарушить (цитологи способны и на такой изощренный фокус), клетка приобретает шаровидную форму. Ну и, кроме того, сеть микротрубочек таскает органеллы из одного места в другое. Как она это делает – одному Богу известно, но если ее нарушить – перемещения прекращаются. Кроме того, из микротрубочек формируются так называемые базальные тельца, лежащие в основании ресничек и жгутиков – органов движения эукариотической клетки. Сами эти реснички и жгутики тоже состоят из пучка микротрубочек. И в этом их отличие от жгутика прокариот, который, если вы помните, состоит из жесткой белковой нити и работает по принципу электромотора.

Первое царство домена эукариот – это царство протист. Некогда в царство протист согнали всех одноклеточных, включая прокариот. Потом прокариот отделили и стали ломать голову, что делать с теми существами, которые в царстве остались. Беда заключалась в том, что провести пусть не совсем четкую, но хоть какую-то мало мальски определенную границу между протистами и другими царствами домена эвкарий не удавалось. Это только кажется, что все так просто – протисты одноклеточные, а все прочие многоклеточные. На самом деле между теми и другими существует масса переходных форм, от простых колоний, состоящих из пары десятков совершенно одинаковых клеток, до весьма сложных образований, включающих сотни и тысячи клеток, выполняющих разную работу.

Смутное время в домене эвкарий продолжалось до самого недавнего времени, до тех пор, пока в царство протист не депортировали множество подданных высших царств, которые не обладали хорошо выраженными тканями. Ткань – это группа специализированных клеток, одного типа или разных, выполняющая определенную работу – например, обеспечивающих перенос питательных веществ, или дающих опору и защиту телу или отдельным органам (соединительная ткань), или обеспечивающие движение (мышечная ткань) и так далее. Было принято решение: все эукариоты, не обладающие тканями – протисты. Когда депортация была завершена, границы стали гораздо более четкими, а пограничные конфликты в среде биологов пошли на убыль. Хотя сейчас все возвращается на круги своя, на основании данных о строении клеток, белков и хромосом система царств активно пересматривается. Но мы пока в эти новшества вдаваться не будем.

Хотя, надо сказать, что и в старой системе все далеко не так просто. Биология имеет дело с объектами, которые эволюционируют, изменяются, причем медленно и постепенно. И провести грань между «уже тканью» и «еще не тканью» бывает невозможно. Например, некоторые водоросли обладают системой клеток, очень похожей на проводящую ткань растений.