Клеточные структуры. 
Концепции современного естествознания

Клетка обособляется от внешней среды оболочкой, которая обеспечивает взаимосвязь клетки с ее окружением. Такая взаимосвязь обеспечивается посредством обмена веществом, энергией и информацией между клеткой и окружающей средой. Клетки, выделенные из различных тканей живых организмов и помещенные в специальную питательную среду, могут расти и размножаться, что широко используется в исследовательских и прикладных целях.

В процессе биогенеза вначале образовались прокариоты, а затем эукариоты. Все клетки эукариот состоят из трех основных частей:

• • плазматической мембраны, контролирующей переход вещества из окружающей среды в клетку и обратно;
• • цитоплазмы — полужидкой коллоидной системы с находящимися в ней органоидами;
• • клеточного ядра с носителями генетической информации.

Обычно растительные клетки окружены оболочкой. Окружающая клетку плазматическая мембрана обладает избирательной проницаемостью, что позволяет ей поддерживать необходимую концентрацию солей, сахаров, аминокислот и других продуктов обмена веществ. При повреждении мембраны клетка сразу гибнет, хотя без некоторых других структурных элементов ее жизнь может продолжаться.

Внутри мембраны находится цитоплазма — водный раствор солей с растворимыми ферментами и другими веществами. В цитоплазме располагаются разнообразные органеллы — маленькие органы клетки, например митохондрии — мешковидные образования с дыхательными ферментами. Это энергетические станции клетки; их основная функция — окисление органических соединений и использование энергии, освобождающейся при их распаде, для дальнейшего синтеза необходимых веществ. Рибосомы, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты (РНК), принимают участие в биосинтезе белка.

Все жизнеспособные клетки, за исключением бактерий, содержат ядро, в котором находятся хромосомы — длинные нитевидные тельца, состоящие из ДНК и присоединенного к ней белка. Например, соматическая клетка человека имеет 23 пары хромосом, а шимпанзе — 24.

Клетки прокариот лишены клеточных ядер, имеют относительно небольшие размеры. Их молекулы ДНК не окружены ядерной мембраной и не организованы в хромосомы. Деление прокариот происходит без митоза, а наследование признаков основано на передаче ДНК дочерним клеткам. Предполагается, что именно прокариоты были первыми организмами, появившимися на Земле около 3,5 млрд лет назад.

В клетках эукариот содержатся митохондрии — особые органеллы, в которых происходят процессы окисления. В клетках растений, помимо митохондрий, есть хлоропласты, способные к фотосинтезу, в результате которого из углекислого газа и воды образуются органические вещества. На основе того, что хлоропласты и митохондрии очень похожи на некоторые бактерии, способные к фотосинтезу, российский биолог К. С. Мережковский (1855—1921) в 1910 г. высказал предположение: хлоропласты и митохондрии произошли от свободноживущих бактерий, проникших в прокариотную клетку. Вначале они были внутриклеточными паразитами, однако в ходе эволюции оказались полезными для клетки-хозяина, вследствие чего постепенно превратились в хлоропласты и митохондрии. Несмотря на относительную простоту организации, безъядерные клетки способны выполнять все свойственные типичным клеткам функции, включая обмен веществ, поддержание гомеостаза и т. п.