Клітина як «цеглинка» живого

Якщо атом визнаний елементом світобудови, то клітина - «цеглинкою» всіх живих організмів. Про це людство дізналося завдяки досягненням фізики (Роберт Гук, 17 ст.) і біохімії - науки про основи життя.

Клітина - вельми складна біологічна система, що лежить в ос­нові будови, відтворення, розвитку і життєдіяльності всіх рослин і тварин. Вони різні за розмірами і формою, але побудовані за єдиним планом. Однак слід наголосити, що конструкція клітини до такої міри складна, що не підлягає спрощенню, тому будь-яка спроба описати в популярній формі будову клітини й її життєдіяльність є марною.

Аби збагнути, що таке життя в світлі молекулярної біології, треба було б збільшити клітину в мільйони разів, до розмірів ве­летенського дирижабля. Деяке уявлення може скластися і в по­рівнянні клітини з індустріальним містом, оточеним муром з численними брамами. Тут електростанції виробляють енергію, фабрики продукують білки, складні трубопроводи транспорту­ють хімікалії, на КП чітко здйснюється контроль за кількістю і якістю експорту та імпорту, а центральний уряд невпинно підтри­мує порядок. І все це відбувається в мікроскопічній комірці діа­метром 0,01 мм! Справді, клітина - дивовижна «цеглинка» живо­го, в якій розкривається світ вражаючої складності та найдоско­налішої технології.

У клітині виділяються три основні компоненти - оболонка, цитоплазма і ядро. Клітинна оболонка - поверхнева мембрана з множинністю отворів, які служать для припливу і відтоку речови­ни. Під цією проникливою оболонкою знаходиться цитоплазма - внутрішнє середовище клітини, заповнене різними органоїдами. Основний каркас цитоплазми побудований на кшталт розгалуже­ної сітки каналів з мембранними стінками, відомий в біології як ен­доплазматична сітка. Цей органоїд відповідальний головним чином за переміщення білків, які виробляються в рибосомах - мікроскопі­чних тільцях, прикріплених до мембранних стінок. У цитоплазмі міститься ще ряд органоїдів і мітохондрій - своєрідних енергостанцій; апарат Гольджі - мембранні мішечки, в яких зберігаються і розси­лаються білки, жири і вуглеводи; лізосоми і вакуолі - пухирці з фер­ментами, водою, солями тощо та деякі інші включення.

У центрі клітини розміщене ядро - своєрідний пульт управ­ління, який регулює всі процеси життєдіяльності клітини. Тут го­ловну роль відіграють хромосоми - молекули ДНК (дезоксири­бонуклеїнової кислоти) і гістонів (спеціальних білків), які є носі­ями генетичної інформації клітин.

Як бачимо, клітина - не тільки біохімічна лабораторія, де безупинно протікають тисячі реакцій, але передовсім складна система, в якій поєднуються автономні енергетичні, інформаційні та речовинні компоненти, що й визначають сутність життя. Воно реалізується на молекулярному рівні. Кожна така молекула кліти­ни складається з декількох тисяч атомів, які утворюють високо- організовані тривимірні конструкції. їх злагоджена і цілеспрямо­вана взаємодія під егідою інформаційного центру хромосом за­безпечує успішність буття закодованої матерії.

Світ живого надзвичайно різноманітний і за класифікацією сучасної біологічної науки розділяється на дві імперії - доклітин- них (віруси і фаги) і клітинних (бактерії, зелені рослини, гриби, тварини). У цих п’яти велетенських царствах живих істот налічу­ються мільйони видів рослин і тварин, які проживали коли-не­будь на Землі.

Рис. 4.1. Схема живої клітини

Життєдіяльність клітини - скоординоване функціонування її органоїдів - зумовлена наявністю інформаційно-управлінського центру, який регулює всі енергетичні, обмінні та відтворюючі про­цеси. Цей своєрідний пульт управління і банк даних зосереджений в ядрі клітини, де зберігається, переробляється й розсилається в різні органи живої істоти потрібна інформація. Тут зафіксовано абсолют­но все про живий організм - повні й конкретні дані про будову, зовнішній вигляд, забарвлення, системи життєзабезпечення тощо. Усе це закодоване в складних молекулах дезоксирибонуклеїнової кислоти (скорочено ДНК), які надщільно упаковані в ядрі клітини.

Отож, визначення життя як такого з позицій матеріалізму, мовляв, «життя є спосіб існування білкових тіл» (Енгельс, 19 ст.), втратило свою актуальність. Набагато глибше проник у таєм­ниці живого сучасний вчений О. Ляпунов, визнаючи, що «життя - це високоякісний стан речовини, який використовує для вироб­лення зберігаючих реакцій інформацію, що кодується станом окремих молекул».

За моделлю вчених-біологів Ф. Кріка і Д. Уотсона (Англія, Кембрідж, 1953) молекула ДНК складається з двох взаємно закруче­них полімерних спіралей, з’єднаних поперечними щабельцями. Саме ця спіральна «драбинка» є носієм інформації, а завдяки її космічній формі та щільності упакування досягається надзвичайна їх ком­пактність в ядрах клітин. Молекули ДНК в поєднанні з гістонами утворюють особливі тільця - хромосоми (гр. забарвлене тіло), кількість яких і визначає приналежність до певного виду. Так, у клітині люди­ни кількість хромосом - 46, собаки - 78, кішки - 38 і т.д., однак у статевих клітинах їх удвічі менше, щоб оте належне число хромосом відновилося після злиття батьківської та материнської гамет.

Основна фунція ДНК - інформаційна, механізм якої розвивається за допомогою комбінації чотирьох нуклеотидів (лат. ядерних) - біо­логічно активних компонентів нуклеїнових кислот, «змонтованих» на щабельцях спіралі ДНК. Це - аденін (А), гуанін (Г), тимін (Т) і цитозин (Ц), які у відповідному порядку розміщення (напр., в послідов­ності АГТ, ААГ, ТГТ і т.д.) визначають конкретний напрямок біохі­мічних реакцій. В образній формі певна комбінація нуклеотидів спону­кає команду: для побудови X білка візьми У амінокислоту! У кіль­кісному вимірі в одній молекулі ДНК можуть вміщатися десятки ти­сяч нуклеотидів, однак тільки сотні з них визначають приналежність до певного виду органічного світу. Сама ця невелика частина спіралі молекули ДНК, яка служить матрицею для синтезу індивідуального (видового) набору білків, володіє генетичною інформацією, з допо­могою якої «тиражується» та чи інша жива істота.

Клітина живе в середньому 1-20 годин, після чого ділиться на дві нові. Цей поділ-мітоз (гр. тканина) - найпоширеніший у природі, за яким клітина зазнає ряду послідовних перетворень - від подвоєння хромосом у материнській клітині до появи двох дочірніх клітин, аналогічних материнській. Володіючи інфор­мацією про весь живий організм, клітинний «пульт управління» видає серії «команд», які необхідні для розвитку і життєдіяльності індивіда в різних і навіть екстремальних ситуаціях. Обсяг цієї інформації справді велетенський, рівнозначний сотням книг, в яких зафіксовані всі тонкощі й особливості живого організму, його конструкція, скелет, м’язи, внутрішні органи, системи, фізіо­логія тощо і навіть привабливий зовнішній вигляд.

Справжнім дивом є зародження і розвиток нового життя. Це величне явище продовження роду зумовлене злиттям чоловічої і жіночої статевих клітин (гамет), які утворюють зиготу (гр. з’єднану) - запліднену клітину, що стала носієм спадкових задатків обох батьків. І тут чітко й узгоджено спрацьовують інформаційні систе­ми сперматозоїда і яйцеклітини, спрямовуючи процеси подальшо­го розвитку ембріона за генетичною програмою певного виду. Од­нак згідно з філософським вченням Платона (про душу) і Аристоте­ля (про ентелехію) та науковими висновками біологів Дріша (19 ст.), Ллойд Моргана, Александера (20 ст.) та інших вчених, для виник­нення нового життя недостатньо лише механічного поєднання ста­тевих клітин. У цьому біологічному процесі вирішальну роль відігра­ють ідеальні сили божественного походження, які й визначають фе­номен створення живого, його розвитку і буття взагалі.

4.1.2.