3.2.2. Цитоплазма

Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки и состоит из основного вещества (гиалоплазмы) и находящихся в нем разнообразных внутриклеточных структур (включений и органоидов).

Гиалоплазма (матрикс) - это водный раствор неорганических и органических веществ, способный изменять свою вязкость и находящийся в постоянном движении.

Цитоплазматические структуры клетки представлены включениями и органоидами. Включения - непостоянные структуры цитоплазмы в виде гранул (крахмал, гликоген, белки) и капель (жиры). Органоиды - постоянные и обязательные компоненты большинства клеток, имеющие специфическую структуру и выполняющие жизненно важные функции.

Одномембранные органоиды клетки: эндоплазматический ретикулум, пластинчатый комплекс Гольджи, лизосомы.

Эндоплазматический ретикулум (сеть) - система соединенных между собой полостей, трубочек и каналов, отграниченных от цитоплазмы одним слоем мембраны и разделяющих цитоплазму клеток на изолированные пространства. Это необходимо, чтобы отделить множество параллельно идущих реакций. Выделяют шероховатый эндоплазматический ретикулум (на его поверхности расположены рибосомы, на которых синтезируется белок) и гладкий эндоплазматический ретикулум (на его поверхности осуществляется синтез липидов и углеводов).

Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс) представляет собой стопку из 5-20 уплощенных дисковидных мембранных полостей и отшнуровывающихся от них микропузырьков. Его функция - трансформация, накопление, транспорт поступающих в него веществ к различным внутриклеточным структурам или за пределы клетки. Мембраны аппарата Гольджи способны образовывать лизосомы.

Лизосомы - мембранные пузырьки, содержащие литические ферменты. В лизосомах перевариваются как поступающие в клетку путем эндоцитоза продукты, так и составные части клеток или клетки целиком (автолиз). Различают первичные и вторичные лизосомы. Первичные лизосомы - это отшнуровывающиеся от полостей аппарата Гольджи микропузырьки, окруженные одиночной мембраной и содержащие набор ферментов. После слияния первичных лизосом с субстратом, подлежащим расщеплению, образуются вторичные лизосомы (например, пищеварительные вакуоли простейших).

Вакуоли - наполненные жидкостью мембранные мешки. Мембрана называется тонопластом, а содержимое - клеточным соком. В клеточном соке могут находиться запасные питательные вещества, растворы пигментов, отходы жизнедеятельности, гидролитические ферменты. Вакуоли участвуют в регуляции водно-солевого обмена, создании тургорного давления, накоплении запасных веществ и выведении из обмена токсичных соединений.

Эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли являются одномембранными структурами и образуют единую мембранную систему клетки.

Двумембранные органоиды клетки: митохондрии и пластиды.

В клетках эукариот имеются также органеллы, изолированные от цитоплазмы двумя мембранами. Это митохондрии и пластиды. Они имеют собственную кольцевую молекулу ДНК, рибосомы мелкого размера и способны делиться. Это послужило основой появления симбиотической теории возникновения эукариот. Согласно этой теории в прошлом митохондрии и пластиды являлись самостоятельными прокариотами, перешедшими позднее к эндосимбиозу с другими клеточными организмами.

Митохондрии - органоиды палочковидной, овальной или округлой формы. Содержимое митохондрий (матрикс) ограничено от цитоплазмы двумя мембранами: наружной гладкой и внутренней, образующей складки (кристы). В митохондриях образуются молекулы АТФ.

Пластиды - органеллы, окруженные оболочкой, состоящей из двух мембран, с гомогенным веществом внутри (стромой). Пластиды характерны только для клеток фотосинтезирующих эукариотических организмов. В зависимости от окраски различают хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты - зеленые пластиды, в которых протекает процесс фотосинтеза. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя - формирует систему плоских пузырьков (тилакоидов), которые собраны в стопки (граны). В мембранах тилакоидов содержатся зеленые пигменты хлорофиллы, а также каратиноиды. Хромопласты - пластиды, содержащие пигменты каратиноиды, придающие им красную, желтую и оранжевую окраску. Они придают яркую окраску цветам и плодам. Лейкопласты - непигментированные, бесцветные пластиды. Содержатся в клетках подземных или неокрашенных частей растений (корней, корневищ, клубней). Способны накапливать запасные питательные вещества, в первую очередь крахмал, липиды и белки. Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты (например при цветении клубней картофеля), а хлоропласты - в хромопласты (например при созревании плодов).

Органоиды, не имеющие мембранного строения: рибосомы, микрофиламенты, микротрубочки, клеточный центр.

Рибосомы - мелкие органеллы, глобулярной формы, состоящие из белков и рРНК. Рибосомы представлены двумя субъединицами: большой и малой. Они могут либо свободно находиться в цитоплазме, либо прикрепляться к эндоплазматическому ретикулуму. На рибосомах происходит синтез белка.

Микротрубочки и микрофиламенты - нитевидные структуры, состоящие из сократительных белков и обусловливающие двигательные функции клетки. Микротрубочки имеют вид длинных полых цилиндров, стенки которых состоят из белков - тубулинов. Микрофиламенты еще более тонкие, длинные, нитевидные структуры, состоящие из актина и миозина. Микротрубочки и микрофиламенты пронизывают всю цитоплазму клетки, формируя ее цитоскелет, обусловливают циклоз (ток цитоплазмы), внутриклеточные перемещения органелл, образуют веретено деления и т.д. Определенным образом организованные микротрубочки, формируют центриоли клеточного центра, базальные тельца, реснички, жгутики.

Клеточный центр (центросома) обычно находится вблизи ядра, состоит из двух центриолей, располагающихся перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована 9 триплетами микротрубочек. Центриоли играют важную роль в делении клетки, образуя веретено деления.

Жгутики и реснички - это органоиды движения, представляющие собой своеобразные выросты цитоплазмы клетки. Остов жгутика или реснички имеет вид цилиндра, по периметру которого располагаются 9 парных микротрубочек, а в центре - 2 одиночные.