О селекции и появлении новых видов. 8 страница

Важнейшее свойство плазматической мембраны состоит в ее способности пропускать в клетку или из неё различные вещества (это есть отделение клетки от внешней среды или соседних элементов – для чего?). Как говорят ученые, это имеет большое значение для саморегуляции клетки, поддержания постоянства её состава, физико-химического гомеостаза (подобного состояния). Функции мембраны выполняют благодаря избирательной проницаемости, т.е. способности ограничивать ту или иную систему от среды и пропускать все, что необходимо для жизнедеятельности этой системы. Это есть свойство материи иметь свое постоянство (свое поддержание постоянного системного движения), поэтому она и материя. Нарушения постоянства приводит к разрушению системы и появлению совершенно другой, новой системы. Клетка существует оттого, что в ней постоянно действуют одни и те же белки, где будут происходить одни и те же процессы, реакции. Вот почему в клетку должны попадать только определенные вещества. Оболочка не просто содержит белки, ДНК, а в клетке должны находиться только определенные белки, а это определяется самими белками.

Были выделены особые белки, делающие мембраны проницаемыми для сахаров и других водорастворимых веществ. Специальные переносчики, соединяясь с транспортируемыми молекулами, протаскивают их через мембраны. Убедительный довод существования переносчиков был получен при изучении проникновения глюкозы внутрь эритроцитов. Погрузив «перевозимые» молекулы, они транспортируют их через мембраны и возвращаются либо пустыми, либо захватив других «пассажиров». Имеются переносчики, которые не совершают челночных движений, а встраиваются в мембрану и образуют канал. Роль переносчиков выполняют белки мембраны. Исследование переноса лактозы показало, что соответствующий транспортный белок, встроенный в мембрану, работает по принципу фермента и связывает сахар аналогично тому, как фермент связывает свой субстрат. Такие белки называют пермеазами. Каждый из них обеспечивает перенос определенных молекул. Транспортные белки не вращаются в двойном липидном слое, а обеспечивают перенос, изменяя свою конфигурацию, в результате чего в мембране открываются «ворота», или каналы. Установлено, что транспортные белки отвечают за перенос сахаров, аминокислот, ионов натрия, кальция и других веществ. Транспорт обеспечивает непрерывность взаимосвязанных потоков вещества, энергии и информации. Имеется пассивный и активный транспорт. Пассивный транспорт включает процессы не требующие затрат энергии. Перенос мелких молекул (О2, Н2О, СО2 и др.) осуществляется механизмами простой диффузии, скорость которой пропорциональна градиенту концентрации транспортируемых молекул по обе стороны плазмолеммы (имеются также осмотические процессы, по градиенту концентрации). Активный транспорт происходит с затратой энергии и обеспечивает перенос молекул (ионов) с помощью белков-переносчиков против градиента концентрации. Это натриево-калиевый насос. Во время его работы происходит перенос положительных ионов. Эта работа сопровождается накоплением на мембране разности электрических потенциалов. При этом расщепляется АТФ, давая энергию. Эта «машина» представляет собой не что иное, как фермент, расщепляющий АТФ, - натрий-калий-зависимую АТФ-азу. Этот фермент обычно расположен в мембранах и активизируется при повышении концентрации ионов натрия внутри клетки или ионов калия в наружной среде.

Плазматическая мембрана образована в основном белками и липидами (белково-липидный комплекс) в количественном соотношении 1: 1 (у прокариот в плазматической мембране преобладают белки, они составляют 50-75%, липиды – от 15 до 45%). Главная функция липидов – поддержание механической стабильности мембраны и предание ей гидрофобных свойств. Взаимодействия между молекулами белков и липидов различной природы обеспечивают устойчивость плазматической мембраны. Молекулы мембранных белков также связываются с молекулами олигосахаридов, образуя гликопротеины. Другая часть белков (липопротеины) имеет боковые липидные цепи. В мембране локализованы ферменты, катализирующие конечные этапы синтеза мембранных липидов, компонентов клеточной стенки и некоторых других веществ. Белки осуществляют большую часть функций: многие из них являются рецепторами, другие – ферментами, третьи – переносчиками. В каждом монослое содержатся свои белки.

Мембрана, сама клетка состоит из белков, ферментов и их продуктов деятельности – они производят различные синтезы из транспортируемых из вне веществ, они собирают необходимые вещества в клетке. Клетка – это не мешочек, набитый веществами, различными молекулами (единожды когда-то, непонятно отчего оживший). Действия всех белков, их совместная взаимосвязанная деятельность (их совместный танец), их общее движение есть жизнь клетки и жизнь самих белков. В этом заключается биологическая жизнь, а не простым набором различных веществ, которые в один момент взяли и ожили. Клетка – это пространство для деятельности белков. Пространство, образованное и постоянно образуемое, т.к. пространство существует через движение, и появляется через него (пространство не появляется набиванием его различными его веществами, оно появляется через движение), белками. Это их мир движений, процессов. Белки, ферменты осуществляют жизнь на этом уровне, привлекая для этого энергию, вещества. Это свой мир действий, определяемые его конкретными участниками. Все биологические процессы осуществляются в клетке. Все её части, органоиды взаимосвязаны и работают как единая целостная биологическая система. Это обеспечивают белки. В каждой клетке работает своя связка белков. В различных её местах живут и действуют свои белки, которые производят определенную деятельность.

Биосинтез липидов, мононуклеотидов происходит с помощью ДНК? Если да, то каков же его механизм? Как может ДНК управлять синтезом мононуклеотидов, из чего потом синтезируется сама ДНК? Биологические белки могут образовываться без ДНК с помощью РНК. Синтез, производимый с помощью ДНК, без РНК не сможет проходить. РНК – активный элемент клетки. Белки еще более активные. А ферменты еще более активные. Ферменты – это же катализаторы биохимических реакций. С помощью ферментов в клетке образуются аминокислоты и нуклеотиды, синтезируются жиры и углеводы, всасываются или выводятся различные соли, происходит множество сложных биохимических превращений. Без ферментов не будет происходить синтез белков. Процесс синтеза белков (его организация) чрезвычайно сложен и связан с участием многих ферментов и затратой большого количества энергии. То же самое происходит с синтезом ДНК. Сложный процесс удвоения молекул ДНК осуществляется набором ферментов, образуют две двойные спирали ДНК – «дочерние» молекулы ничем не отличаются друг от друга от исходной «материнской» молекулы ДНК. Это происходит в определенное время в клетке перед её делением. Вторые цепи «дочерних» молекул синтезируются из нуклеотидов заново по принципу комплементарности к нитям «материнской» ДНК. Все это делается точь-в-точь, если происходит несоответствие, ферменты тут же исправляют, т.е. они видят, где несоответствие, умеют сравнивать. ДНК очень часто повреждается, внешние агенты врезаются внутрь или разрезают нить ДНК. Есть бактерии, которые почти невосприимчивые к радиоактивности. Разрушьте их ДНК облучением и отдельные части тут же восстанавливают ферменты, разорванные части ими быстро зашиваются. Это кажется, как «подобно оторванным конечностям оживающего чудовища из фильма ужасов» (цитата из научного журнала).

Ученые пишут, что молекула ДНК – владеет непревзойденным мастерством самовоспроизведения – она копирует себя за считанные секунды – но не может практически ничего другого. Но она же, на самом деле и этого не делает, не может сама по себе самовоспроизводиться – это делают ферменты. Качества ДНК лишь применяются. Фермент ДНК-полимераза движется по «материнским» нитям и использует их в качестве матрицы для безошибочного синтеза «дочерних» цепей. Матричный синтез напоминает отливку на матрице: новые молекулы синтезируются в точном соответствии с планом, заложенным в структуре уже существующих молекул. Матричный принцип лежит в основе важнейших реакций синтеза нуклеиновых кислот и белков. В этих реакциях обеспечивается точная последовательность мономерных звеньев в синтезируемых полимерах. Мономеры поступают в определенное место на молекулы, служащие матрицей, где реакция протекает, её производит фермент. Если бы такие реакции происходили в результате случайного столкновения молекул, они протекали бы бесконечно медленно. Синтез сложных молекул на основе матричного принципа осуществляется быстро и точно. Роль матрицы в клетке играют макромолекулы нуклеиновых кислот ДНК или РНК. Мономерные молекулы, из которых синтезируется полимер, - нуклеотиды или аминокислоты – в соответствии с принципом комплементарности располагаются и фиксируются на матрице в строго определенном порядке. Затем происходит соединение мономерных звеньев в полимерную цепь, и готовый полимер сходит с матрицы. После этого матрица готова к сборке новой точно такой же полимерной молекулы. Ученые говорят, что реакция матричного типа – специфическая особенность живой клетки, что они являются основой фундаментального свойства всего живого – способности к воспроизведению себе подобного. Другие ученые говорят, что кристаллам тоже свойственен ряд процессов, сходных с теми, что присущи жизни – репликация, реакция на воздействие окружающей среды, способность принимать одни и те же сложные узорчатые формы. Повторение одной и той же структуры движения (удержания его), это и есть форма.

Информация о структуре белка (это есть его форма, заложенная определенным взаимодействием), записанная в и-РНК в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Местом белкового синтеза являются рибосомы. Рибосома состоит из двух субъединиц – большой и малой. Каждая субъединица представляет собой комплекс рибосомной РНК с белками. Большая субъединица содержит три различные молекулы рРНК, связанные с 40 молекулами белков; малая содержит одну молекулу рРНК и 33 молекулы белков. Большинство белков специфически связано с определенными участками рРНК. Некоторые белки – т.н. факторы инициации (начала), элонгации (продолжения) и терминации (окончания) – включаются в состав рибосомы только во время биосинтеза белка. Молекулы рРНК составляют 50-63 % массы рибосомы и образуют её структурный каркас. Количество рибосом в клетке может достигать десятков миллионов.

Клетка – не сосуд для прихотей генов, где только все заняты, тем, чтобы воспроизводить ДНК. Организаторы клетки (её участники) не рабы своих генов. Как говорят ученые: «гены – это не больше (и не меньше), чем инструкция по синтезу белков». Генетический код это кодирование триплетами (кодонами) определенных аминокислот, которые должны в соответствии с генетической информацией соединиться в определенные белки. Все это относится лишь к производству белка, это нужно белкам, которые будут совершать огромнейшее количество действий в клетке, оттого она и существует. В клетке происходит много других процессов: синтез аминокислот, липидов, нуклеотидов, углеводов. Эти процессы тоже непростые. Эти процессы осуществляют белки ферменты (когда синтезируются нуклеотиды, это в первую очередь нужно белкам, чтобы потом поддерживать генетическую информацию, чтобы постоянна она сохранялась на ДНК, потому что по ней будут синтезироваться белки). Но как они это делают: самостоятельно или с помощью ДНК? Но ДНК, это же лишь инструкция по синтезу белка. Может белки ферменты пользуются другой информацией. Более 100 аминокислот создала Земля. Белки ферменты взяли у неё технологию производства 20 аминокислот (по последним данным в биологических организмах обнаружено 22 аминокислоты) и по этой схеме производят их в клетке.

Количество видов аминокислот, применяемых в клетке, незначительно по сравнению, сколько видов белков участвует в деятельности клетки. Возможно, поэтому и не нужно никакого механизма как ДНК, где сосредотачивается просто огромная информация по синтезу самых различных белков. Например, в нашем организме по мнению одних ученых «трудятся по крайней мере 200 тысяч различных видов белка», другие ученые утверждают, что «в организме человека может находиться целый миллион видов белков, и каждый является маленьким чудом; каждый из них уникален и каждый имеет жизненно важное значение для того, чтобы мы были здоровы и счастливы». Одни ученые говорят: «мы пока знаем, чем конкретно заняты не более чем два процента видов белков». Другие называют цифру в 50 процентов; это, видимо, зависит оттого, что иметь в виду под словом «разбираться». Клетка содержит около 20 тысяч различных видов белка. Ученый Б. Науланд говорит, что в каждой клетке может находиться не меньше 100 миллионов белков; «эта ошеломительная цифра дает некоторое представление об интенсивности и масштабности происходящих внутри нас биохимических процессов». Но, если произвести расчет по количеству рибосом в клетке, а их может достигать десятков миллионов, а на каждую рибосому приходится несколько десятков различных белков (около 55 – для рибосомы прокариот и около 100 - для рибосомы эукариот), то количество, присутствующих лишь в рибосомах белков, может составлять миллиарды. Выходит, что белки и занимаются лишь тем, чтобы воспроизводить себя. Все объекты клетки (а их тоже миллионы) и в том числе и ДНК подчинены этой задаче. А задача эта очень сложная.

Ученые говорят, что белки – это сложные вещества. Гемоглобин длинною всего в 146 аминокислот, по белковым меркам, - карлик, но он представляет собой одну из единицы с 190 нулями возможных комбинаций аминокислот, потому химику из Кембриджского университета Максу Перутцу потребовалось двадцать три года, практически вся творческая жизнь, чтобы расшифровать его строение. При случайном протекании процессов создание даже единственного белка должно было бы представляться совершенно невероятным. Белок такого размера, как альбумин, в состав которого входит более 500 аминокислот, то число всевозможных вариантов последовательности аминокислот в полипептидной цепи будет равно приблизительно величине, равную единице, за которой следует 600 нулей! В начале 50-х годов был синтезирован белок – инсулин, полипептидная цепь которого состоит всего из 51 аминокислотного остатка. Для его синтеза потребовалось провести около 5000 операций. В этой работе принимали участие 10 человек в течение трех лет. В лабораторных условиях синтез белка требует огромных усилий, времени и средств. В живой клетке синтез одной молекулы белка, состоящей из 200-300 аминокислотных звеньев, завершается очень быстро – в 1-2 мин. Ученые отмечают, что шансы самосборки белковой молекулы равны нулю. Эту работу успешно могут выполнять при помощи информации ферменты, РНК. Их в клетке миллионы и работу выполняют очень быстро – это их мир. Одни особые ферменты осуществляют захват и соединение аминокислот с их тРНК, не какую угодно, а только ту, которая кодируется триплетом, комплементарным антикодону. Ферменты опознают и аминокислоты и тРНК, знают кодирующие триплеты, т.е. это весьма грамотные существа. Другие ферменты в рибосоме в процессе сборки белка сцепляют аминокислоты между собой. Но здесь действует уже другая сила – сила пептидной связи и эту связь используют ферменты. И, когда человек искусственно собирает белок, создает не он и не самопроизвольно – это делают молекулы. Человек лишь поставляет готовые (опять же не им, т.е. не им изготовленные) определенные (и опять же не им) аминокислоты, как это делают специальные ферменты. Так и искусственно синтезировалась молекула ДНК, это могло произойти под действием специального фермента, извлеченного из бактерии.

Белки – это сложное создание. Как оно произошло? Одни говорят, что белки спонтанно образовались сразу все. Другие убеждают, что так они не могут, что должно быть, имел место своего рода кумулятивный процесс, давший возможность аминокислотам собираться в группы; возможно, две или три аминокислоты соединялись с какой-нибудь простой целью, а потом со временем сталкивались с другим схожим пучком и «открывали» какое-то дополнительное улучшение.

У нас сложилось представление, принцип устройства, что если компоненты соберутся и их встряхнуть, дать им толчок, перемешать, то из этого будут выходить объекты, жизнь. Дэвис пишет: «Если каждому элементу требуются все прочие, как тогда вообще в первый раз возникло это сообщество молекул?» Ученый говорит о клетке. Так, как же мешочек химических элементов смог ожить, как мог получить первичное движение, и возможен ли вообще такой вариант развития.

Чтобы собрались вещества для клетки, они должны появиться. Без аминокислот, мир белковый не состоится. Некоторые ученые предполагают, что аминокислоты, жизнь пришла из космоса. В конце 2001 года, более чем через тридцать лет после падения Марчисонского метеорита научно-исследовательский центр в Калифорнии сообщил, что марчисонские обломки содержали сложные группы сахаров, называемых полиолами, которые раньше вне Земли не обнаруживали. А также метеорит был усеян аминокислотами – всего семьдесят четыре вида, восемь которых участвуют в образовании земных белков. С Землей повстречались уже немало углеродистых хондритов – один из них, упавший близ озера Тагиш на плато в Канаде в 2000 году, они также подтвердили, что Вселенная на самом деле богата органическими соединениями. Ныне ученые считают, что комета Галлея примерно из 25 процентов состоит из молекул органических веществ. Ученые заявляют «упади достаточное число этих молекул на подходящее место – скажем на Землю, - и вот вам основные элементы, нужные для жизни».

В космосе есть вещества, которые Земля не вырабатывает. Это означает, на Земле, в её недрах проходили и проходят чуть иные процессы, иные взаимодействия (веществ, т.к. в разных частях Вселенной их состав различный и разные действия энергии). Земля тоже образует аминокислоты и биологические клетки их синтезируют. Биологическая жизнь не была занесена на Землю из космоса. Упади сколько угодно метеоритов с аминокислотами, они не оживут, не соединятся в белки, они так и останутся в метеорите аминокислотами. На Земле аминокислоты живы потому, что они находятся в циклическом движении, а это есть жизнь. Сейчас Земля полна жизнью. Одни вещества разрушаются, а другие образуются по одному и тому же циклическому кругу. Аминокислоты постоянно разрушаются (как и белки и все остальные вещества), но они постоянно создаются, как это было вначале, есть повторения создания, есть возвращение к прошлым процессам, которые повторяются в циклическом движении и поэтому все живет. Не может происходить, что в начале на Землю упало достаточное количество органики, аминокислот – собрались все необходимые вещества, и вдруг это кучка ожила, вдруг в ней появилось движение (движение не исчезает и из ничего не появляется, она постоянно живет в переходах). Нет такой схемы развития – образуются аминокислоты, процесс образования завершается, аминокислоты собираются вместе и начинают образовывать белки. Естественно, чтобы белок появился, вначале должны появиться аминокислоты и притом самые различные. Но, чтобы была жизнь этот процесс должен постоянно повторяться, постоянно должны возникать аминокислоты, белки. Есть участь систем – разрушаться. Но и есть всегда и противоположное – постоянно создаваться вновь. Нет того, что в начале все создалось, а потом все начинает разрушаться; что мир сегодня идет только к хаосу. Да, системы постоянно разрушаются, но они и постоянно создаются. Например, люди вместо разрушающихся зданий (других объектов) строят новые. И пока люди будут жить, они всегда будут это делать. Это их смысл. Биологические организмы тоже подвержены разрушению. Постоянно одни организмы уходят, но всегда постоянно приходят новые системы организмов. Всегда есть возвращение, повторение, но это не означает, что процесс пошел вспять, в обратную сторону. Просто начинается новое циклическое движение, и оно образует новую следующую оболочку жизни, жизнедвижения.

С новым циклом на Земле создаются новые оболочки устройств, появляются следующие уровни развития. Жизнь – это постоянный процесс. Белки не сразу все появились. Чтобы создавались новые организмы, нужно было и создавать новые белки. В создании белков участвует мир, который предшествует миру белков. Все миры вращаются в циклическом кругу. Земля породила аминокислоты, белки, клетку. Но в этом процессе были конкретные участники. Земля не Бог, но божество лежит во всем. Поэтому белки спонтанно не образовались. Спонтанности нет во Вселенной. Все в ней делается упорядоченно, во всем есть смысл, даже тогда, когда нам кажется, что все это все это бессмысленно. Аминокислоты соединяли «с какой-нибудь простой целью», чтобы образовывались определенные белки, которые занимали определенное место в клетке и выполняли определенные функции. Новые клетки – новые белки.

Все объекты клетки (а их миллионы) в том числе и ДНК принадлежат белкам ферментам. Они там производят свою деятельность, с помощью своих устройств совершают многочисленные действия. Нечто похожее совершают и люди. На своих предприятиях они тоже осуществляют множество операций. И если бы наблюдали с дальней планеты, то показалось бы, что предприятия работают сами по себе. Объекты людей работают, но работают благодаря людям. Человек заводит процессы. В клетке это осуществляют белки ферменты.

Объекты (органеллы) клетки - это постоянные части клетки, которые имеют определенное строение, где происходят определенные процессы, где определенные белки ферменты выполняют свои специфические функции. Все части объединены в одно целое – клетку. Связь между частями (объектами) клетки осуществляют белки. Рибосомы (это место, где происходит самый главный процесс в клетке – синтез белка), пройдя через поры в ядерной оболочке, прикрепляются на мембраны эндоплазматической сети (ЭПС). ЭПС – это устройство (система), совокупность в очень взаимосвязанных сообщающихся между собой канальцев, вакуолей и «цистерн» различной формы и величины. Их стенки представляют собой мембраны, контактирующие со всеми органеллами клетки. Мембраны гранулярной (шероховатой) ЭПС содержат белки, способствующие связыванию рибосом и уплощению цистерн. Белки, синтезируясь на связанных с ЭПС рибосомах, проходят через мембрану внутрь полостей и по каналам ЭПС транспортируются к различным клеточным органеллам. В мембранах гладкой ЭПС находятся ферменты синтеза и расщепления углеводов и липидов. Через ЭПС осуществляется обмен и перемещение веществ внутри клетки; регуляция биохимических реакций, связанная с упорядоченностью локализации в структурах ЭПС веществ, вступающих в реакции, а также их катализаторов – ферментов.

Часть образуемых в клетке белков и липидов по каналам ЭПС поступают в специализированную органеллу – аппарат Гольджи. Аппарат Гольджи состоит из окруженных мембранами полостей, уложенных в стопку, в которых происходит сортировка и упаковка поступивших макромолекул: белков, углеводов, жиров (эти продукты синтетической деятельности белков ферментов транспортируются к аппарату Гольджи по каналам эндоплазматической сети, и опять же все это происходит не само по себе, как бы сама клетка это делает). Вещества, необходимые клетке для внутреннего потребления сначала накапливаются в мелких пузырьках (50 нм). Наиболее широкие уплощенные цистерны обращены в сторону ЭПС. К ним присоединяются транспортные пузырьки, несущие вещества – продукты первичных синтезов. В цистернах приносимые макромолекулы модифицируются. Здесь происходит синтез полисахаридов, модификация олигосахаридов, образование белково-углеводных комплексов и ковалентная модификация переносимых макромолекул. По мере модификации вещества переходят (т.е. переносятся) из одних цистерн в другие. Смежные цистерны разделены пространствами в 15-30 нм (от 3 до 30 цистерн в виде изогнутых дисков диаметром 0, 5-5 мкм образуют стопку). Отдельные группы цистерн в пределах диктиосомы отличаются особым составом ферментов, определяющих характер биохимических реакций, в частности процессинга белка и др. Сортировка синтезируемых клеткой белков у транс-поверхности перед их окончательным транспортом производится посредством рецепторных белков, распознающих сигнальные участки макромолекул и направляющих их в различные пузырьки. Транспорт веществ: из транспортных пузырьков вещества переводят в стопку цистерн комплекса Гольджи с цис-поверхности. На боковых поверхностях цистерн возникают выросты, куда перемещаются вещества. Выросты отщепляются в виде пузырьков и разносятся по цитоплазме. Вещества, произведенные «на экспорт», получают в аппарате Гольджи «удостоверение» в виде присоединенных к ним полисахаридов и в таком виде выводятся из клетки. Удостоверение, полученное в аппарате Гольджи, позволяет веществам дойти до адресата, а не быть уничтоженным по дороге за «контрабанду».

Еще одна функция аппарата (комплекса) Гольджи – там происходит образование лизосом. Каждая лизосома представляет собой мембранный пузырек диаметром 0, 4-0, 5 мкм (это самые мелкие из мембранных органелл клетки). В нем содержится около 50 видов различных гидролитических ферментов в дезактивированном состоянии (протеазы, липазы, фосфолипазы, нукклеазы, гликозидазы, фосфатазы, в том числе кислая фосфатаза; последняя является маркером лизосом). Молекулы этих ферментов, как всегда, синтезируются на рибосомах гранулярной ЭПС, откуда переносится транспортными пузырьками в аппарат Гольджи, где модифицируются. От зрелой поверхности цистерн аппарата Гольджи отпочковываются первичные лизосомы. Все лизосомы клетки формируют лизосомное пространство, в котором с помощью протонного насоса постоянно поддерживается кислая среда – рН колеблется в пределах 3, 5-5, 0. Мембраны лизосом устойчивы к заключенным в них ферментам и предохраняют цитоплазму от их действия. Функция лизосом – внутренний лизис («переваривание») высокомолекулярных соединений и частиц (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот). Захваченные частицы обычно окружены мембраной. Такой комплекс называют фагосомой. Процесс внутриклеточного лизиса осуществляется в несколько этапов. В этой вторичной лизосоме ферменты активизируются и расщепляют поступившие в клетку полимеры до мономеров. Продукты расщепления транспортируются через лизосомную мембрану в цитозоль. Вторичные лизосомы формируются путем слияния фагосомы (это мембранные пузырьки, которые содержат захваченный клеткой извне материал) с эндосомой (это мембранные пузырьки, переносящие макромолекулы от поверхности клетки в лизосомы путем эндомитоза). Аутофагия обеспечивает переваривание участков цитоплазмы, митохондрий, рибосом, фрагментов мембран и т.п. Убыль последних в клетке компенсируется их новообразованием, что ведет к обновлению («омоложению») клеточных структур. В лизосомах ферменты участвуют в расщеплении старых частей клетки, целых клеток и отдельных органов. Например, при развитии лягушки хвост головастиков растворяется в лизосомах ферментами. В лизосомах существуют системы защиты их от самопереваривания. При фагоцитозе лизосомы сливаются с мембраной фагоцитарного пузырька, и гидролитические ферменты переваривают поступившую в клетку пищу. В процессе жизнедеятельности клетки на разных иерархических уровнях её организации, начиная от молекул и кончая органеллами (это белковый уровень организации, это их создания), постоянно происходит перестройка структур (это почти тоже самое, что и у людей, только у них свои объекты). Вблизи поврежденных или требующих замены участков цитоплазмы, обычно по соседству с комплексом Гольджи, образуется полулунная двойная мембрана, которая растет, окружая со всех сторон поврежденные зоны. Затем эта структура сливается с лизосомами. Эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют (это делают ферменты) единую вакуолярную систему клетки, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменения функции мембран.

Взять другой объект клетки – пероксисомы. Здесь тоже активную роль играют ферменты, потому что это их объекты. Пероксисомы – это мембранные пузырьки, в которых содержатся около 15 ферментов (пероксидазу, каталазу, оксидазу аминокислот и др.). Пероксисомы образуются в эндоплазматическом ретикулуме и обновляются каждые 5-6 дней. Фермент пероксидаза участвует в обмене перекисных соединений, в частности перекиси водорода, которая токсична для клетки. Для биохимических реакций в пероксисомах используется молекулярный кислород. Пероксисомы также принимают участие в нейтрализации многих других токсических соединений, например этанола. Каталаза составляет среди ферментов пероксисом около 40% всех белков. Под воздействием каталазы распадается перекись водорода, образующаяся в ходе окисления аминокислот, углеводов и др. веществ клетки. Таким образом, фермент защищает клетку от повреждающего эффекта перекиси водорода. Пероксисомы участвуют также в обмене липидов, холестерина и пуринов.

В клетке находятся и другие важные объекты (органеллы), в которых производится специфическая работа – это энергетический обмен, накопление энергии, преобразование энергии. Без энергии никакой жизни в клетке не может быть. Эукариотические клетки содержат энергетические станции – митохондрии (их еще называют силовыми станциями). Эти станции используются в процессах клеточного дыхания, они преобразуют энергию, которая при этом освобождается, в форму, доступную для использования другими структурами клетки. Митохондрии состоят из наружной и внутренней мембран, разделенных межмембранным пространством, и содержит митохондриальный матрикс, в который обращены складки внутренней мембраны – кристы. В этом объекте, как и в других, находится много различных белков, ферментов. Наружная мембрана содержит порин и другие транспортные белки, а также рецепторы, распознающие переносимые белки в зонах слипания наружной и внутренней мембран. Межмембранное пространство митохондрий содержит небольшое количество ферментов. Его ограничивает изнутри внутренняя мембрана митохондрий, содержащая транспортные белки, ферменты дыхательной цепи и сукцинатдегидрогеназу, а также комплекс АТФ-синтетазы. Внешняя мембрана ровная, внутренняя же образует многочисленные кристы,, которые могут иметь вид складок, трубочек и гребней. Благодаря кристам площадь внутренней мембраны существенно увеличивается. В кристы встроены ферменты, участвующие в преобразовании энергии питательных веществ, поступающих в клетку извне, в энергию молекул АТФ. Складчатость внутренней мембраны увеличивает поверхность на которой размещаются ферменты, синтезирующие АТФ. Количество крист в митохондрии и количество самих митохондрий в клетке тем больше, чем больше энергетических затрат осуществляет клетка. В летательных мышцах насекомых каждая клетка содержит несколько тысяч митохондрий (т.е. все заранее предусмотрено, организм создавался сразу таким, чтобы он мог осуществлять определенное жизнедвижение – все под это и выстраивалось). Внутренняя камера митохондрии, пространство, ограниченное внутренней мембраной, т.е. область между ней и кристами, заполнена митохондриальным матриксом. Он имеет мелкозернистую структуру и содержит множество различных ферментов (ферменты цикла Кребса, ферменты белкового синтеза, ферменты окисления жирных кислот, митохондриальную ДНК, рибосомы). Со стороны матрикса к поверхности крист прикреплено множество электроноплотных субмитохондриальных элементарных частиц. Каждая из них имеет форму гриба. В этих частицах сосредоточены АТФ-азы – ферменты, непосредственно обеспечивающие синтез и распад АТФ. Эти процессы неразрывно связаны с циклом трикарбоновых кислот (циклом Кребса).