Функции клетки

Клетка, являясь структурной и функциональной единицей живых ор­ганизмов, обладает всеми признака­ми живой материи. Это обмен ве­ществ, способность реагировать на внешние воздействия (раздражи­мость), возбудимость, рост, размно­жение (способность к воспроизведе­нию и передаче генетической инфор­мации), регенерация (восстановле­ние), приспособление (адаптация).

Обмен веществ. Живая клетка по­стоянно поглощает вещества из ок­ружающей среды и выделяет в ок­ружающую среду продукты жизне­деятельности. Обмен веществ (мета­болизм) – это совокупность анаболических и катаболических реакций, протекающих в клетке.

Анаболические реакции (ассими­ляция) – это синтез крупных моле­кул из более мелких и простых. Для этих процессов необходима затрата энергии. Из веществ, поступающих в клетку (глюкозы, аминокислот, органических кислот и нуклеотидов), синтезируются белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Из них формируется тело клетки, ее мемб­раны, органоиды.

Таким образом, вещества, посту­пившие в клетку, участвуют в процессах биосинтеза. Биосинтез – это процесс образования биологических структур – белков, жиров и углево­дов из более простых веществ. В про­цессе биосинтеза образуются веще­ства, свойственные определенным клеткам организма. Например, в клетках мышц синтезируются белки, обеспечивающие их сокращение. Ре­акции синтеза особенно интенсивно идут в молодых, растущих клетках.

Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических соединений. В результате об­разуются вещества более простого строения (вода, углекислый газ, мо­чевина и т. д.). Большая часть реак­ций распада идет с участием кис­лорода и освобождением энергии. Процессы расщепления крупных мо­лекул органических соединений на­зывают катаболизмом (диссимиля­цией). Важно отметить, что не во всякой катаболической реакции вы­свобождается энергия. Некоторые из них, связанные с освобождением клетки от токсических веществ, идут с затратой энергии.

Поступающие в клетку органи­ческие вещества служат строитель­ным материалом для клеточных ком­понентов. Значительную часть обра­зующейся энергии клетка использует на поддержание жизненных процес­сов: биосинтез, клеточное деление, активный транспорт и т. д. Наиболее пригодна для использования в клет­ке химическая энергия, так как она может быстро распространяться из одной части клетки в другую, а так­же из клетки в клетку и расходо­ваться экономно.

Источником энергообеспечения любой клеточной функции является АТФ (аденозинтрифосфорная кис­лота). Она содержится во всех жи­вых клетках. При расщеплении мо­лекулы АТФ образуется АДФ (аденозиндифосфорная кислота). Эта ре­акция сопровождается освобожде­нием энергии (порядка 40 кДж1моль). Запас АТФ в клетке невелик. По­этому наряду с распадом в клетке происходит непрерывный ее синтез. Совокупность реакций, обеспечива­ющих клетки энергией, называют энергетическим обменом. АТФ об­разуется при окислении органических соединений – углеводов, жиров и белков.

Большинство клеток для окисле­ния использует в первую очередь углеводы. Жиры составляют «пер­вый резерв», когда запас углеводов исчерпан. Белки используются лишь после того, как будет израсходован весь запас углеводов и жиров, на­пример при длительном голодании.

Раздражимость – это способ­ность клетки активно отвечать на внешние и внутренние воздействия определенной формой деятельности:

изменением обмена веществ, движе­нием, образованием нервных им­пульсов и т. д. Факторы, вызываю­щие изменения функций клетки, на­зывают раздражителями. Одна из форм клеточных реакций в ответ на действие раздражителей – возбуж­дение. Это сложная биологическая реакция, обязательным признаком которой является уменьшение элект­рического заряда на внутренней и внешней поверхностях цитолеммы. Внутренняя поверхность плазматиче­ской мембраны заряжена отрица­тельно по отношению к внешней. Разность потенциалов между на­ружной и внутренней поверхнос­тями мембраны клетки, находящей­ся в покое, называют мембранным потенциалом или потенциалом покоя.

В зависимости от типа клеток ве­личина мембранного потенциала варьирует от 50 до 90 мВ. При наличии потенциала покоя (мем­бранного) электрический ток через мембрану не проходит. Действующий раздражитель нарушает равновесие мембранного потенциала, вызывает его уменьшение (деполяризацию). Слабые раздражители вызывают не­большую деполяризацию, а силь­ные приводят к перезарядке мембра­ны – изменению знака заряда. При этом возникает потенциал действия, или нервный импульс. При воз­буждении в клетках меняются ско­рости анаболических и катаболических реакций. Железистые клетки образуют и выделяют секреты, мы­шечные – сокращаются, нервные клетки образуют нервные импульсы.