2.19. Клеточная мембрана имеет большую площадь поверхности
Выше уже шла речь о том, что для клеток, как правило, выгодно иметь большую площадь поверхности (по отношению к объему) с тем, чтобы скорость протекающих в них метаболических процессов не лимитировалась скоростью поступления питательных веществ и кислорода внутрь клеток. В случае эукариот эта проблема решается путем комбинации двух факторов. Прежде всего, скорость метаболизма в большинстве эукариотических клеток значительно ниже, чем в прокариотических, поскольку для сохранения вида прокариотам требуется максимально возможная скорость роста и размножения клеток.
Для роста необходима энергия, поступающая в клетку либо в виде питательных веществ, либо в форме поглощенной ею энергии света; поэтому для обеспечения максимальной эффективности усвоения питательных веществ или улавливания энергии света прокариоты должны иметь большую площадь поверхности клеточной мембраны по отношению к объему клетки. Что же касается эукариотических клеток, то у них нет такой настоятельной необходимости быстро расти и делиться, и потому их энергетические потребности обычно не столь велики.
Вместе с тем эукариотические клетки характеризуются специфическими структурными особенностями, обеспечивающими максимальное отношение площади поверхности клетки к объему. Так, нервные клетки, в которых интенсивность метаболизма относительно высока, имеют длинную и узкую форму и соответственно большую площадь поверхности. Форма других клеток может быть весьма разветвленной или звездообразной, однако чаще всего площадь поверхности клетки увеличивается благодаря образованию на ней многочисленных складок или пальцеообразных отростков (так называемых микроворсинок) клеточной мембраны.
Рис. 2-20. Микрофотография поверхности изолированной клетки печени крысы, полученная методом сканирующей электронной микроскопии. Видно, что площадь поверхности клетки сильно увеличена за счет микроворсинок, форма и расположение которых постоянно меняются.
Как видно на фотографии клетки печени, полученной методом трансмиссионной электронной микроскопии (см. рис. 2-7), клеточная мембрана имеет отнюдь не гладкую, а весьма неровную поверхность. Это свойство мембраны еще более явно выражено на фотографии поверхности клетки печени, полученной методом сканирующей электронной микроскопии (рис. 2-20). Микроворсинки есть у многих животных клеток и, в частности, у клеток, выстилающих внутренний просвет тонкого кишечника, по которому молекулы питательных веществ должны проходить с высокой скоростью в ходе усвоения переваренной пищи.
