Я познаю мир. Биология

Но как же доставлять ферменты в лизосомы? Ведь синтезируются они не в них, а в специальной органелле, называемой аппаратом Гольджи. (Подробнее о его строении и работе см. на с. 67.)

В клетке вырабатываются ферменты для переваривания разных веществ, в том числе белков. Для активирования этих ферментов в лизосомах поддерживается кислая среда. А ферменты, которые вырабатываются и хранятся в аппарату Гольджи и в эндоплазматической сети (ЭПС), находятся в нейтральной среде. В ней они не активированы, а потому не представляют опасности для клеточных структур и не в состоянии затеять процесс самопереваривания.

Итак, пищеварительные ферменты в самих лизосомах не вырабатываются; как и многие другие необходимые клетке вещества, они синтезируются и накапливаются в аппарате Гольджи. Когда ферментов накопится много, от аппарата отделяется мембранный пузырек, наполненный ими, – вот и готова лизосома. Клетки животных содержат десятки лизосом, некоторые из них находятся в неактивном состоянии, являясь клеточным резервом.

Клетки животных могут захватывать пищевые частицы с помощью мембраны и «проглатывать» их, окружая комочек пищи выростами мембраны. (Вы, может быть, уже знаете, что так питаются одноклеточные амёбы, но клетки многоклеточных организмов тоже способны к «заглатыванию» пищи – этот процесс ученые называют фагоцитозом).

image l:href="#"

image l:href="#"

Схема фагоцитоза амёбы: 1 – клетка амёбы; 2 – клетка водоросли; 3 – пищеварительная вакуоль; А–Г – последовательность событий

Пузырек с проглоченной частицей Нищи становится пищеварительной вакуолью. С ней сливаются несколько лизосом, в результате чего в мешочке оказываются и питательные вещества, и активированные пищеварительные ферменты, начинается переваривание. По мере переваривания питательные вещества через мембрану лизосомы переходят в цитоплазму клетки и по ней транспортируются ко всем другим органе л лам.

Когда поступление пищевых веществ сокращается и клетка начинает голодать, лизосомы переваривают некоторые органеллы, не убивая всю клетку, но позволяя ей продержаться до восстановления нормального снабжения.

image l:href="#"

Схема работы лизосомы:А–Г – последовательность событий; 1 – частица пищи; 2 – лизосома; 3 – пищеварительная вакуоль; 4 – выбрасывание непереваренных остатков; 5 – аппарат Гольджи; 6 – ЭПС

Если продолжить сравнение лизосомы с кухней, то придется признать, что находящиеся там «плиты» более универсальны, чем газовые и электрические плиты, используемые в быту, и позволяют не только готовить «обед», но и сжигать всякий хлам, ненужные или даже вредные клетке вещества. Эта функция лизосом важна при ремонтных работах в данной клетке или в самом организме.

Если у нервной клетки по какой–либо причине окажется оторван один или несколько отростков, клетка не погибнет, а оторванный отросток переварят лизосомы. Но если клетка больна или серьезно повреждена, она может быть переварена собственными лизосомами.

А знаете ли вы, куда девается хвост головастика, когда он превращается в лягушонка? Клетки хвоста постепенно уничтожаются собственными лизосомами! Вот какие важные функции выполняют эти клеточные органы.

Далеко не всё, что попадает в клетку, может быть в ней переварено. Непереваренные вещества накапливаются в лизосомах, а потом выбрасываются из клетки. Нередко от непереваренных веществ клетка перестает освобождаться, и они в ней накапливаются и хранятся. Это свидетельствует о старении клетки.

Фермерское хозяйство

Откуда клетки черпают пищевые вещества, строительные материалы и энергоносители? Клетки человека и животных извлекают их из крови, ведь в их организме есть пищеварительные органы, в которых переваривается пища и готовятся нужные клеткам питательные вещества.

В этой книге мы в основном рассказываем о биологических процессах, протекающих в организме животных и человека. Давайте заглянем и в растительную клетку. Вы, наверное, уже знаете, что эти клетки необходимые им питательные материалы умеют синтезировать самостоятельно.

Чтобы клетка могла расти и делиться, выполнять специальные функции и даже просто поддерживать свое существование, она должна всё время расходовать энергию. Для растительных клеток первоисточником этой энергии служит солнечный свет. В клетках зеленых растений осуществляется фотосинтез, то есть процесс поглощения световой энергии и превращения ее в химическую энергию, то есть в энергию химических связей молекул синтезируемых углеводов. В качестве такого вещества синтезируется простейший сахар – глюкоза.

Мы постоянно сталкиваемся с химической энергией. Вы, конечно, знаете, каким жаром пышет от костра. Этот жар – результат высвобождения химической энергии при разрушении молекул веществ, из которых состоит древесина, и окисления атомов углерода, входящих в ее состав. Высвобождаясь, химическая энергия превращается в тепловую и рассеивается в окружающем пространстве.

Синтез глюкозы и других углеводов (глюкоза, как и все сахара, относится к углеводам), от которого зависит вся жизнь на нашей планете, осуществляется в органеллах растительных клеток, содержащих пигмент хлорофилл и называемых хлоропластами, В клетках животных таких органелл не бывает.

image l:href="#"

image l:href="#"

Строение хлоропластов:А – перерисовка электронной микрофотографии; Б – реконструированная схема 1 – мембранные мешочки (тилакоиды); 2 – граны тилакоидов; 3 – молекула ДНК; 4 – рибосомы; 5 – наружная мембрана; 6 – внутренняя мембрана

Рабочими элементами хлоропластов являются стопки плоских мешочков, в которых сосредоточен хлорофилл. Мешочки хлорофилла, уложенные стопками, похожими на столбики монет, и как–то соединенные между собой, называют гранами. Они предназначены для улавливания энергии световых лучей.

Очень важную роль в этом процессе играют оболочки гран. Хлорофилл, взятый в чистом виде, не поглощает солнечный свет. Вернее, он его поглощает, но тотчас излучает обратно. При этом поглощенная им световая энергия рассеивается в окружающем про странстве. В гранах молекулы хлорофилла способны под действием света перейти в воз бужденное состояние и продержаться в таком состоянии некоторое время. Это время исчисляется долями секунды, но и его достаточно, чтобы перевести «пойманную» энергию в такую форму, в какой она уже не потеряется. Так молекулы хлорофилла запасают энергию, которая затем используется для синтеза глюкозы.