6. Цитоплазма та цитоплазматичні включення

Основний компонент цитоплазми – так званий матрикс (рН 5,25 ), в якому розміщені всі органели клітини. Матрикс містить велику кількість рибосом, поліфосфатів, запасні вуглеводи – глікоген, трегалозу, жирові включення та багато ферментів. Поліфосфати у цитоплазмі знаходяться у вигляді гранул – волютину – це резервний енергетичний матеріал.

Цитозольні ферменти дріжджів включають ферменти гліколізу комплекс синтази жирних кислот і деякі ферменти біосинтезу білків. Цитоплазма пронизана мікротрубочками та мікрофіламентами, які утворюють цитоскелет клітин, що забезпечує структурну організацію та внутрішню стабільність. Елементи цитоскелету – це динамічні структури, функції яких регулюються через збирання та розбирання окремих білкових субодиниць. Так, α- і ß-тубулінові мономери полімеризуються в гетеродимери, утворюючи мікротрубочки, а глобулярні мономери G-актину полімеризуються в двохланцюгові мікрофіламенти з F-актину. Мікротрубочки і мікрофіламенти беруть участь у процесах мітозу і мейозу, утворення перегородок, здійсненні руху органел.

Глікоген – основний запасний полісахарид – полімер α-глюкози, в якому глюкозні залишки основного ланцюга зв’язані α-1,4, а в місцях галуження α-1,6-зв’язками. При обробці клітин розчином Люголя місце накопичення глікогену зафарбовується в темно-бурий колір.

Т регалоза – дисахарид, який складається з 2 залишків α-глюкози, з’єднаних 1,1-зв’язками. Трегалоза знаходиться у везикулах, оточених мембраною, що захищає її від ферментативного гідролізу трегалозою, яка знаходиться в цитоплазмі. Багато досліджень показали, що синтез трегалози зростає у клітинах дріжджів за дії багатьох несприятливих чинників – голодування, осмотичний шок, тепловий стрес, заморожування, оксидативний стрес. Показано, що трегалоза захищає білки від теплової денатурації та окисних пошкоджень, виконує роль кріопротектора, захищаючи мембрани від замерзання. Тому трегалоза, у першу чергу, розглядається як стрес-протекторна молекула.

У цитоплазмі можуть накопичуватися вільні жирні кислоти або у вигляді сполук з фосфатами і білками утворювати відповідні гранули. Ліпіди у дріжджових клітинах добре видно під світловим мікроскопом – це блискучі круглі тільця – жирові краплі, які різко переломлюють світло.

У клітин, які знаходяться в лаг-фазі або на початку експоненційної фази, в’язкість цитоплазми невелика, але підвищується у клітин, які старіють або знаходяться в стані спокою. Цитоплазма виконує ряд важливих функцій, пов’язаних з ростом і морфогенезом клітини, з транспортом та метаболізмом речовин. У молодих клітинах цитоплазма під мікроскопом виглядає гомогенною, а у старих клітин – гетерогенною, зернистою.

7. Особливості органел дріжджової клітини

Ядро – одне, містить спадковий матеріал ДНК, кількість хромосом в ядрі коливається від 2 (Candida utilis) до 16 (S. cerevisiae). З ядерною мембраною асоційована структура, яка називається бляшкою, яка виконує функцію центріолей при поділі.

М ітохондрії добре видні під електронним мікроскопом у клітин, які вирощені в аеробних умовах. У мітохондріях міститься власна мДНК, у дріжджів вона складає 5-10% від всієї ДНК і кодує деякі ферменти мітохондріального матриксу, наприклад цитохром с оксидазу, комплекс АТФази, ферменти процесингу ДНК, субодиниці мітохондріальних білків. Інші ферменти кодуються ядерною ДНК. Клітини, які втратили внаслідок мутацій частину чи всю ДНК, утворюють на тваринних середовищах дуже дрібні колонії, також їх ріст проходить за рахунок гліколізу, а не дихання. Ці клітини називають petite-мутанти.

Число мітохондрій варіює від однієї до кількох десятків в різні періоди росту і залежно від умов. Мітохондрії здатні до самовідтворення.

ЕПР та апарат Гольджі мають будову типову для всіх еукаріотичних клітин, беруть участь у синтезі білків та везикулярному транспорті макромолекул.

Вакуолі – їх зазвичай у клітинах 1-3, містять різні гідролітичні ферменти, ліпіди, продукти метаболізму, іони металів, поліфосфати. Вакуолі відіграють важливу роль у обороті білків та неспецифічній протеолітичній деградації білків.

У дріжджів, які ростуть на вуглеводнях, у клітинній стінці появляються особливі зони – канали, через які нерозчинні у воді вуглеводні проникають у клітину. У клітинах цих дріжджів утворюються великі пероксисоми – вакуолі, заповнені ферментами з впорядкованою кристалічною структурою. У пероксисомах відбувається β-окиснення жирних кислот та алканів. У пекарських дріжджів S. cerevisiae кількість пероксидом зростає при рості на незброджуваних джерелах вуглецю, таких як етанол та жирні кислоти.