Выше мы познакомились с различными по строению и функциям клеточными структурами. Однако, взаимодействуя с окружающей средой, клетка ведет себя как целостная структура. Об этом свидетельствует стереотипный характер реакции разных типов клеток на действие раздражителей, вызывающих переход клетки в возбужденное состояние. Указанное состояние характеризуется обратимыми изменениями протоплазмы (живого вещества, как такового), запускающими ту или иную клеточную деятельность и одновременно являющимися основой последней.
Понятию протоплазмы, которым обозначается все содержимое живой клетки, включающее одновременно ядро, цитоплазму и находящиеся в них структуры, принадлежит в науке о жизни заметное место. Свойствам протоплазмы приписывается важная роль функционального объединения структурных компонентов и компартментов клетки. В целом, ее принято рассматривать как особую многофазную коллоидную систему или биоколлоид. От обычных коллоидных систем, относящихся к области научных интересов химиков, биоколлоид отличается сложностью дисперсной фазы. Ее основа представлена макромолекулами, которые находятся либо в составе плотных микроскопически определяемых структур (органеллы), либо в диспергированном состоянии, близком к растворам или рыхлым сетеобразным структурам типа гелей (основное вещество цитоплазмы, ядерный сок).
Будучи коллоидным раствором в физико-химическом смысле, биоколлоид благодаря наличию липидов и крупных частиц проявляет
одновременно свойства соответственно эмульсии и суспензии. На обширных поверхностях макромолекул фиксируются различные «примеси», что вызывает изменение конформации этих макромолекул и, как следствие, агрегатного состояния протоплазмы.
Между крайними полюсами организации протоплазмы в виде, с одной стороны, вязких гелей, а с другой, — растворов имеются переходные состояния. При указанных переходах совершается работа, в результате которой осуществляются различные функциональные преобразования — образование мембран, сборка микротрубочек или ми-крофиламентов из субъединиц, внутриклеточный транспорт веществ и структур, выброс железистой клеткой секрета, изменение геометрии (конформации) белковых молекул, приводящее к торможению или, напротив, усилению активности ферментов. Специфическая особенность биоколлоида состоит в том, что в физиологических условиях в силу наличия особого ферментативного механизма переходы протоплазмы из одного агрегатного состояния в другое обратимы. Названное свойство биоколлоида обеспечивает клеткам способность при наличии энергии многократно совершать работу в ответ на действие стимулов.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите основные положения клеточной теории.
2. В чем основные отличия прокариотического и эукариотического типов клеточной организации?
3. Охарактеризуйте особенности строения и функций структурных элементов эукариотической клетки.
4. В чем заключаются особенности структуры, локализации и функций хроматина интерфазных хромосом?
5. Какие последовательности ДНК выявлены в геноме человека?
6. Какие нуклеиновые кислоты участвуют в реализации потока информации в клетке? Охарактеризуйте их строение и функции.
7. Перечислите этапы реализации генетической информации в клетке и объясните их.
8. Как осуществляется репликация ДНК?
9. Изложите основные закономерности внутриклеточных потоков веществ и энергии.