Жизненные процессы клетки. Их значение. Роль ферментов в обмене веществ. Деление. Рост и развитие клетки

Каждый человек индивидуален, но организмы всех людей функционируют по единым законам.

Тело человека состоит из клеток, которые реагируют на факторы среды, участвуют в обмене веществ, растут, размножаются, обладают способностью к регенерации и передаче наследственной информации.

Важное свойство клетки — обмен веществ, совокупность реакций, в ходе которых поступают питательные вещества и выводятся продукты распада. В процессе обмена веществ из простых веществ образуются сложные органические вещества — белки, жиры, углеводы.

Дыхание и питание клетки — часть обмена веществ. Клетки дышат при помощи мембраны: через нее проходит кислород и выходит углекислый газ.

Обмен веществ в клетке — главное условие жизни, с его прекращением клетка умирает.

Особые белки — ферменты — играют роль биологических катализаторов и ускоряют процесс обмена веществ. Термин «фермент» предложил в начале XVII века голландский ученый Ян Баптиста ван Гельмонт.

Ферменты способны ускорять реакции, протекающие в клетке, во много раз. Например, одна молекула фермента каталазы расщепляет 200 000 молекул перекиси водорода на воду и кислород за одну секунду.

Роль ферментов в жизнедеятельности клеток велика. Об этом физиолог Иван Петрович Павлов писал: «Ферменты есть, так сказать, первый акт жизненной деятельности. Все химические процессы направляются в теле именно этими веществами, они есть возбудители всех химических превращений. Все эти вещества играют огромную роль, они обусловливают собою те процессы, благодаря которым проявляется жизнь, они и есть в полном смысле возбудители жизни».

Клетки человека проявляют свойства живого организма: они растут и размножаются. Новые клетки появляются в результате деления родительских. Для этого процесса характерен клеточный цикл, состоящий из двух основных стадий: интерфазы и митоза.

Интерфаза — это период роста клетки и подготовки к делению. На этом этапе клетка увеличивает количество белков, жиров, углеводов, органоидов. А когда масса клетки увеличивается в два раза, начинается митоз — процесс деления. Перед этим диплоидный набор хромосом, содержащихся в ядре клетки, удваивается.

Различают следующие фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

В начале деления начинается расхождение центриолей к полюсам клетки. От них расходятся нити веретена деления. Хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления и выстраиваются по экватору. Центриоли, скреплявшие хромосомы, делятся, после этого дочерние хромосомы полностью разъединяются и перемещаются к полюсам клетки.

Цитоплазма материнской клетки делится пополам, в результате чего образуются две клетки, каждая из которых имеет 23 пары хромосом, вокруг них формируются ядерные мембраны. Каждая вновь образованная клетка получает собственный набор хромосом и переходит в стадию интерфазы.

У делящихся клеток митоз занимает короткое время. Например, весь клеточный цикл эпителиальных клеток кишечника длится 20 часов, а на митоз приходится всего около одного часа. Установить точные границы между фазами митоза трудно, это непрерывный процесс, и одна фаза незаметно переходит в другую. Единственная фаза, имеющая четкие границы, — анафаза, в которой начинается и заканчивается процесс движения хромосом к полюсам. Время протекания фаз митоза разное. Самая короткая по времени анафаза, она может длиться всего несколько минут.

Таким образом, митоз — способ деления клетки, в результате которого получаются две новые клетки с таким же набором хромосом, как у изначальной клетки.

Половые клетки делятся в процессе мейоза, при котором образуются новые клетки, содержащие один набор хромосом. Это делает возможным последующее слияние половых клеток двух родителей.

Вновь образовавшиеся клетки растут и развиваются. Ростом называют увеличение размеров клетки, а развитием — созревание и способность выполнять свойственные ей функции.

Состояние, когда клетка не проявляет признаков деятельности, называется физиологическим покоем. При физиологическом покое клетка прекращает свою работу, например, клетки слюнной железы не вырабатывают слюну.

В то же время каждая клетка организма обладает способностью возбуждаться. В возбужденном состоянии железистые клетки образуют и выделяют биологически активные вещества, мышечные — сокращаются и расслабляются, в нервных клетках возникает нервный импульс, который может распространяться по нерву. При возбуждении в клетках изменяются скорость биосинтеза и распада веществ, потребление кислорода и температура.

Установлено, что процесс возбуждения в разных клетках протекает с разной скоростью. Скорость проведения возбуждения по скелетным мышцам составляет 20 м/с, а по гладким мышцам — всего 15 см/с. По-разному возникает возбуждение в нервных клетках. В нервных волокнах самая маленькая скорость возбуждения 1 м/с, самая высокая — в рецепторах — 120 м/с.

Возбуждение и физиологический покой имеют большое значение для приспособления организма к окружающим условиям жизни. Также процессы возбуждения и покоя обеспечивают стабильность работы всего организма.