ГЛАВА 2. КЛЕТКИ
Читатели могут задать вопрос: почему, приступая к обсуждению биохимии, мы начинаем с клеток? Конечно, некоторые из вас уже, возможно, изучали биологию клетки. Тем не менее начать с клетки необходимо, потому что большинство биохимических реакций в естественных условиях происходит именно в клетках, а не в колбах или пробирках. Основное различие между биохимией и «обычной» химией состоит в том, что биохимические реакции протекают в строго ограниченных условиях, заданных размерами клеток и их внутренней структурой, а также физическими и химическими условиями, совместимыми с жизнью клеток.
Обычные известные нам химические реакции проводят в реакционных сосудах, изготовленных из небиологических материалов, причем размеры этих сосудов несопоставимо больше величины реагирующих молекул. Кроме того, для обычных химических реакций иногда требуются высокие температуры или давления, активные реагенты или электрическая энергия; часто такие реакции проводят в органических растворителях.
В отличие от химических биохимическиереакции в живых клетках протекают в объемах, жестко ограниченных размерами клеток или их органелл, необычайно хрупкие стенки которых часто имеют толщину порядка нескольких молекул. Кроме того, биохимические реакции осуществляются только в водной среде при сравнительно низких постоянных температурах. Клетки не могут переносить экстремальной температуры или давления, экстремальной кислотности или присутствия соединений, обладающих высокой химической активностью. В дальнейшем, рассматривая химию биологических процессов, мы всегда должны помнить о размерах, строении и свойствах клеток, постоянно согласуя между собой представления химии и биологии клетки.
В этой главе мы остановимся на строении и биохимических свойствах клеток наиболее распространенных типов. В последующих главах некоторые аспекты этой проблемы будут рассмотрены более подробно.
2.1. Все клетки обладают некоторыми общими структурными характеристиками
Клетки - это структурные и функциональные единицы живых организмов. Простейшие организмы представляют собой единичные клетки; в отличие от них организм человека содержит, по-видимому, не менее 
клеток. Существует множество самых разнообразных клеток, очень сильно различающихся по размерам, форме и функциональной специализации.
В пригоршне земли или в стакане воды, взятой из пруда, можно обнаружить десятки различных одноклеточных организмов, а любой многоклеточный организм, будь то человек или какое-нибудь растение, состоит из десятков или сотен высокоспециализированных типов клеток, функционирующих совместно в составе тканей и органов. Как бы ни был велик и сложен организм, клетки каждого типа сохраняют определенную индивидуальность и независимость.
Несмотря на многочисленные внешние различия, клетки разных типов обладают поразительным сходством в своих главных структурных особенностях (рис. 2-1). Каждая клетка окружена очень тонкой мембраной, ограничивающей ее содержимое и позволяющей ей быть до некоторой степени самостоятельной. Клеточная мембрана, которую называют также плазматической мембраной, характеризуется избирательной проницаемостью. Это ее свойство позволяет необходимым питательным веществам и солям проникать внутрь клетки, а излишним продуктам выходить из нее. В то же время клеточная мембрана препятствует проникновению в клетку ненужных веществ из окружающей среды.
Рис. 2-1. Все клетки ограничены мембраной, содержат ядро или ядерное тельце и рибосомы. Далее мы увидим, что существует два основных класса клеток, различающихся по другим структурным элементам.
Молекулярная организация плазматической мембраны у всех клеток примерно одинакова: она состоит из двух слоев липидных молекул с множеством включенных в нее специфических белков. Одни мембранные белки обладают ферментативной активностью, тогда как другие связывают питательные вещества из окружающей среды и обеспечивают их перенос в клетку. Внутреннее пространство любой клетки заполнено цитоплазмой, в которой протекает большинство катализируемых ферментами реакций клеточного метаболизма. Именно в цитоплазме высвобождается химическая энергия, необходимая для построения клеточных структур и поддержания их целостности, а также для механической работы сокращения и передвижения. В цитоплазме всех клеток присутствуют также рибосомы - небольшие гранулы диаметром от 18 до 22 нм, функция которых состоит в обеспечении синтеза белков. Кроме того, все живые клетки содержат ядро или ядерное тельце, в которых происходит редупликация генетического материала и его хранение в виде дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК).
