Строение цитоплазмы

В этой статье мы углубимся в мир клеточного строения. Более подробно изучим цитоплазму, ее строение и основные функции.

Что такое цитоплазма

Фото: «Общая Биология 10 класс. Базовый уровень.»

Определение Цитоплазма (cytoplasma; греческий kytos вместилище, здесь — клетка + plasma вылепленное, оформленное) — это полужидкое, гелеобразное вещество, которое является неотъемлемой частью клеток, как прокариотических, так и эукариотических. Она окружает органеллы и ядро клетки, создавая среду для протекания жизненно важных клеточных процессов. 

В цитоплазме происходят такие процессы, как: синтез белка, метаболизм и множество химических реакций. В ее состав входят вода, ионы, питательные вещества и различные молекулы, необходимые элементы для жизнедеятельности клетки.

История открытия цитоплазмы

Термин «цитоплазма» введен в 1863 году швейцарским анатом и зоологом  Р. А. фон Кёлликером. Вначале он был синонимом термина «протоплазма». Протоплазма обозначает живое внутреннее содержимое клетки. Но позже путем исследований, термин «цитоплазма» стал обозначать клеточное вещество и органеллы вне ядра.

Фото: Wikipedia

Структура цитоплазмы

Цитоплазма — место, где протекают все процессы клеточного метаболизма, за исключением синтеза нуклеиновых кислот, который происходит в ядре. Под контролем ядра цитоплазма способна к росту и воспроизводству. При частичном удалении она полностью регенерирует. Однако цитоплазма не способна к длительному одиночному существованию.Сейчас мы разберем структуру цитоплазмы.Основой цитоплазмы является  цитозоль. Она представляет собой полужидкое или гелеобразное вещество, занимающее большую часть ее объема.

В состав цитоплазмы входят:

• Гиалоплазма или матрикс цитоплазмы — бесцветная коллоидная структура. В ее состав входят РНК, растворимые белки, полисахариды, липиды, а также различные клеточные структуры, которые располгаются определенным образом. К последним относятся мембраны, органеллы и различные включения.
• Цитоскелет — является основой клетки, состоит из сети белковых нитей. Он обеспечивает структурную поддержку клетки, участвует в поддержании формы, ее движении, и внутриклеточном транспорте.
• Органеллы — это стабильные структуры клетки, каждая из которых выполняет определенные функции. Они отвечают за все процессы, которые происходят в клетке. К таким процессам относят дыхание, питание, движение, синтез органических соединений, их перемещение, а также сохранение и передачу генетической информации.
• Различные включения цитоплазмы — компоненты клетки, появляющиеся и исчезающие в зависимости от  условий существования организма. Включения бывают в виде зёрен, глыбок, капель, вакуолей, гранул различной величины и формы. Их химическая природа очень разнообразна.

Органеллы находящиеся в цитоплазме 

Фото: Wikipedia

1. Ядро — самая крупная органелла, в которой содержится ДНК клетки, генетический материал, определяющий все свойства и функции клетки. Внутри ядра расположены хромосомы, состоящие из ДНК и белков, с генетической информацией. Ядро управляет синтезом белков, ростом клетки и многими другими процессами через генетическую информацию, содержащуюся в ДНК.  
2. Митохондрии превращают пищевые вещества в энергию в  виде АТФ (аденозинтрифосфата), необходимую для всех  клеточных процессов. Митохондрии состоят из двух мембран: внешней и внутренней. Они создают отдельные отсеки для проведения энергетических реакций. У многих организмов митохондриальный геном передается от матери к потомству.
3. Эндоплазматический ретикулум — сеть мембранных трубочек и цистерн, которая обеспечивает транспорт веществ внутри клетки.
4. Рибосомы — это мелкие частицы, состоящие из РНК и белка, которые отвечают за синтез белков по информации, полученной от ДНК 70S и  80S рибосомы: 70S рибосомы можно увидеть в прокариотических клетках, а 80S рибосомы находятся в эукариотических клетках.
5. Аппарат Гольджи — это совокупность мембранных цистерн,  которые  упаковывают и сортируют белки и липиды, синтезированные в ЭПР, перед их транспортировкой к другим  органеллам или выводом из клетки. Аппарат Гольджи играет важную роль в секреции белков.
6. Центросома — структура, которая расположена в цитоплазме клеток  животных, содержащая две центриоли. Центриоли  участвуют в делении клеток, организуют и направляют формирование митотического веретена, нужного для  правильного распределения хромосом между дочерними клетками. 

Функции цитоплазмы

Цитоплазма — не просто наполняющая клетку жидкость, она является жизненно важным компонентом, которая обеспечивает множество функций, необходимых для существования клетки. 

Функции цитоплазмы определяются ее содержимым. Это содержимое может двигаться, в результате чего органоиды размещаются наиболее оптимально, а биохимические реакции и выделение продуктов обмена протекают лучше.

Метаболическая функция

Цитоплазма объединяет все клеточные структуры: компоненты и компартменты и обеспечивает их химическое взаимодействие. В ней протекают  важные биохимические реакции,  включая гликолиз, синтез белков и липидов, модификацию и созревание белков, ферментативное  расщепление  макромолекул. Органеллы цитоплазмы, такие как  эндоплазматическая  сеть, комплекс Гольджи и лизосомы, играют  важную роль в компартментализации клетки, то есть разделении процессов в отдельные отсеки.

Передача сигналов

Цитоплазма передает сигналы от мембраны к ядру и органеллам, что необходимо для реакции клетки на внешние сигналы, такие как гормоны. Эти сигналы запускают процессы синтеза белков, переход к следующей стадии клеточного цикла, рост, дифференцировку и движение клеток. Цитоплазма также опосредует сигналы для везикулярного транспорта,  формирования пространственной структуры белков и передачи сигналов  в генетический аппарат.

Транспортная функция

Цитоплазма обеспечивает перемещение веществ внутри клетки за счет  диффузии (для  малых  молекул) и транспортной системы микротрубочек  (для крупных молекул и структур). У растений цитоплазма играет  ключевую роль в поддержании тургорного давления внутри клетки, что  обеспечивает жесткость и форму растения.

 Механическая (двигательная) функция

Цитоплазма находится в постоянном движении и перетекает внутри клетки, что  помогает перемещать вещества и органеллы. Эндоплазматический поток  (циклоз) может быть спонтанным или происходить под действием внешних факторов, например, изменения температуры или освещенности. 

Цитоплазмой сформированы различные внешние образования клетки     — жгутики, реснички, выросты поверхности, которые играют важную роль в движении клеток и способствуют соединению клеток в ткани. Цитоплазма — основа клеточных элементов, она обеспечивает взаимодействие всех клеточных структур, в ней происходит множество химических реакции, по цитоплазме вещества перемещаются в клетке, а также из клетки в клетку.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое цитоплазма?
2. Какие органеллы находятся в цитоплазме?
3. Какие функции у цитоплазмы?
4. Каков состав цитоплазмы?