Клетка теснейшим образом связана с окружающей средой; ее тело строится за счет веществ, поступающих извне, в том числе и от других клеток. Эти вещества усваиваются клеткой, уподобляются ею себе. Так внешнее становится внутренним. Таким образом осуществляется обмен веществ и энергии. Продукты метаболизма выделяются клеткой и поступают в окружающую среду.

Клетки могут расти и развиваться лишь при том непременном условии, что внешняя среда соответствует требованиям клетки. Различные клетки даже одного и того же организма разно качественны, т. е. их требования к внешним условиям не одинаковы. Они могут, как это установил Т. Д. Лысенко, находиться на разных стадиях развития, могут быть стадийно старыми и стадийно молодыми.

Клетки требуют для своей жизни определенных температурных условий, известного солевого состава внешней среды и т. п.

Входящие в состав цитоплазмы, а также клеточного сока соли создают внутри клеток определенное осмотическое давление, которое у разных клеток и разных организмов может быть различным. Так, в клетках наземных животных осмотическое давление достигает 8 атм, у морских животных оно повышается до 28 атм, а у некоторых сухолюбивых растений, ксерофитов, доходит до 100 атм. Высоким осмотическим давлением внутри клеток таких растений объясняется способность их, с одной стороны, удерживать воду, с другой — извлекать ничтожные ее следы из почвы. Помимо этого, существенное значение имеет и тип обмена веществ.

Если поместить клетку в раствор, осмотическое давление которого будет выше имеющегося, то вода будет выходить из клетки, и клетка будет уменьшаться в объеме, съеживаться. В растительных клетках, окруженных прочной целлюлозной оболочкой и обладающих центральной вакуолью, наполненной клеточным соком, потеря воды вызовет отслаивание пристеночного слоя цитоплазмы. Это явление отделения клетки от оболочек носит название плазмолиза (рис.).

Одновременно с плазмолизом, связанным с уменьшением давления протопласта на клеточные стенки, или тургора, оболочка утрачивает эластичность. Давление, оказываемое соседними клетками друг на друга, падает. Этим объясняются явления, характеризующие увядание растений.

Те растворы, осмотическое давление которых выше осмотического давления внутри клетки, называются гипертоническими.

При погружении клетки в раствор с меньшим осмотическим давлением, чем то, которое имеется внутри них, вода устремляется в клетку, которая начинает набухать. У растений это приводит к повышению тургора, в животной клетке — к ее разрушению. Если поместить красные кровяные тельца, или эритроциты, в гипотонический раствор, то гемоглобин при разрушении оболочки эритроцитов выйдет наружу. Это явление называется гемолизом. Гемолиз может вызываться не только гипотоническими растворами, но и действием ряда растительных и животных ядов (сапонин, яд некоторых змей). Кровь при этом становится прозрачной, лаковой.

Наконец, в изотонических растворах, осмотическое давление которых соответствует давлению клеточного содержимого, объем клеток остается неизменным. При различного рода экспериментах на изолированных органах, при работе с отдельными клетками, а также в медицинской практике применяется физиологический раствор, являющийся изотоническим.

Изотония создается добавлением к воде поваренной соли (0,75% для холоднокровных, 0,9% — для млекопитающих). В состав различных физиологических растворов входят разные компоненты — обычно хлориды натрия, калия, кальция.

Как выяснилось, для нормальной жизнедеятельности клетки важна не только изотония, но и соответствующий солевой состав внешней среды. Так, клетки внутренних органов позвоночных гибнут, будучи помещены в изотонический раствор сахара. Далее было установлено, что растворы отдельных солей, в том числе хлористого натрия, взятые в чистом виде, оказывают ядовитое действие, которое устраняется добавлением других солей, также самих по себе ядовитых. Это явление получило название антагонизма ионов. Вот почему в качестве среды для клеток применяют растворы смеси солей.

Клетки могут существовать лишь в сравнительно узких пределах концентрации водородных ионов. Как известно, последняя выражается логарифмом этой величины, взятым с обратным знаком, и обозначается значком pH. Чем выше концентрация водородных ионов, тем меньше pH, и обратно — чем она ниже, тем pH больше. Обычно клетки требуют более или менее нейтральной реакции, которая лежит при pH = 7. Однако имеются отдельные организмы, например, грибы, которые приспособились к жизни при очень кислой реакции среды.

Вещества, необходимые клетке для осуществления обмена веществ, обычно поступают в растворенном виде. Лишь некоторые клетки, например, лейкоциты, способны фагоцитировать, т. е. усваивать твердые пищевые частицы. До недавнего времени считалось, что поступление растворенных веществ в клетку — их проницаемость— всецело обусловлено свойствами поверхностного слоя цитоплазмы — клеточной мембраны. Состоянием мембраны объясняли также такие явления, как возбуждение, наркоз и пр. Разные авторы приписывали мембране разные свойства. Одни утверждали, что поверхность клетки покрыта слоем липоидов, через который могут проникать лишь вещества, растворимые в липоидах, — это так называемая липоидная теория проницаемости.

Выведенная на основании изучения проникновения в клетку различных ядовитых и лекарственных веществ, эта теория оказалась неспособной объяснить поступление таких физиологически важных соединений, как сахара, аминокислоты. Тогда была высказана мозаичная теория, согласно которой поверхностный слой клетки состоит из чередующихся участков разной химической природы: липоидных и белковых. Через первые проникают растворимые в липоидах вещества, через вторые — водные растворы. Эта теория является также совершенно произвольной и не соответствует фактам. Наконец, для объяснения закономерностей проникновения веществ в клетку была создана теория сита, согласно которой поверхность клетки пронизана отверстиями, через которые только и могут поступать внутрь клетки вещества.

В клетку якобы проникают лишь те соединения, размер молекул которых или меньше, или равен диаметру пор. Более крупные молекулы и частицы задерживаются поверхностным слоем.

Все эти мембранные теории, характеризующиеся механистическим подходом к сложным биологическим явлениям, по существу представляют пережитки давно пройденного этапа развития цитологии, когда основные свойства клетки объясняли свойствами клеточной оболочки, а содержимое клетки, живую цитоплазму, оставляли в тени.

Несомненно, что проникновение веществ обусловлено всей клеткой а не только ее поверхностным слоем, и зависит от обмена веществ, от физиологического состояния клетки и от внешней среды.

О. Б. Лепешинская исследовала изменение клеточных оболочек под, влиянием различных условий, а также в процессе развития клетки. В молодых клетках оболочка отсутствует, в дальнейшем развивается и изменяется и может даже совершенно раствориться и исчезнуть. Оболочка — это живой органоид клетки, который быстро реагирует на всякое внешнее воздействие.

За счет поступающих в клетку веществ происходит ее самообновление.

Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины. Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован... Читать далее...