6. Цитоплазма клетки, ее составные части и назначение.

Цитоплазма – это обязательный компонент клетки. Она размещена между плазмолеммой и кариолеммой.

Структурными компонентами цитоплазмы является гиалоплазма, органеллы и включения.

Гиалоплазма (от греч. hyalinos – прозрачный), или матрикс цитоплазмы, представляет собой очень важную часть клетки, ее внутренняя среда.

Гиалоплазма – наиболее жидкая часть цитоплазмы, в которой содержатся органеллы и включения. В общем объеме цитоплазмы гиалоплазма составляет около 50%. Она включает цитозоль (воду с растворенными в ней неорганическими и органическими веществами) и цитоматрикс (трабекулярную сетку волокон белковой природы толщиной 2-3 нм).

Гиалоплазма является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и др.. Эта система способна переходить из жидкого состояния в гелеобразный и наоборот. В организованной, упорядоченной, многокомпонентной системе гиалоплазмы отдельные зоны могут менять свое агрегатное состояние в зависимости от условий или от функциональной задачи; в бесструктурной, на первый взгляд, гиалоплазме могут возникать и распадаться различные фибриллярные, нитчатые комплексы белковых молекул. В состав гиалоплазмы входят, главным образом, различные глобулярные белки. Они составляют 20-25% общего содержания белков в эукариотической клетке.

К важнейшим ферментам гиалоплазмы относятся ферменты метаболизма сахаров, азотистых оснований, аминокислот, липидов и других важных соединений.

В гиалоплазме находятся ферменты активации аминокислот при синтезе белков, транспортные (трансферные) РНК (тРНК).

В гиалоплазме с участием рибосом и полирибосом (полисом) происходит синтез белков, необходимых для собственно клеточных потребностей, для поддержания и обеспечения жизни данной клетки. Осмотические и буферные свойства клетки, в значительной степени определяются составом и структурой гиалоплазмы.

Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в том, что это полужидкая среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом. Через гиалоплазму осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов: перенос аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров.

В гиалоплазме идет постоянный поток ионов к плазматической мембране и от нее к митохондриям, к ядру и вакуолей.

Гиалоплазма является основным вместилищем и зоной перемещения массы молекул АТФ.

В гиалоплазме происходит отложение запасных продуктов: гликогена, жировых капель некоторых пигментов.

7. Органеллы общего назначения. Их структура и функции.

Органеллы — постоянные внутриклеточные структуры, имеющие определенное строение и выполняющие соответствующие функции. Органеллы общего назначения: эндоплазматическая сеть: гладкая, шероховатая; комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы, лизосомы, клеточный центр, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), также некоторые постоянные структуры цитоплазмы, лишенные мембран микротрубочки и микрофиламенты.

Эндоплазматическая сеть образована сообщающимися или отдельными трубчатыми или уплощенными (цистерна) полостями, ограниченными мембранами и распространяющимися по всей цитоплазме клетки. Нередко цистерны имеют пузыревидные расширения. В названной системе выделяют шероховатую и гладкую цитоплазматическую сети. Особенность строения шероховатой сети состоит в прикреплении к ее мембранам полисом. В силу этого она выполняет функцию синтеза определенной категории белков, преимущественно удаляемых из клетки, например секретируемых клетками желез. В области шероховатой сети происходит образование белков и липидов цитоплазматических мембран, а также их сборка. Мембраны гладкой цитоплазматической сети лишены полисом. Функционально эта сеть связана с обменом углеводов, жиров и других веществ небелковой природы, например стероидных гормонов (в половых железах, корковом слое надпочечников). По канальцам и цистернам происходит перемещение веществ, в частности секретируемого железистой клеткой материала, от места синтеза в зону упаковки в гранулы. Рибосома ― это округлая рибонуклеопротеиновая частица диаметром 20-30 нм. Она состоит из малой и большой субъединиц, объединение которых происходит в присутствии матричной (информационной) РНК (мРНК). Одна молекула мРНК обычно объединяет несколько рибосом наподобие нитки бус. Такую структуру называют полисомой. На полисомахгиалоплазмы образуются белки для собственных нужд (для «домашнего» пользования) данной клетки, тогда как на полисомах гранулярной сети синтезируются белки, выводимые из клетки и используемые на нужды организма (например, пищеварительные ферменты, белки грудного молока). Пластинчатый комплекс Гольджи образован совокупностью диктиосом числом от нескольких десятков (обычно около 20) до нескольких сотен и даже тысяч на клетку. В пластинчатом комплексе образуются секреторные пузырьки или вакуоли, содержимое которых составляют белки и другие соединения, подлежащие выводу из клетки.

Митохондрии ― это структуры округлой или палочковидной, нередко ветвящейся формы толщиной 0,5 мкм и длиной обычно до 5-10 мкм. Оболочка митохондрии состоит из двух мембран, различающихся по химическому составу, набору ферментов и функциям. Внутренняя мембрана образует впячивания листовидной (кристы) или трубчатой (тубулы) формы. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, составляет матрикс органеллы. Главная функция митохондрии состоит в ферментативном извлечении из определенных химических веществ энергии (путем их окисления) и накоплении энергии в биологически используемой форме (путем синтеза молекул аденозинтрифосфата ― АТФ). В целом этот процесс называется окислительным фосфорилированием. В энергетической функции митохондрии активно участвуют компоненты матрикса ивнутренняя мембрана. Лизосомы представляют собой пузырьки диаметром обычно 0,2--0,4 мкм, которые содержат набор ферментов кислых гидролаз, катализирующих при низких значениях рН гидролитическое (в водной среде) расщепление нуклеиновых кислот, белков, жиров, полисахаридов. Лизосомы — тельца, отграниченные от цитоплазмы одной мембраной. Содержащиеся в них ферменты ускоряют реакцию расщепления сложных молекул до простых: белков до аминокислот, сложных углеводов до простых, липидов до глицерина и жирных кислот, а также разрушают отмершие части клетки, целые клетки.

Пластиды – органеллы, характерные только для растительных клеток и встречающиеся во всех живых клетках зеленых растений. Все типы пластид образуются из своих предшественников – пропластид. Отсутствуют только у спермиев некоторых высших растений (например, кукуруза). Двумембранные органеллы, обычно овальной формы, в которых помимо фотосинтеза протекают многие промежуточные стадии обмена веществ (синтез пуринов и пиримидов, большинства аминокислот, всех жирных кислот и т.д.) Различают три вида пластид (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты), для каждого из которых характерна своя функция.

Хлоропласты. Наружная мембрана – гладкая, внутренняя образует впячивания или мешочки – тиллакоиды. Тиллакоиды собраны в стопки (напоминают стопки монет) – по 50 штук. Такие стопки называются граны. В мембранах тиллакоидов находится хлорофилл. Внутреннее содержимое – строма – содержит 1 кольцевую молекулу ДНК, РНК, белки. В хлоропластах осуществляется фотосинтез. Кроме того, пигмент хлорофилл окрашивает листья, молодые стебли, незрелые плоды в зеленый цвет.

Хромопласты – нефотосинтезирующие пластиды, встречаются в цитоплазме клеток цветков, стеблей, плодов, листьев, придавая им соответствующую окраску. Хромопласты имеют более простое строение (почти отсутствуют тиллакоиды). Содержат разные пигменты – каротиноиды – красные, желтые, оранжевые, коричневые. Запас питательных веществ.

Лейкопласты – бесцветные пластиды, располагаются в неокрашенных частях растений (корни, клубни, корневища и т.д.). Лейкопласты также более просто организованы, лишены пигментов, либо пигменты в них находятся в неактивной форме. В лейкопластах одних клеток запасаются зерна крахмала – это аминопласты (клубни картофеля). В лейкопластах других – жиры – липидопласты (орехи, подсолнечник), или белки – протеинопласты (в некоторых семенах).

Клеточный центр, или центросома. Встречается почти во всех клетках животных (кроме некоторых видов простейших) и некоторых растений. Отсутствует у цветковых и низших грибов. Состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно друг другу. Центриоль – небольшая цилиндрическая органелла, стенку которой образует 9 групп (триплетов) из трех слившихся микротрубочек. Содержат моль ДНК, способны к самоудвоению. Клеточный центр принимает участие в образовании веретена деления (ахроматинового веретена). Центриоли образуют базальные тельца ресничек, жгутиков.

Микротрубочки - трубчатые образования различной длины с внешним диаметром 24 нм, шириной просвета 15 нм и толщиной стенки.Микрофиламенты - сложная система нитей, пронизывающая всю цитоплазму. Нити формируются из молекул различных сократительных белков (миозин, тубулин и др.). Вместе с некоторыми другими элементами формируют цитоскелет клетки. Обеспечивают внутриклеточное движение органелл, а также движение клеток, сокращение мышечных волокон, формируют нити митотического веретена.