Життєдіяльність клітини

Як відомо в основі процесів життєдіяльності клітин і організмів в цілому лежить обмін речовин. Він відбувається у самих клітинах та між ними і навколишнім середовищем. В багатоклітинних організмах клітини є складовими частинами цілого і їх життєдіяльність підпоря-кована вищим регуляторним системам цілісного організму. Такими регуляторними системами є нервова система та залози внутрішньої секреції.

Обмін речовин - це процес їх перетворення, який забезпечує са-мооновлення і функціонування клітини. У процесі обміну речовин в клітини надходять органічні і неорганічні сполуки, які зазнають різ-них перетворень (гідроліз, синтез, окислення, переамінування, віднов-лення тощо). Внаслідок цього їх проміжні та кінцеві сполуки входять до складу структур клітини або продуктів, які синтезуються. Кінцеві продукти обміну видаляються з клітини. Перетворення речовин від-бувається шляхом хімічних реакцій, які регулюються ферментами. Останні знаходяться на мембранах органел, де утворюють фермента-тивні системи. Регуляція цих систем здійснюється гормонами, а також

В.П. Новак, Ю.П. Бичков, М.Ю. Пилипенко Цитологія, гістологія, ембріологія

продуктами, синтезованими в процесі реакцій за принципом зворот-нього зв'язку.

Таким чином обмін речовин клітини складається з трьох етапів:

1) Надходження речовин у клітину.

2) Перетворення речовин в процесі внутрішньоклітинного обміну.

3) Виведення продуктів обміну.

Надходження речовин в клітину відбувається шляхом ендоцитозу. Ці речовини у вигляді фагоцитарних і піноцитозних пухирців контак-тують з лізосомами і утворюють травні лізосоми. Ферменти лізосом розчеплюють їх до простих складників, які потрапляють в гіалоплазму і вступають у внутрішньоклітинний обмін. Енергія для цього обміну надходить з мітохондрій у вигляді АТФ. Не використані продукти об-міну виводяться крізь плазмолему шляхом екзоцитозу.

Синтез білка відбувається в три етапи. Перед цим проходить про-цес транскрипції (матричного синтезу). Внаслідок цього на ДНК син-тезується інформаційна РНК (іРНК) та транспортна РНК (тРНК). Синтезовані іРНК та тРНК з ядра надходять в цитоплазму, де ІРНК з'єднується з меншою субодиницею рибосом.

На першому етапі відбувається сполучення амінокислот з АТФ. Активовані амінокислоти з'єднуються тільки з своєю тРНК. Тран-спортна РНК це молекула, на кінці якої знаходиться антикодон (три-плет - ділянка з трьох азотистих основ). Антикодон комплементраний певному кодону ІРНК.

На другому етапі тРНК переносить активовані амінокислоти до рибосом і прекріплюється до великої субодиниці рибосоми. Антикодон тРНК приєднується до кодону ІРНК за правилом комплементарності. Після цього активована амінокислота вступає до складу поліпептид-ного ланцюжка, а тРНК втрачає зв'язок з рибосомою. Остання знову потрапляє в гіалоплазму і сполучається з наступною амінокислотою. Таким чином до ІРНК в певній послідовності приєднуються всі аміно-кислоти і утворюють молекулу білка.

На третьому етапі молекули білка від'єднуються від ІРНК і по-трапляють у порожнини цистерн ендоплазматичної сітки або в гіало-плазму.

Життєдіяльність клітин проявляється не тільки в здатності до обміну речовин та їх самооновленні, але й у рості, подразливості, русі, самовідтворенні, старінні та смерті.

Розділ 1

Основи загальної цитології

Ріспг клітини відбувається лише в інтерфазі мітозу. При цьому пла-стичний обмін переважає над енергетичним. Наприкінці інтерфази клітина досягає оптимальних розмірів, який визначається ядерно-ци-топлазматичним співвідношенням. В клітині активізуються процеси ендоцитозу, у цитоплазмі зростає кількість органел.

Розміри клітин не залежать від розмірів організму. Найбільші роз-міри соматичних клітин мають земноводні, середні-ссавці, малі у пта-хів та риб.

Рух клітин - проявляється в двох процесах: у внутрішньоклітин-ному та у навколишньому середовищі. Перший - це рух цитоплазми, ядра, органел, включень тощо. Прикладом такого руху може бути пере-міщення травних вакуолей, піноцитозних пухирців, а також перегру-пування і розходження хромосом під час мітозу

Рух клітин у навколишньому середовищі під впливом відповід-них чинників називається таксисом. Залежно від особливостей цих чинників розрізняють: хемотаксис - рух у напрямку до певних хіміч-них речовин, або від них; реотаксис - рух проти течії рідини; та тиг-мотаксис - рух в напрямку тіла, що вступило в контакт з клітиною, або від нього.

У лейкоцитів і макрофагів утворюються цитоплазматичні ніжки, які містять скоротливий апарат клітини у формі актинових і міозино-вих мікрофіламентів. Хвостовий відділ сперматозоїда забезпечує по-ступальний рух по реотаксису.

Значну роль в організмі відіграє м'язове скорочення, яке забезпе-чує всю сукупність рухових процесів тварин.

Подразливість клітин - це властивість реагувати на дію подразни-ків навколишнього середовища.

Жива клітина постійно перебуває в безперервній взаємодії із зов-нішнім середовищем і здатна реагувати на дію його різних факторів — температуру, звук, променеву енергію, електричний струм, механічні дії тощо. Цю універсальну властивість живих клітин називають по-дразливістю.

Відповідна реакція клітини на дію того чи іншого подразнення є комплексною і проявляється зміною її біохімічних, фізико-хімічних, морфологічних та фізіологічних властивостей. Таким чином, реакція на подразнення поєднана з витратою енергії, тобто посиленням об-міну речовин.

В.П. Новак, Ю.П. Бичков, М.Ю. Пилипенко Цитологія, гістологія, ембріологія

Процес подразливості проходить в три етапи:

1) Дія подразника (фізичного чи хімічного) на клітину;

2) Перехід клітини в збуджений стан;

3) Відповідь клітини на дію подразника;

Перехід клітини під дією подразника проявляється реакцією збу-дження. Збудження починається в плазмолемі, тому хцо вона перша зазнає дії подразника. Вважається, що зовні клітин іонів №⁺ в 10 ра-зів більше, ніж в цитоплазмі, однак концентрація іонів К⁺ у клітині в 30 раз вища, ніж за її межами. Під дією подразника проникність плаз-молеми для іонів №⁺ збільшується, іони №⁺ вступають у клітину, в той час іони К⁺, адсорбовані в цитоплазмі, звільняються і виходять із клітини. Внаслідок цього відбувається деполяризація мембрани, що є першою ознакою збудження клітини і пусковим механізмом для на-ступного етапу реакції клітини.

Відповідь клітини на дію подразника проявляється по різному. Так у сполучній тканині відбувається місцева зміна обміну речовин, у зало-зистому епітелії посилюється виділення секрету, у м'язовій тканині на-стає скорочення, у нервових клітинах генерується нервовий імпульс.

Залежно від сили подразника і тривалості його дії розрізняють три типи подразливості: нормальну, паранекротичну і некротичну. Нормаль-на подразливість проявляється в тому, що сила подразника не виходить за межі, властиві середовищу, що оточує клітину. За цієї подразливості клітина функціонує нормально без атипових змін в її структурах.

У разі тривалої дії сильного подразника клітина переходить в па-ранекротичний (від лат. -рага - біля, песгозіз — відмирання) стан. При цьому нормальне функціонування її порушується, іонна рівновага різ-ко змінюється. Мітохондрії набрякають, заокруглюються, втрачають гребні і перетворюються у міхурці, які пізніше руйнуються, порушу-ється клітинне дихання. Клітина вимушена одержувати енергію за рахунок гліколізу який призводить до нагромадження недоокислених продуктів (молочної кислоти). Внаслідок цього у клітини настає аци-доз, що, в свою чергу, позначається на колоїдному стані цитоплазми, зменшується дисперсність колоїдних часток, останні зміщуються у ви-гляді білкових гранул, тобто виникає зерниста дистрофія. Це створює умови для активації ферменту кислот, фосфатази та ін. Вони перетрав-люють власні білки, настає протеоліз, порушується структурна орга-нізація клітини. Розпад білків супроводжується утворенням аміаку,

Розділ 1

Основи загальної цитології

який шкідливо впливає на клітину. Внаслідок нагромадження в клі-тині води виникає «каламутне набрякання» — складний негативний стан, який називають паранекрозом. Наслідком останнього буде або повернення до норми, або смерть. Поняття про паранекроз створене Д.Н. Насоновим. Все це призводить до порушення нормальної життє-діяльності клітин, які опиняються на межі загибелі.

Некротична подразливість характеризується тим, що сила подразни-ка настільки велика, що в клітині настають незворотні зміни і вона гине.

Старіння і смерть клітин. Клітини багатоклітинних організмів по-стійно піддаються дії різноманітних чинників навколишнього серед-овища, які викликають у них структурні та метаболічні зміни. 3 віком в клітині накопичуються продукти обміну, які змінюють стабільність її внутрішнього середовища. Внаслідок чого вона втрачає здатність до біосинтезу, зношується, старіє і гине.

У старіючих клітинах змінюються фізико-хімічні властивості про-топлазми, що проявляється зниженням здатності їх колоїдів зв'язу-вати воду, появою довгоіснуючих метаболічно не активних макромо-лекул органічних речовин. В клітинах збільшуеться кількість ліпідів, холестерину і включень, зменшуеться кількість білка і глікогену, хро-матин ядра перебуває переважно у вигляді гетерохроматину. У лізосом руйнуються мембрани, тому їх ферменти потрапляють в гіалоплазму і здійснюють процес автолізу - самоперетравлення і клітина гине.