5.Цитоплазма

Цитоплазма - это внутреннее содержимое клетки. Она пронизана густой сетью белковых волокон, составляющих цитоскелет, содержит органоиды и мембранную вакуолярную систему. Взаимодействие между ними осуществляется через полужидкую составляющую цитоплазмы - цитозоль. Цитозоль - это своеобразная коллоидная система с упорядоченной субмикроскопической структурой. Цитозоль содержит 75-80% воды, 10-12% белков и аминокислот, 4-6% углеводов, 2-3% липидов и 1% неорганических и других веществ. Все эти вещества образуют полужидкую слизистую бесцветную массу, не смешивающуюся с водой. Она занимает в среднем около 54% общего объема типичной клетки.

Цитоплазма - основная по массе часть клетки. Она представляет собой соединение коллоидных растворов белков и других органических веществ с истинными растворами различных солей.

В цитоплазме различают:

· цитоплазматический матрикс (гиалоплазма) - жидкое содержимое клетки;

· клеточные органоиды - постоянные, обязательные структуры клетки, обладающие определенным химическим составом, строением и выполняющие строго специфические функции;

· клеточные включения - непостоянные структуры различной химической природы (белки, углеводы, соли и т.д.), которые могут возникать на определенных стадиях жизни клетки, когда в них имеется потребность. Включения, содержащие ненужные клетке вещества, могут либо удаляться из клетки, либо накапливаться в ней. К включениям относятся и запасные питательные вещества: капли жира, соли органических и неорганических кислот, в растительных клетках - крахмал, эфирные масла, в животных - гликоген и другие вещества;

· систему микрофиламентов и микротрубочек, формирующих цитоскелет клетки.

6.Химический состав цитоплазмы. Принцип химического единства живой материи.

Химический состав цитоплазмы: основу составляет вода (60–90% всей массы цитоплазмы), различные органические и неорганические соединения.

Молекулы, из которых состоят живые организмы, подчиняются всем известным законам химии, но, кроме того, они взаимодействуют между собой в соответствии с другой системой принципов, которой можно дать общее название - молекулярная логика живого состояния. Эти принципы вовсе не всегда представляют собой какие-то новые, до сих пор еще неизвестные физические законы или силы. Их следует рассматривать скорее как особую систему закономерностей, характеризующих природу, функции и взаимодействие биомолекул, т. е. таких молекул, которые входят в состав живых организмов.

Все живые организмы содержат органические макромолекулы, построенные по общему плану. Большинство химических компонентов живых организмов представляют собой органические соединения, т. е. соединения углерода, в которых атомы углерода ковалентно связаны с другими атомами углерода, а также с атомами водорода, кислорода и азота. Живая материя состоит из великого множества самых разнообразных органических соединений, причем многие из них представляют собой необычайно большие и сложные молекулы. Даже самые простые, мельчайшие по размеру бактериальные клетки содержат очень большое число различных органических молекул. Например, в клетке бактерии Escherichia coli (обычная кишечная палочка) насчитывается около 5000 разных видов органических соединений, в том числе 3000 различных белков и 1000 разных типов нуклеиновых кислот.

Белки и нуклеиновые кислоты - это очень крупные и сложные молекулы (макромолекулы), известно точное строение лишь немногих из них. В гораздо более сложном организме человека встречается около 5000000 типов белковых молекул. Фактически каждый вид живых организмов содержит свой набор белков и нуклеиновых кислот, и почти все они четко отличаются от белков и нуклеиновых кислот, принадлежащих другому виду. Поскольку существуют около 10 млн видов живых организмов, легко подсчитать, что все эти виды, вместе взятые, должны содержать, по минимальной оценке, 1011 различных белков и почти столько же различных нуклеиновых кислот. Однако, как это ни парадоксально, все огромное разнообразие органических молекул в живых организмах сводится к довольно простой картине. Это связано с тем, что все макромолекулы в клетке состоят из простых и небольших молекул нескольких типов, используемых в качестве строительных блоков, которые связываются в длинные цепи, содержащие от 50 до многих тысяч звеньев.

Длинные, похожие на цепи молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) построены всего из четырех типов строительных блоков - дезоксирибонуклеотидов, расположенных в определенной последовательности. Белки представляют собой цепи, состоящие из 20 различных ковалентно связанных друг с другом аминокислот - низкомолекулярных органических соединений с известной структурой. Эти аминокислоты могут быть расположены в самых разных последовательностях и образовывать огромное множество разнообразных белков, подобно тому, как 33 буквы алфавита, расположенные в определенном порядке, составляют почти неограниченное число слов, предложений и даже книг. Более того, те четыре нуклеотида, из которых построены все нуклеиновые кислоты, и 20 аминокислот, из которых построены все белки, одинаковы во всех организмах, включая животных, растения и микроорганизмы. Этот факт убедительно свидетельствует в пользу того, что все живые организмы произошли от общего предка.

Для простых молекул, из которых построены все макромолекулы, характерна еще одна примечательная особенность. Она состоит в том, что каждая из них выполняет в клетке сразу несколько функций. Различные аминокислоты служат не только строительными блоками белков, но и предшественниками гормонов, алкалоидов, пигментов и многих других биомолекул. Нуклеотиды используются не только как строительные блоки нуклеиновых кислот, но и как коферменты и переносчики энергии. В живых организмах обычно не бывает соединений, которые не выполняли бы какой-либо функции, хотя функции некоторых биомолекул нам пока неизвестны. Исходя из всех этих рассуждений, можно сформулировать ряд принципов молекулярной логики живого: структура биологических макромолекул проста в своей основе. Все живые организмы состоят из одних и тех же молекул, используемых как строительные блоки, что указывает на их происхождение от общего предка. Идентичность организмов каждого вида сохраняется благодаря наличию свойственного только ему набора нуклеиновых кислот и белков. Все биомолекулы выполняют в клетках специфические функции.