Увиденное невидимое

Конечно, наиболее точное представление о строении и работе клеток дает изучение живых клеток. Теперь есть много способов искусственного выращивания — культивирования — кусочков тканей и отдельных клеток вне организма. Для этого их помещают в особые сосуды с питательной средой. При культивировании клетки сохраняют присущие им свойства. Меняя питательную среду, пересаживая клетки и ткани, некоторые культуры удается сохранять десятки лет. Под микроскопом наблюдают живые культивируемые клетки. Их даже снимают на кинопленку. Уже создано много фильмов о жизни клеток. На экране видно, как клетки двигаются, соединяются друг с другом, как происходит их деление…

Ученые научились оперировать живые клетки. Они пересаживают части от одной клетки в другую, удаляют из клетки отдельные ее части, вводят в нее разные вещества и смотрят, как они влияют на клетку.

Разве расскажешь обо всех способах, которыми пользуются исследователи, чтобы узнать строение и жизнь клетки!

Микроскопические заводы

Шаровидные и овальные, похожие на кубики и цилиндры, на звезды и диски… Клетки бывают различной, часто необыкновенно причудливой формы. Но даже самые непохожие друг на друга клетки поразительно сходны по своему устройству.

При первом взгляде на клетку может показаться, что она состоит только из ядра и того, что окружает ядро, — цитоплазмы. Но оказалось, что эти главные компоненты клетки, в свою очередь, состоят из многих очень важных и сложных частей.

Ограничена клетка оболочкой, кожицей. Кожица — по-латыни "мембрана". В науке многие слова взяты из латинского и греческого языков. Это потому, что в древности и в средние века почти все научные книги писали на этих языках. И сейчас новые слова в науке часто продолжают образовывать от латинских и греческих. Очень удобно, когда говорящие на разных языках ученые пользуются одинаковыми словами.

Окружающая клетку мембрана настолько тонкая, что её невозможно увидеть в обычном микроскопе. Но в электронном микроскопе в ней различили три слоя: два темных и между ними светлый. Даже определили, что темные слои состоят из молекул белков, а светлый — из молекул жиров. Такого же строения оказались и все мембраны вокруг различных внутриклеточных частей.

Сама клетка — это микроскопический завод. Он работает без выходных, без перерывов. Сырье, полученное организмом с пищей, перерабатывается в клетке в готовую продукцию. Она идет на построение растущих частей клетки, на ремонт и замену изношенных или поврежденных ее структур и на нужды всего организма.

Как и бывает на заводе, в клетке есть своя силовая станция, различные согласованно работающие цеха.

В цитоплазме находится цех, снабжающий энергией все клеточные процессы. Впрочем, это не один цех. В клетке печени, например, 2500 таких цехов. Их называют митохондрии. Длина каждой митохондрии обычно не больше десятых долей микрона. В этих цехах образуется вещество, при распаде которого освобождается энергия. Это аденозинтрифосфорная кислота. Сокращенно — АТФ. В научном языке часто пользуются сокращениями. В молекулах АТФ накапливается и хранится энергия до тех пор, пока она не понадобится. Вот почему митохондрии называют силовыми, или энергетическими, станциями клетки.

Под электронным микроскопом в цитоплазме видна сложная сеть каналов и полостей. Это так называемая эндоплазматическая сеть. На некоторых ее участках мембраны гладкие. Здесь образуются жиры и углеводы. А в некоторых местах сети на мембранах сидят округлые тельца — рибосомы. Это сборочные цеха клетки. На них происходит сборка белковых молекул из аминокислот. Одна аминокислота, вторая, третья… Целая цепочка из них составляет молекулу белка.

Вся продукция клеточного завода не только накапливается в эндоплазматической сети, но и передвигается по ней в следующий клеточный цех. Клеточный конвейер! В последнем, упаковочном, цехе из поступающих продуктов удаляется лишняя вода, они прессуются.

Все признаки и особенности клетки определяются главным образом ее белками. А белки различаются количеством составляющих их аминокислот и той последовательностью, в которой они соединены в цепочки. Белков в организме человека сотни тысяч, а аминокислот всего двадцать. Если каждую аминокислоту обозначить буквой, то получится двадцатибуквенный алфавит. Из него можно составить фразы из разного количества букв — 50, 100, 300… Каждая фраза соответствует какому-нибудь белку. Мы знаем, что перестановка букв меняет слово: "краб", "брак"… Вот так же перестановка аминокислот меняет белок. Записанные одними и теми же буквами, белки отличаются друг от друга по их расположению.

Сведения о том, какие аминокислоты и в каком порядке должны соединяться в молекулы белка, записаны в клетке. Записи хранятся в ядрах. Там находятся специальные сейфы для хранения зашифрованных рецептов образования белков — хромосомы.

Расшифровка кода