Тема № 8 «Основні компоненти цитоплазми»

План

1. Основні компоненти цитоплазми. Під мембранні компоненти: цитоскелет, клітинний центр, рибосоми, включення.

2. Одномембранні органели: ЕПС, апарат Гольджи, лізосоми, вакуолі.

Література: О.В.Тагліна «Біологія 10 клас» §21,22,24.

1. Основні компоненти цитоплазми. Під мембранні компоненти: цитоскелет, клітинний центр, рибосоми, включення

Внутрішній вміст клітини, за винятком ядра та вакуоль, називають цитоплазмою (від грец. Κύτος «клітка» і πλάσμα «вміст»). Обмежована мембраною. Включає в себе гіалоплазму (цитозоль) - основну прозору речовину та обов'язкові клітинні компоненти - органели,склад яких залежить від виду клітин, а також різні непостійні структури - включення.

Цитозоль – безбарвний водний розчин органічних і неорганічних речовин. З органічних у ній наявні білки, амінокислоти, вуглеводи, ліпіди, різні типи РНК, а з неорганічних - катіони та аніони. У ній присутні також нерозчинні відходи обмінних процесів і запасні поживні речовини. Цитозоль може перебувати у рідкому – золь та драглистому желеподібному стані – гель. У тваринних клітинах розрізняють ектоплазму - зовнішній шар цитоплазми і ендоплазму - внутрішній. Ектоплазма позбавлена гранул і більшості органоїдів, ендоплазма містить ті й інші. Обидва шари можуть переходити один в один і це можна спостерігати при утворенні несправжніх ніжок у амеби, коли цитоплазма перетікає, утворюючи ці ніжки. Таким чином, перехід одного стану цитозолю в інший, і спричиняє амебоїдний рух  клітин. Фізичний стан цитозолю впливає на швидкість перебігу біохімічних процесів, чим густіший стан, тим повільніше відбуваються хімічні реакції. Важливим показником цього стану є концентрація в цитозолі йонів Гідрогену рН, від якої залежить активність певних ферментів. У цитозолі відбувається транспорт і частина процесів обміну, синтез білків, необхідних для побудови органел, і підтримання життєдіяльності.

Цитоплазма пронизана мікротрубочками і філаментами – ниткоподібними білковими структурами, сукупність яких у клітинах становить цитоскелет - це клітинний каркас, що знаходиться в цитоплазмі живої клітини. Він присутній у всіх клітинах як у еукаріотів, так і у прокаріотів. Це динамічна, що змінюється структура, до функцій якої входить підтримка і адаптація форми клітини до зовнішніх впливів, екзо-і ендоцитоз, забезпечення руху клітини як цілого, активний внутрішньоклітинний транспорт і клітинне ділення.  Цитоскелет утворений білками. У цитоскелет виділяють кілька основних систем, званих або по основних структурних елементів, помітним при електронно-мікроскопічних дослідженнях (мікрофіламенти, проміжні філаменти, мікротрубочки), або по основних білків, що входять до їх складу (актин-міозінових система, кератину).

Клітинний центр – органела, яка складається із двох центріолей, розташованих у світлій ущільненій ділянці цитоплазми. Центріолі мають вигляд порожнього циліндра, який складається з дев’яти комплексів мікротрубочок, по три в кожному. У періоди між поділами центріолі розташовані поблизу ядра. Зазвичай із комплексом Гольджі. Під час поділу клітини центріолі розходяться до її полюсів і слугують центрами організації ниток веретена поділу. Крім того, центріолі беруть участь у формуванні мікротрубочок, джгутиків і війок.

Непостійними структурами цитоплазми є різні включення - щільні (гранули) і рідкі (вакуолі). Вони можуть з’являтися і зникати в процесі життєдіяльності клітини. У розчиненому стані – це краплини, а у твердому – це кристали, волоконця, зерна. Наприклад, крохмаль накопичується у лейкопластах, потім розриває їх і потрапляє прямо в цитоплазму, де зберігається у вигляді зерен. У бобових рослинах накопичуються білкові гранули і рідкі жири. Полісахарид глікоген накопичується у клітинах у вигляді і зерен, і волоконець. Але у цитоплазмі можуть накопичуватися і нерозчинні продукти обміну: солі сечової кислоти, кристали щавлевооцтового кальцію. При необхідності певна кількість клітинних включень розпадається на сполуки, що залучаються до процесу обміну речовин.

У цитоплазмі протікають всі процеси клітинного метаболізму, крім синтезу нуклеїнових кислот, здійснюваного в ядрі. Через цитоплазматичну мембрану відбувається обмін речовин між цитоплазмою і зовнішнім середовищем, через ядерну оболонку - ядерно-цитоплазматичний обмін.

До складу цитоплазми входять всі види органічних і неорганічних речовин. Основна речовина цитоплазми - вода.

Цитоплазма постійно рухається, перетікає усередині живої клітки, переміщаючи разом з собою різні речовини, включення і органели. Цей рух називається циклозом. Цитоплазма здатна до зростання і відтворенню і при частковому видаленні може відновитися. Проте нормально функціонує цитоплазма тільки в присутності ядра. Без нього довго існувати цитоплазма не може, так само як і ядро без цитоплазми.

Найважливіша роль цитоплазми полягає в об'єднанні всіх клітинних структур (компонентів) та забезпеченні їх хімічної взаємодії.

Рибосоми (від «рибонуклеїнова кислота» та грец. сома) - сферичні тільця діаметром приблизно 20 нм, які беруть участь у синтезі білків у клітині. Вони складаються з двох різних за розмірами субодиниць: великої та малої (мал. 65). Кожна з них містить рРНК і білки, які взаємодіють між собою. Субодиниці рибосом можуть роз'єднуватись після завершення синтезу білкової молекули і знову сполучатись між собою у місцях синтезу білків.

Мал. 65. Схема будови рибосоми:

1 - мала субодиниця;

2 - велика субодиниця

Структурні компоненти рибосом утворюються в ядрі. Кількість рибосом у клітині залежить від інтенсивності процесів біосинтезу білків. Наприклад, у хребетних тварин найбільше рибосом виявлено в клітинах печінки, червоного кісткового мозку.

Які будова і функції клітинного центру? До складу клітинного центру входять дві центріолі, розташовані в ділянці світлої цитоплазми, від якої радіально розходяться мікронитки (мал. 66). Центріолі мають вигляд порожнього циліндра, який складається з мікротрубочок.

Мал. 66. Клітинний центр

Центріолі беруть участь у формуванні веретена поділу. При цьому вони розходяться до полюсів клітини і між ними натягуються нитки з мікротрубочок. Після поділу материнської клітини в кожну з дочірніх потрапляє по одній центріолі. В період між двома поділами клітини ці структури подвоюються.

Функції центріолей ще остаточно не з'ясовані. Відомо, що вони беруть участь у формуванні мікротрубочок цитоплазми, веретена поділу клітини, джгутиків і війок. Проте в клітинах, які не мають центріолей, ці процеси відбуваються і без їхньої участі.

Які відомі органели руху? До органел руху клітини належать псевдоподії, або несправжні ніжки, джгутики і війки.

Псевдоподії (від грец. псевдос - несправжній і подос — нога) - непостійні вирости цитоплазми клітин деяких одноклітинних (наприклад, амеб, форамініфер, радіолярій) (мал. 67) або багатоклітинних тварин (наприклад, лейкоцити). Структура псевдоподій та їхня форма можуть бути різноманітними. Вони виникають завдяки руху цитоплазми, яка перетікає в певне місце клітини, утворюючи виріст. Як ви пам'ятаєте, псевдоподії не лише забезпечують пересування клітини, а й захоплення твердих частинок (процес фагоцитозу).

Мал. 67. Псевдоподії амеби

Джгутики і війки мають вигляд тоненьких виростів цитоплазми діаметром приблизно 0,25 мкм. Вони вкриті плазматичною мембраною. Всередині цих органел розташована складна система з мікротрубочок. Джгутики і війки є у деяких одноклітинних організмів (хламідомонада, евглена, інфузорії), а також деяких типів клітин багатоклітинних (епітелій дихальних шляхів ссавців, сперматозоїди тварин, вищих спорових рослин тощо).

Рухи війок у цілому нагадують роботу весел і, як правило, скоординовані (наприклад, в інфузорій). Для джгутиків характерний гвинтоподібний або хвилеподібний рух (мал. 68).

Мал. 68. Схема руху джгутика (1) і війки (2)

Джгутики і війки рухаються завдяки енергії, що вивільняється під час розщеплення молекул АТФ. Ці органели забезпечують не лише пересування клітин, а й надходження частинок їжі до них (наприклад, рух джгутиків травних клітин гідри). Вони можуть також виконувати чутливу (наприклад, у війчастих червів) і захисну (війки епітелію носової порожнини) функції.

2. Одномембранні органели.

 Ендоплазматична сітка (мал. 52) - це система порожнин у вигляді мікроскопічних канальців та їхніх розширень, обмежених мембраною, які сполучаються між собою.

Розрізняють два різновиди ендоплазматичної сітки: зернисту та незернисту. На мембранах зернистої ендоплазматичної сітки розташовані рибосоми, а на мембранах незернистої рибосом немає. Мембрани зернистої ендоплазматичної сітки беруть участь у формуванні зовнішньої оболонки ядра в період між двома поділами клітини.