Клетка: Разлика между версии

'''Клетката''' е структурна и функционална единица на всички живи организми и понякога е наричана ''"най-малката единица на живот"''.<ref name="Alberts2002">[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Search&db=books&doptcmdl=GenBookHL&term=Cell+Movements+and+the+Shaping+of+the+Vertebrate+Body+AND+mboc4%5Bbook%5D+AND+374635%5Buid%5D&rid=mboc4.section.3919 Cell Movements and the Shaping of the Vertebrate Body] в Глава 21 на ''[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Search&db=books&doptcmdl=GenBookHL&term=cell+biology+AND+mboc4%5Bbook%5D+AND+373693%5Buid%5D&rid=mboc4 Molecular Biology of the Cell]'' fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science</ref> Тя може да се самообновява, саморегулира и самовъзпроизвежда. Някои организми, като [[бактерия|бактериите]], са [[едноклетъчно|едноклетъчни]] (съставени само от една клетка). Други организми, като [[човек]]а, са [[многоклетъчни]]. (Човекът има приблизително 100 трилиона или (10¹⁴) клетки, като нормалната големина на една клетка е 10&nbsp; [[микрометър|µm]], а масата и&#768; е около 1&nbsp; [[нанограмграм|ng]]). Най-голямата клетка е тази на неоплоденото [[Щраус|щраусово]] [[яйце]].<ref>{{cite book | last = Campbell | first = Neil A. | authorlink = | coauthors = Brad Williamson; Robin J. Heyden | title = Biology: Exploring Life | publisher = Pearson Prentice Hall | date = 2006 | location = Boston, Massachusetts | pages = | url = http://www.phschool.com/el_marketing.html | doi = | id = | isbn = 0-13-250882-6 }}</ref>

Всяка форма на живот се основава на клетки. Човешкото тяло се състои от приблизително 100 000 милиарда клетки, разпределени в около 200 категории. Има клетки с различни форми и размери, всяка от които изпълнява своя специфична задача. Клетките растат, размножават се и накрая умират. Те са както микроскопични химически лаборатории, в които хранителните вещества и енергията се използват, за да образуват мускули, нерви, кожа, хрущяли и кости. Основната структура е една и съща - външна мембрана, която регулира преминаването през желатинообразно вещество, наречено цитоплазма. Ядрото е контролниятцентърът за центъруправление на клетката. Съдържа дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), която определя наследствените характеристики. Ядрена мембрана обгръща и предпазва ДНК. Във вътрешността на ядрото се намира ядърцето, съдържащо рибозоми, които изграждат протеините.

През 1665 година [[Робърт Хук]] пръв използва понятието клетка, докато наблюдава [[корк]]ови клетки.<ref name="Hooke">"<cite>... с изключителна яснота можех да осъзная, че той е изцяло перфориран и порьозен, съвсем като восъчна пита, но порите му не са равномерни [..] тези пори, или клетки, [..] всъщност бяха първите микроскопични пори, които видях, а може би и първите, видяни някога, тъй като аз не съм срещал писател или човек, който да ги е споменавал досега. . .</cite>" – Хук описва наблуденията си на тънко парче корк. [http://www.ucmp.berkeley.edu/history/hooke.html Robert Hooke]</ref> За пръв път [[Клетъчна теория|клетъчната теория]] е формулирана през 1839 година от [[Матиас Якоб Шлаиден|Матиас Шлайден]] и [[Теодор Шван]]. Тя твърди, че всички [[организъм|организми]] се състоят от една или повече клетки, всички клетки идват от предшестващи ги клетки, жизнените функции на организма протичат в клетките и всички клетки притежават [[генетика|наследствена информация]], нужна за регулация на клетъчните функции и за предаване на тази информация на следващите поколения клетки.<ref>{{cite book | last = Maton | first = Anthea | coauthors = Hopkins, Jean Johnson, Susan LaHart, David Quon Warner, Maryanna Wright, Jill D | title = Cells Building Blocks of Life | publisher = Prentice Hall | year = 1997 | location = New Jersey | pages = | isbn = 0-13-423476-6}}</ref>

[[Image:Prokaryote cell diagram.svg|thumb|150px|right|Строеж на прокариотна клетка. <small>Натисни върху картинката за увеличение</small>]]

[[Еукариот]]ните клетки са 10 пъти по-големи от прокариотните и могат да са до 1000 пъти по-обемни. Основната разлика между двата типа клетки е тази, че еукариотите притежават мембранно ограничени цитоплазмени компартменти, които участват по специфичен начин в метаболизма на клетката. Най-важният от тях е [[клетъчно ядро|ядрото]], мембранно ограден органел, съдържащ клетъчната [[ДНК]]. Точно то дава името на еукариотите, а именно ''същинско-ядренисъщинскоядрени''. Еукариотните клетки притежават високо специализирана едномембранна система, характеризираща се с регулирано движение и транспорт на везикули.<ref name="Rose2005">A. Rose, S. J. Schraegle, E. A. Stahlberg and I. Meier (2005) "Coiled-coil protein composition of 22 proteomes--differences and common themes in subcellular infrastructure and traffic control" в ''BMC evolutionary biology'' Vulume 5 article 66. 16288662</ref>

Еукариотните клетки (същинско-ядренисъщинскоядрени) са клетки, при които наследственото вещество е отделено от цитоплазмата чрез обвивка (клетки, които имат ядро) , а основната разлика между прокариотните клетки и еукариотните клетки е, че еукариотните имат ядро, а прокариотните нямат.

[[Image:Cork_Micrographia_Hooke.png|thumb|right|200px|Рисунка на стуктурата на [[корк]]а от [[Робърт Хук]]. ]]

[[Image:Epithelial-cells.jpg|thumb|right|200px|Клетъчна култура,; [[кератин]]аът е оцветен в червено, а [[ДНК]] - в зелено.]]

Всяка клетка, било то прокариотна или еукариотна, притежава мембрана, разграничаваща я от околната среда и регулираща транспорта на вещества, постъпващи в клетката и на такива, излизащи от нея (''избирателна пропускливост''). Вътре в клетката [[цитоплазма]]та заема повечето от клетъчното съдържимо. Всички клетки притжават [[ДНК]], наследствена информация от [[ген]]и, и [[РНК]], необходима да се синтезират [[белтъци]], като [[ензим]]ите, основната организация на клетката. Има и други видове биомолекули в клетката

Друга част на клетката е [[цитоплазма]]та. Тя е полутечно вещество със сложен химическихимичен състав и зърнест строеж и свързва отделните части на клетката. В нея се извършва образуването на вещества и тяхното разграждане с освобождаване на [[енергия]]. Тази част на цитоплазмата, която се намира около ядрото или вакуолите, се нарича цитоплазмена мембрана. Тя е силно оводнена (процесите се провеждат във водна среда). Колкото клетката е по-млада, толкова тя е по-оводнена.

=== Клетъчна мембрана: Границата- границата, определяща клетката ===

* [[клетъчна мембрана|Клетъчната обвивка]] е изградена от [[двоен фосфолипиден слой]], прорязан на места от белтъци. Такъв модел на строеж се нарича течностно-мозаичен. Белтъците в мембраната изграждат канали или участват като белтъци-преносители, като съответно внасят или изнасят молекули от клетката. Мембраната пропуска свободно малко молекули и йони, но с определена големина и концентрация. По нея има множество рецептори, разпознаващи различни молекули, като [[хормон]]ите например. В заключение мембранамембраната служи за защита и за отграничаване на клетката от външната среда.

=== Цитоскелет: Клетъчния- клетъчният скелет ===

* ЦитоскелетаЦитоскелетът е отговорен за организирането и регулирането на клетъчната форма;, помага при [[ендоцитоза]]та (поемането на материал от външната среда) и в [[цитокенезацитокинеза]]та (разделянето на двете дъщерни клетки след клетъчното делене);, както и за предвижването на органелите в цитоплазмата в процеса на израстването им. ЕукариотнияЕукариотният цитоскелет е представен от [[Микрофиламентимикрофиламенти]], [[Интермедиерниинтермедиерни филаменти]] и [[Микротубулимикротубули]]. Освен тях има огромно количество белтъци, които действат заедно с цитоскелетните елменти, като ги ръководят, смрежават ги и ги удължатудължават. ПрокариотнияПрокариотният цитоскелет е много по-слабо изучен, но се знае, че отговаря за поддържането на кл.клетъчната форма, полярността и цитокенезатацитокинезата.<ref>{{cite journal |author=Michie K, Löwe J |title=Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton |journal=Annu Rev Biochem |volume=75 |issue= |pages=467-92 |year=2006 |pmid=16756499}}</ref>

Съществуват два различни вида генетичен материал: дезоксирибонуклеиновите киселини ([[ДНК]]) и рибонуклеинови киселини ([[РНК]]). Повечето организми използват ДНК за складиране на наследствената си информация, но някои [[вирус]]и (като [[ретровирус]]ите), имат РНК за генетична информация. Биологичнат информация съдържащаСъдържащата се в един организъм бБиологична информация е [[Генетичен код|кодирана]] в ДНК и РНК последователности. РНК може да се използва и за транспорт на информация ([[иРНК]]), и като [[ензим]]и (нар. [[рибозими]]), при организмите, използващи ДНК за съхранение на информацията.

ПрокариотнияПрокариотният генетичен материал е структуриран като единична, кръгова ДНК молекула (бактериината хромозома) в ядрената област на цитоплазмата. ЕукариотнияЕукариотният генетичен материал е разделен в линейни молекули, наречени [[хромозом]]и, поместващи се в обособено ядро, като обикновено има допълнителна генетична информация в [[митохондрия|митохондриите]] и [[хлоропласт]]ите (виж [[ендосимбионтна теория]]). Митохондриалната генетична информация е много малка количествено и може да кодира само няколко белтъка.

ЧовешкияЧовешкият геном се състои от '''46''' линейни ДНК молекули.

Човешкото тяло съдържа много различни [[орган (анатомия)|органи]], като [[сърце]], [[бял дроб]], [[бъбрек]], и всеки от тези органи изпълнява различна функция. Клетките също имат набор от ''"малки органи"'', наречени органели, които са приспособени и/или специализирани да изпълняват една или повече жизнени функции. Мембранно ограничени органели са открити само в еукариотната клетка.

; КлетъчноКлетъчното ядро (информационния- информационният център на клетката)

[[Клетъчно ядро|Клетъчното ядро]] е най-забележителниязабележителният органел, открит в [[еукариот|еукариотната клетка]]. В него са поместени клетъчните [[хромозома|хромозоми]], освен това е мястото, където се реплицира ДНК и се синтензира РНК. Ядрото е сферично напо форма и е ограничено от цитоплазмата с двойна [[ядрена обвивка]]. Тя изолира и предпазва клетъчната ДНК от различни молекули, които биха могли случайно да повредят структурата и&#768;, или да я преработят. По време на процесинга, ДНК е [[Транскрипция (биология)|транскрибирана]], или копирана върху специално РНК, наречено иРНК. След това, иРНК-то се изнася от ядрото и по-късно се превежда в сецифичнаспецифична последователност от [[аминокиселини]], изграждащи дадения [[белтък]]. Този процес се извършва в [[цитоплазма]]та.

; Митохондрии и хлоропласти (- енергийните централи на клетката)

[[Картинка:Mitochondria, mammalian lung_-_TEM.jpg|мини|150px|Снимка на [[митохондрии]], направена с [[трансмисионен електронен микроскоп]].]]

[[митохондрия|Митохондриите]] са самовъзпроизвеждащи се органели, които се намират в различен брой, форми и размери в цитоплазмата на еукариотните клетки. Тези органели притежават собствен геном, различен от този в ядрото.<ref>{{cite journal | author=Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, de Bruijn MH, Coulson AR, et al. | title=Sequence and organization of the human mitochondrial genome | journal=Nature. | date=1981 Apr 9 | volume=290 | issue=5806 | pages=4-65 }}</ref> Митхондриите са органели с много важна роля, а именно генериране на енергия в еукариотната клетка при процеса [[дишане]], прибавяйки [[кислород]] към храната (разграждане на [[глюкоза]]та и превръщането и&#768; в енергия на макроергичнитемакроенергийните връзки на [[АТФ]]). Това става в [[Цикъл на Кребс|Цикълацикъла на Кребс]].<ref name= "Alberts">{{cite book| last = Alberts| first = Bruce| authorlink = | coauthors = Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter| year = 1994| title = Molecular Biology of the Cell| publisher = Garland Publishing Inc.| location = New York| id = ISBN 0-815-33218-1}}</ref>

[[Пластид]]ите са органели, които съдържат различни видове багрила. Едни от най-широко разпространените пластиди са [[хлоропласт]]ите, в които се съдържа зеленото багрилбагрило [[хлорофил]]. Хлоропластите са характерни само за растителните клетки и в тях се осъществява [[фотосинтеза]]та. Пластидите (подобно на митохондриите) съдържат собствен генетичен материал.

; Апарат на Голджи и ендоплазматичен ретикулум (- разпределители на макромолекулите)

[[Картинка:Human leukocyte, showing golgi_- TEM.jpg|мини|150px|Електронно микроскопскаЕлектронномикроскопска снимка на Апратаапарата на Голджи в човешки [[левкоцит]].]]

[[Ендоплазмен ретикулум|Ендоплазменият ретикулум]] (ЕР) е транспортна мрежа за молекули, разпределени за определена модификация със специфично предназначение, които плават свободно из цитоплазмата. Този органел има два участъка: ''Зърнест ендоплазмен ретикулум'' (наречен така поради наличието на [[рибозома|рибозоми]] по повърхността му) и ''Гладък ендоплазмен ретикулум''. В цистерните на [[Апарат на Голджи|Апаратаапарата на Голджи]] се извършват определени модификация (гликолизиране, ацетилиране и др.) на различни молекули.

В [[рибозома|рибозомите]] се извършва разчитането на генетичния код и синтезирането на нови белтъчни молекули, необходими на клетката. В прокариотите рибозомите се срещат свободно в цитоплазмата, докато в еукариотите освен свободни, могат да са и по повърхността на някои от едномембранните органели или локализирани във вътрешността на двумембранните органели.<ref>{{cite journal |author=Ménétret JF, Schaletzky J, Clemons WM, ''et al.'' |title=Ribosome binding of a single copy of the SecY complex: implications for protein translocation |journal=Mol. Cell |volume=28 |issue=6 |pages=1083–92 |year=2007 |month=December |pmid=18158904 |doi=10.1016/j.molcel.2007.10.034 |last12=Akey |first12=CW}}</ref>

; Центрозома (цитоскелетнияцитоскелетният организатор)

[[Центрозома]]та продуцира [[микротубули]]те в клетката, които са ключов компонент на цитоскелета. Те ръководят транспорта на везикули от [[Ендоплазмен ретикулум|Ендоплазменияендоплазмения ретикулум]] и [[Апарат на Голджи|Апаратаапарата на Голджи]]. Центрозомата организира и двете [[центриола|центриоли]], които помагат при [[клетъчно делене|клетъчното делене]], и помагат при формирането на [[делително вретено|делителното вретено]]. Центрозомата се среща в животинските клетки и в някои [[гъби]] и [[водорасли]].

Везикулите пренасят хранителни вещества и непотребни отпадъци, предназначени за изхвърляне от клетката. Описвани са като мехурчета изпълнени с течност имехурчета, заградени от мембрана. Някои организми (като [[Амебаамеба]]та, например) притежават свивателни вакуоли, които могат да изхвърлят вода от клетката, ако е в прекомерно съдържание.

Между последователните клетъчни деления, клетките нарастват с функционирането на клетъчния метаболизъм. Клетъчния метаболизъм е процес, при който индивидуалните клеткитеклетки обработват хранителни молекули. МетаболизмаМетаболизмът има два ралични пътя: [[катаболизъм]], през който клетките разрушават комплекси от молекули, за да извличат енергия, и [[анаболизъм]], през който клетките използват енергия, за да построяват комплекси от молекули или да изпълняват други функции. Комплексите от захари, приети от организма, могат да се разградят до по-малка комплексна молекула, наречена [[глюкоза]]. От тамОттам в клетката, глюкозата се разгражда за производството на [[АТФ]] (по-точно производство на неговите макроергичнимакроенергийни връзки, складиращи голямо количество енергия) по два различни начина.

Първият път е [[гликолиза]]та, неизискваща [[кислород]], отнасяща се към [[анаеробен анаболизъм]]. В прокариотите гликолизата е единственияединственият път за производство на енергия.

Втория път се нарича цикъл на Кребс или [[Цикъл на Кребс|цикъл на лимонената киселина]], извършващ се в митохондриите. В този цикъл се генерира енергия, която е достатъчна за изпълнение на клетъчните функции.

Прокариотите се делят чрез [[бинарно делене]]. Еукариотите обикновено претърпяват процес на ядрено делене, наречен [[митоза]], последвано от делене на цитоплазмата, наречено [[цитокенезацитокинеза]]. [[Диплоид]]ната клетка може да претърпи [[мейоза]], за да редуцира набора си до [[хаплоид]]ен. В резултат на това делене се получават четири дъщерни клетки. Хаплоидните клетки служат като [[гамета|гамети]] в многоклетъчните организми и при сливането си образуват диплоидни клетки.

[[репликация|ДНК репликацията]] или процесапроцесът на копиране на клетъчния геном, е необходима всеки път, когато клетката встъпва в делене. Репликацията, както всички останали клетъчни дейности, изисква специални белтъци, които да помогнат за извършването ѝ&#768;.

Клетките могат да синтензират нови белтъци, които са важни за поддържането на клетъчната активност. Процесът включва, образуването на нови белтъчни молекули от [[аминокиселина|аминокиселини]], подредени по информацията, кодирана в ДНК/РНК. СинтезаСинтезът на белтъци се основава на две основни стъпки: [[транскрипция]] и [[транслация]].

Транскрипцията е процесът, при който информация от ДНК се използва за производството на комплементарнакомплементарната и&#768; РНК нишка. Тази РНК е информационното РНК ([[иРНК]]), което може свободно да мигрира в клетката. иРНК се свързва в РНК-белтъчни комплекси, наречени [[рибозома|рибозоми]], локализирани в [[цитозол]]а, където се превежда в [[полипептидна верига|полипептидна последователност]].

Съществуват три основни хипотези за произхода на молекулите, поставили началото на живота на Земята. Според едната от тях те са пренесени от [[метеорит]]и, според втората се образуват в горещи извори на морското дъно, а според третата са синтезирани от мълнии в атмосферата (вижте [[Експериментексперимент на Милер-Юри]]). На практика не съществуват експериментални данни, които да показват какви са първите самовъзпроизвеждащи се форми. Обикновено се приема, че [[РНК]] е първата самовъзпроизвеждаща се молекула, тъй като тя има възможност както да съхранява генетична информация, така и да катализира химическихимични реакции. В същото време е възможно преди РНК да са съществували други вещества с възможност за самовъзпроизвеждане, като например [[пептидно-нуклеинова киселина|пептидно-нуклеиновата киселина]].<ref name=OrgelLE>{{cite journal | title=The origin of life--a review of facts and speculations| author=Orgel LE| journal=Trends Biochem Sci| year=1998| volume=23| pages=491–5| pmid=9868373 | doi=10.1016/S0968-0004(98)01300-0 | issue=12}}</ref>

Еукариотните клетки вероятно са еволюирали от [[симбиоза|симбиозни общности]] от прокариотни клетки. Почти е сигурно, че органелите, свързани с ДНК, като митохондриите и хлоропластите, са съответно остатъци от древни симбиозни [[кислород]]но дишащинодишащи [[протеобактерии]] и [[цианобактерии]], а останалата част от клетката произлиза от прародителска, [[архай]]ска прокариотна клетка&nbsp;— теория, наречена [[ендосимбионтна теория|ендосимбионтна]].

'''Невронни клетки''' - 30-50 милиметраmm<br>

'''Мускулни влакна''' - 10-12 милиметраmm<br>

'''Яйцеклетка''' - 200 микрометраμm<br>

'''Сперматозоиди''' - 3-4 микрометраμm<br>

* [[1632]] - [[1723]]: [[Антони ван Льовенхук]] се научава как да изглажда [[леща (оптика)|лещи]], построява [[микроскоп]]а и рисува [[Протозоапротозоа]] (като ''[[Vorticella]]'' от дъждовна вода, и [[бактерия]] от собствената си уста).

* [[1665]] - [[Робърт Хук]] открива клетки в корк, а след това и в жива растителна тъкан, използвайки ранен тип микроскоп.<ref name="Hooke" />

* [[1839]] - [[Теодор Шван]] и [[Матиас Якоб Шлайден]] изясняват принципа, по коитокойто [[животни]]те и [[растения]]та са изградени от клетки, заключавайки, че клетките са обща структурна и функционална единица, и по този начин откриват клетъчната теория.

* [[Рудолф Вирхов]] установява, че клетките винаги се появяват чрез [[клетъчно делене]] ''(omnis cellula ex cellula)''.

* [[1981]] - [[Лин Маргулис]] публикува ''Симбиоза в Клетъчнатаклетъчната Еволюцияеволюция'', в която се описва в детайли [[ендосимбионтна теория|ендосимбионтната теория]]!

*{{en икона}} ''[http://www.studiodaily.com/main/searchlist/6850.html Вътрешния живот на клетката], Флаш видео, изобразяващо събитията в клетката.''

*{{en икона}} ''[http://www.cellsalive.com/ Клетката на Живоживо! ]''

*{{en икона}} ''[http://www.jcb.org/ Дневник на Клетъчнатаклетъчната Биологиябиология ]''

*{{en икона}} ''[http://cytgen.com/ Цитология и Генетикагенетика ]''