Рибосомы – органеллы, в состав которых входят белки и молекулы РНК примерно поровну; каждая рибосома состоит из большой и малой субъединиц. Функция рибосом – синтез белка. Обычно белок синтезируется не одной рибосомой, а их группой (полисомой), в которую их связывает молекула информационной РНК. Свободные рибосомы и полисомы продуцируют белки для нужд самой клетки, а фиксированные на гранулярной ЭПС – белки, выделяющиеся из клетки.
Клеточный центр (центросома) – две центриоли, окружённые центросферой (светлой зоной), от которой радиально отходят тонкие фибриллы, формирующие астросферу. Центриоли – два цилиндра, лежащие под прямым углом друг к другу. Стенка цилиндра состоит из девяти триплетов микротрубочек. Формула центриоли 9*3+0, так как в центре цилиндра трубочки отсутствуют. Центриоли служат центрами синтеза белка тубулина и формирования из него всех микротрубочек клетки: здесь происходит редупликация (удвоение) центриолей перед митозом, синтез микротрубочек цитоскелета, микротрубочек ахроматинового веретена деления; здесь же образуются микротрубочки аппаратов движения клетки – ресничек и жгутиков. Последние представляют собой выросты цитоплазмы, внутри которых находится система микротрубочек, состоящая из двух центральных и девяти периферических. Формула жгутика или реснички 9*2+2, в основании их – базальное тельце, представляющее собой видоизменённую центриоль.
Микротрубочки и микрофибриллы скелета связаны с поддерживанием постоянства формы клетки, её каркаса. Микротрубочки построены из белка тубулина. Сократительный белок кинезин при взаимодействии с тубулинами микротрубочек обеспечивают внутриклеточный транспорт органелл и перемещение хромосом вдоль микротрубочек в ходе клеточного деления. А при взаимодействии сократительного белка динеина с тубулинами микротрубочек ресничек и жгутиков двигаются реснички и жгутики.
Включения – это необязательные компоненты клетки, появляющиеся и исчезающие в зависимости от интенсивности и характера обмена веществ в клетке и от условий существования организма.
Классификация включений цитоплазмы:
- трофические – белковые, жировые, углеводные (гликоген);
- пигментные – меланин, липофусцин и др.;
- секреторные, содержащие биологически активные в-ва, синтезированные клеткой;
- экскреторные – продукты метаболизма, подлежащие удалению из клетки;
- специальные – например витамины, имеющие особо важное значение для организма.
Ядро клетки
Ядро – обязательный компонент клетки, в интерфазном состоянии окружено ядерной оболочкой, состоящей из наружной и внутренней ядерных мембран и перинуклеарного пространства между ними. В ядерной оболочке имеются поры с поровыми комплексами, через которые в цитоплазму проходят молекулы РНК различного типа и субъединицы рибосом. Их сборка в рибосомы идёт уже в цитоплазме.
Ядро выполняет в клетке следующие функции:
- хранение и равномерное распределение генетической информации между вновь образующимися клетками, что связано с процессом редупликации ДНК.
- реализация генетической информации, что обеспечивается процессом транскрипции РНК и последующим синтезом специфических для данной клетки белков с последующим формированием определенных структур, специализированных на выполнении специализированной функции.
Хроматин ядра в основном состоит из ДНП – дезоксирибонуклеопротеидов (ДНК примерно поровну с основными гистоновыми белками), и содержит немного РНК, связанной с кислыми негистоновыми белками. Зоны полной деконденсации хроматина, где идут процессы редупликации и транскрипции, называются эухроматином, а зоны, где хроматин конденсирован, неактивен, и обычно ярко окрашивается основными красками, называются гетерохроматином. В начале митоза весь хроматин конденсируется, формируя хромосомы.
Ядрышко – место образования рибосомальной РНК и рибосомальных субъединиц; это наиболее плотная структура ядра, являющаяся производным хромосомы, одним из её локусов с наиболее высокой концентрацией и активностью синтеза РНК в интерфазе. Фибриллярный компонент ядрышка представлен тяжами рибонуклеопротеида и перед митозом входит в состав ядрышкового организатора; гранулярный компонент ядрышка – созревающие субъединицы рибосом.
Время существования клетки от деления до деления называют клеточным циклом. Клеточный цикл разделяют на митоз и интерфазу.
Митоз состоит из четырёх основных фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. В профазе исчезают ядрышки (входят в состав ядрышковых организаторов) и кариолемма (отходит к элементам ЭПС); расходятся к полюсам клетки центриоли, формируя веретено деления; происходит конденсация хроматина и оформление хромосом. В метафазе хромосомы, расположенные в области экватора клетки, фиксируются центромерами к нитям веретена деления и продольно расщепляются на хроматиды, которые связаны лишь центромером. В анафазу происходит разрыв хроматид в области центромера и они расходятся к полюсам клетки. Телофаза – деконденсация хроматид, формирование ядрышек и ядерных оболочек, цитотомия.
Периоды интерфазы:
- постмитотический (G1) – клетка синтезирует РНК, белки, растёт, наращивает объём своих органоидов до исходного уровня;
- синтетический (S) – редупликация, удвоение ДНК, редупликация центриолей;
- премитотический (G2) – клетка накапливает энергию для митоза в виде АТФ, синтезирует белки тубулины для постройки ахроматинового веретена, готовится к делению.
Если клетка выходит из этого цикла – считается, что она находится в G0 - периоде. В течение этого периода клетка дифференцируется, достигая состояния терминальной (окончательной) дифференцировки (например, нейроны) или погибает (например, эритроцит).
Особой разновидностью митоза является мейоз – деление созревающих половых клеток, при котором происходит уменьшение хромосомного набора гамет до гаплоидного.
В клетках некоторых тканей может наблюдаться эндорепродукция – либо как результат удвоения ДНК без последующего митоза (полиплоидия), либо как митотическое деление ядер без разделения цитоплазмы (эндомитоз, при котором образуются клетки с гигантским полиплоидным ядром либо многоядерные клетки – симпласты); такие клетки отличаются от обычных многократным усилением своей функциональной мощности. Это мегакариоциты красного костного мозга, остеокласты, полиплоидные клетки печени и др.
Амитоз (прямое деление клеток) иногда может происходить с неравнонаследственным распределением ДНК, что приводит клетки к вырождению и гибели через несколько поколений. Такой способ гораздо менее энергозатратен и позволяет клеткам во время деления не выключаться из своей специфической деятельности. Амитозом делятся в норме клетки печени, эпителия мочевого пузыря, а также клетки при воспалении, клетки опухолей и др. Пролиферация клеток, происходящая путём митоза, жёстко регулируется множеством молекулярных сигналов. Регуляторы клеточного цикла и митоза подразделяются на внутриклеточные (например, циклины, онкосупрессоры и др.) и межклеточные (например, гормон роста, фактор роста эпидермиса и др.)