Отсутствие клеточных стенок у животных¶
Отсутствие клеточных стенок у животных — принципиальное отличие клеток животных от клеток растений, грибов и бактерий. Клетки животных (типичные эукариотические клетки) не имеют жёсткой клеточной стенки, что определяет их форму, способность к движению, фагоцитоз и межклеточное взаимодействие.
¶Клеточная стенка: что есть у растений и грибов
Клеточная стенка — жёсткая наружная оболочка, расположенная вне клеточной мембраны. У растений она состоит преимущественно из целлюлозы (β-1,4-глюканов), гемицеллюлоз и пектинов, у грибов — из хитина, у бактерий — из пептидогликана (муреина). Клеточная стенка обеспечивает:
- механическую прочность и поддержание формы клетки;
- защиту от осмотического лизиса при гипотонической среде;
- участие в межклеточной адгезии и сигналинге.
У животных клеточная стенка отсутствует полностью. Вместо неё клеточная мембрана (плазматическая мембрана) остаётся единственной наружной оболочкой, что делает клетки животных более пластичными и подвижными.
¶Что есть вместо клеточной стенки
Вместо жёсткой стенки клетки животных образуют внеклеточный матрикс (экстрацеллюлярный матрикс, ЭКМ) — комплекс белков и полисахаридов, синтезируемых самими клетками. Основные компоненты внеклеточного матрикса:
| Компонент | Функция |
|---|---|
| Коллаген | Придаёт прочность соединительной ткани |
| Эластин | Обеспечивает эластичность тканей |
| Протеогликаны | Удержание воды, структурная поддержка |
| Гликопротеины (фибронектин, ламинин) | Адгезия клеток к матриксу |
Внеклеточный матрикс не является жёсткой оболочкой: он формирует каркас тканей, но не ограничивает форму отдельной клетки так, как это делает клеточная стенка.
¶Следствия отсутствия клеточной стенки
Отсутствие клеточной стенки определяет ключевые свойства клеток животных:
- Изменяемость формы. Клетки животных способны менять форму, что необходимо для амёбоидного движения, миграции при заживлении ран и иммунном ответе.
- Фагоцитоз и эндоцитоз. Поглощение частиц и капель жидкости возможно только при отсутствии жёсткой наружной оболочки — мембрана может образовывать выросты и впячивания.
- Межклеточные контакты. Клетки животных образуют десмосомы, щелевые контакты, нексусы и адгезивные контакты, связываясь друг с другом напрямую через мембрану.
- Осмотическая уязвимость. В гипотонической среде клетки животных набухают и могут разрушиться (осмотический лизис), тогда как клетки растений за счёт стенки сохраняют форму.
¶Органеллы, отсутствующие у животных
Помимо клеточной стенки, в клетках животных отсутствуют некоторые органеллы, характерные для растений:
- Хлоропласты — пластиды, в которых происходит фотосинтез;
- Крупные вакуоли — у зрелых растительных клеток центральная вакуоль занимает до 90% объёма и поддерживает тургор; у животных вакуоли мелкие и многочисленные (или отсутствуют);
- Пластиды вообще — все типы (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты) отсутствуют;
- Микротрубочки клеточной стенки — растительные клетки имеют характерный набор микротрубочек, ориентирующих отложение целлюлозы.
При этом в клетках животных, в отличие от растений, развиты центриоли и центросомы, участвующие в организации веретена деления (у большинства высших растений центриоли отсутствуют).
¶Эволюционное значение
Отсутствие клеточной стенки у животных рассматривается как адаптация к подвижному образу жизни. Растения, ведущие прикреплённый образ жизни, сохранили жёсткую стенку как средство защиты и поддержания формы. Животные, напротив, эволюционировали в сторону пластичности клеток, что позволило развить ткани с сократительными свойствами (мышцы), нервную ткань с длинными отростками и иммунную систему с фагоцитозом.
Стоит отметить, что у некоторых простейших (например, у эвгленовых и динофлагеллят) встречаются оболочки, похожие по химическому составу на растительные (целлюлозные те́калы), что отражает их промежуточное положение между растительным и животным царствами.
¶Применение знаний
Понимание различий между клетками растений и животных используется в медицине и биотехнологии. Так, отсутствие клеточной стенки у бактерий (по сравнению с растительными клетками) и наличие пептидогликана лежит в основе действия многих антибиотиков (пенициллинов), разрушающих бактериальную стенку. В клеточной инженерии различия в оболочках определяют методы получения протопластов и гибридизации клеток.
Источники:
- Альбертс Б. и др. «Молекулярная биология клетки»
- Львов Н.П. «Общая биология»
- Кузьмин С.Н. «Ботаника»
- Викисловарь и учебные материалы по цитологии