Повреждение и гибель клеток и тканей

Повреждение и гибель клеток и тканей

Живым системам свойственны такие качества, как метаболизм (обмен веществ), самоподдержание и изменчивость, способность к реакции на раздражение и к передвижению, самовоспроизведение и передача наследственных признаков потомству. Структуры живых систем непостоянны. Они непрерывно разрушаются и восстанавливаются. Их обновление протекает с разной скоростью. К быстро обновляющимся субстанциям можно отнести гликоген, тогда как довольно стабильными являются ДНК и некоторые полисахариды. Мерой оценки скорости обновления служит период биологической полужизни (полуобновление) — время, в течение которого половина данного вещества заменяется новыми молекулами. Так, у лабораторных крыс период полужизни гликогена в печени достигает 20—24 ч, а обменного (резервного) жира — 16—20 сут

Все живые организмы представляют собой открытые термодинамические системы, поскольку, с одной стороны, они постоянно поглощают новые вещества, а с другой — выделяют продукты своего метаболизма. Для выполнения многочисленных функций и сами организмы, и их более мелкие структурно-функциональные единицы, например клетки, структурированы на компартменты (отделы). Каждый такой отдел выполняет или регулирует то или иное звено какой-либо функции либо всю функцию. Процессы, характеризующиеся синтезом соединений, обладающих ббльшим запасом энергии, чем исходные соединения, носят название анаболических, а процессы деградации (расщепления) веществ — катабо-лических. Всевозможные типы молекул, формирующиеся в ходе обмена, называют метаболитами.

В различных вариантах метаболизма ведущее значение имеют три полимера (полимеры — высокомолекулярные соединения с повторяющимися последовательностями или химическими группировками), синтезирующиеся в организме: полинук-леотиды (нуклеиновые кислоты), полипептиды (цепочки остатков аминокислот, соединенные амидными связями) и полисахариды (углеводы, содержащие более 10 моносахаридных остатков).

Энергия, освобождающаяся при распаде пищевых органических веществ, не используется в клетках одномоментно. Вначале она запасается в форме промежуточных высокоэнергетических соединений — как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ) АТФ состоит из аденина (пуриновое основание), рибозы (широко

распространенный моносахарид из группы пентоз — 5-углерод-ных Сахаров) и трех молекул фосфорной кислоты в виде фосфатных групп. Последние соединены между собой так называемыми высокоэнергетическими связями. При гидролитическом расщеплении (гидролиз — реакция разложения вещества с участием воды) в физиологических условиях только одна такая связь выделяет энергию более 25 кДж/моль. В результате отщепления концевой фосфатной группы из АТФ образуется аденозиндифосфат (АДФ) и освобождается около 30 кДж/моль. При отщеплении второй фосфатной группы получается аденозинмонофосфат (АМФ), что дает еще примерно 30 кДж/моль. Гидролитическое отщепление последней фосфатной группы освобождает несколько меньшее количество энергии.

В биологическом преобразовании энергии выделяют два основных этапа: синтез пирофосфатных связей АТФ и использование их для совершения работы. В энергии, освобождаемой при расщеплении АТФ, нуждаются процессы активного транспорта, клеточные биосинтетические реакции, сократительные, кинетические и многие другие процессы. Поскольку запасы АТФ весьма ограничены, использованные количества этого высокоэнергетического соединения должны очень быстро восполняться. Действительно, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь регенерирует 2400 раз в сутки. Поэтому средняя продолжительность ее жизни составляет менее 1 мин. Восполнение происходит за счет фосфорилирования АДФ в АТФ в цепи тканевого дыхания (аэробных окислительно-восстановительных реакций) и других процессов.

В ходе эволюции выделились две большие линии живых организмов — прокариоты, не обладающие оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом (вирусы, бактерии и др.), и эукариоты, имеющие ядро (растения, животные, человек). Прежде чем перейти к описанию общепатологических процессов и, в частности, изменений при повреждении, необходимо напомнить основные сведения об элементах функциональной ком-партментизации клеток прои эукариот, сконцентрировав главное внимание на последних. Но вначале о прокариотах.

Известно, что вирусы в естественной среде представляют собой неклеточные формы. Прокариотическую живую форму они приобретают, проникая в животные, растительные или бактериальные клетки. Частицы вирусов состоят из белка и нуклеиновой кислоты. Их форма разнообразна: сферическая, палочковидная и др. Размеры также варьируют от 10 до 450 нм (1 нанометр = 10~9 м). Вирусы, инфицирующие бактерии, называются бактериофагами, или фагами. Наиболее мелкие бактерии имеют диаметр около 100 нм, но длина самых крупных достигает 60 000 нм. Бактерии приобретают всевозможные формы: сферические, овальные, бобовидные, палочковидные, бочковид-ные, спиральные и др.

В цитоплазме прокариот нет целого ряда органелл, присущих эукариотам (органеллы — обязательные для всех клеток микроструктуры, выполняющие в цитоплазме жизненно важные функции). Основными органеллами являются рибосомы (плотные сферические частицы, состоящие из РНК и белков и обладающие биосинтетическими и другими функциями) и плаз-миды (кольцевые внехромосомные нуклеиновые кислоты, способные к автономной репликации). Хромосомы прокариот представлены двунитевыми, реже однонитевыми кольцевыми молекулами ДНК, в ряде случаев — молекулами РНК. Нуклеиновые кислоты хромосом состоят из длинных полимерных молекул. Они плотно упакованы, и это позволяет им при большой длине занимать минимальный объем. Прокариоты всегда существуют только в виде одноклеточных организмов. Размножаются они простым делением, наступающим после репродукции их хромосом.