Строение клетки: как устроена клетка и как работают её части

Что такое клетка

Клетка — самая маленькая часть живого, которая может жить сама по себе: питаться, избавляться от отходов, расти и делиться. Бактерия — это одна клетка. Человек — огромное сообщество клеток: мышечных, нервных, костных, клеток крови. Они разные по виду, но собраны по одному плану.

Большинство клеток имеет размер от десяти до ста микрометров — это сотые и десятые доли миллиметра, поэтому без микроскопа их не разглядеть. Впервые клетки увидел англичанин Роберт Гук в 1665 году, рассматривая срез пробки. Спустя больше полутора веков, в 1838–1839 годах, немецкие учёные Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию: все растения и животные состоят из клеток, а клетки у них устроены сходно. Позже Рудольф Вирхов добавил важное уточнение: новая клетка возникает только из клетки, делением.

Из чего состоит клетка

Разберём клетку снаружи внутрь — так, как её рисуют в учебнике.

Оболочка. Снаружи любую клетку окружает тонкая плазматическая мембрана. Она не глухая стена, а пропускной пункт: впускает воду, питательные вещества и кислород, выпускает отходы и не пропускает лишнее. У растений поверх мембраны лежит ещё прочная клеточная стенка из целлюлозы — она держит форму клетки.

Цитоплазма. Всё пространство внутри — полужидкая цитоплазма. Это не просто вода: в ней растворены соли, сахара, белки, и в ней плавают органоиды — «маленькие органы» клетки.

Ядро. Самая заметная часть клетки. Ядро окружено двойной оболочкой с порами, через которые оно обменивается веществами с цитоплазмой. Внутри лежат хромосомы из ДНК — инструкция, по которой клетка собирает свои белки, — и одно или несколько ядрышек, где начинается сборка рибосом.

Часть клетки	Что делает
Плазматическая мембрана	отделяет клетку от среды, пропускает нужные вещества внутрь и выводит ненужные
Клеточная стенка (у растений)	придаёт клетке прочность и постоянную форму
Цитоплазма	внутренняя среда, в которой идут реакции и держатся органоиды
Ядро	хранит ДНК и управляет жизнью клетки, участвует в делении
Митохондрии	получают энергию из питательных веществ с помощью кислорода и запасают её в АТФ
Рибосомы	собирают белки по инструкции, пришедшей из ядра
Эндоплазматическая сеть (ЭПС)	сеть каналов: на шероховатой идёт сборка белков, на гладкой — жиров и углеводов
Комплекс Гольджи	дорабатывает, сортирует и упаковывает вещества, отправляет их по клетке и наружу
Лизосомы	пузырьки с ферментами, переваривают частицы пищи и старые части клетки
Пластиды (у растений)	хлоропласты ведут фотосинтез, хромопласты окрашивают лепестки и плоды, лейкопласты запасают крахмал
Вакуоль	у растений — крупный пузырь с клеточным соком, запас воды и веществ
Клеточный центр (у животных)	участвует в делении клетки, помогает растащить хромосомы

Как части клетки работают вместе

Органоиды удобно учить не списком, а на одном примере. Возьмём клетку поджелудочной железы, которая выпускает наружу пищеварительные ферменты — это белки.

1. Ядро выдаёт инструкцию. С нужного участка ДНК снимается копия — молекула РНК. Она выходит через поры ядерной оболочки в цитоплазму.
2. Рибосома собирает белок. Рибосомы на шероховатой ЭПС читают инструкцию и соединяют аминокислоты в цепочку в строгом порядке.
3. ЭПС доставляет. Готовая цепочка попадает внутрь каналов сети и по ним движется дальше, по пути принимая нужную форму.
4. Комплекс Гольджи упаковывает. Здесь белок дорабатывают и запечатывают в пузырёк из мембраны.
5. Пузырёк выходит наружу. Он сливается с плазматической мембраной, и фермент оказывается за пределами клетки.
6. Митохондрии оплачивают работу. Каждый шаг требует энергии, и её поставляют митохондрии в виде АТФ. Поэтому в клетках, которые много работают, — мышечных, железистых — митохондрий особенно много.

Лизосомы тем временем убирают мусор: переваривают износившиеся органоиды, и из их материала клетка строит новые.

Когда клетка подросла, она делится. Перед делением каждая хромосома удваивается, затем ядерная оболочка распадается, хромосомы выстраиваются посередине и расходятся к двум полюсам, а цитоплазма перешнуровывается надвое. Получаются две дочерние клетки с одинаковым набором ДНК. Так растёт ребёнок, затягивается порез на коже и зеленеет весной почка на ветке.

Растительная и животная клетка: чем отличаются

Общий план один — мембрана, цитоплазма, ядро, митохондрии, рибосомы, ЭПС, комплекс Гольджи. Различия связаны с образом жизни: растение не двигается и само делает себе пищу из света, животное ищет еду и перемещается.

Признак	Растительная клетка	Животная клетка
Клеточная стенка	есть, из целлюлозы	нет, только мембрана
Форма	постоянная, часто угловатая	может меняться, чаще округлая
Пластиды	есть: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты	нет
Вакуоль	одна крупная, с клеточным соком	мелкие, временные
Клеточный центр	у цветковых растений нет	есть
Запасной углевод	крахмал	гликоген
Способ питания	сама создаёт органические вещества на свету	получает готовые с пищей

Клетка гриба стоит особняком: стенка у неё есть, но не из целлюлозы, а из хитина, хлоропластов нет, а запасает она гликоген, как животные. Подробнее — в статье о строении гриба. А клетки бактерий устроены проще всех: у них нет ядра и большинства органоидов, об этом — в статье о строении бактерии.

Что помогает запомнить

Почему вянет цветок без воды. Крупная вакуоль растительной клетки полна клеточного сока и давит изнутри на стенку, как воздух на стенки мяча. Поэтому стебель и листья упругие. Когда воды не хватает, вакуоль теряет объём, давление падает, и растение обвисает. Полили — вакуоли наполнились, листья поднялись.

Кожица лука под школьным микроскопом. Если снять с чешуи лука тонкую плёнку и капнуть на неё йод, видны вытянутые клетки, плотно уложенные, как кирпичики: их границы — это клеточные стенки. Внутри каждой клетки заметна тёмная точка ядра. Хлоропластов там нет: луковица растёт под землёй, и зелёной ей быть незачем.

Клетки бывают очень длинными. Отросток нервной клетки, который идёт от спинного мозга к мышцам стопы, у взрослого человека достигает примерно метра. Толщина у него при этом микроскопическая.

Эритроцит без ядра. Красные клетки крови человека при созревании выбрасывают ядро. Освободившееся место занимает гемоглобин, который переносит кислород. Цена — эритроцит не может делиться и живёт около четырёх месяцев.

Как ответить на уроке

План ответа на вопрос «строение клетки»:

1. Клетка — единица строения и жизни всех организмов, кроме вирусов.
2. Три главные части: поверхностный аппарат (мембрана, у растений ещё и стенка), цитоплазма с органоидами, ядро.
3. Органоиды и их работа: митохондрии — энергия, рибосомы — белок, ЭПС — транспорт и синтез, комплекс Гольджи — упаковка, лизосомы — переваривание.
4. Ядро хранит наследственную информацию в хромосомах и управляет клеткой.
5. Отличия растительной клетки: стенка из целлюлозы, пластиды, крупная вакуоль, запас крахмала.

Вопросы для самопроверки:

• Почему в клетках мышц много митохондрий? Мышцы тратят много энергии, а митохондрии её производят.
• Какой органоид есть только у растений и отвечает за фотосинтез? Хлоропласт. Как он работает в листе, рассказано в статье о строении листа.
• Что будет с клеткой, если разрушить ядро? Она не сможет делиться и со временем погибнет, потому что перестанет получать инструкции для сборки белков.

Клетки собираются в ткани, ткани — в органы, органы — в системы. Как этот путь выглядит у человека, показано в обзоре строения тела человека.