03 Цитологія. Будова цитоплазми

ЦИТОЛОГІЯ. БУДОВА ЦИТОПЛАЗМИ.

Користуючись лекціями (на web-сторінці кафедри розміщені презентації та текст лекцій), підручниками, додатковою літературою та іншими джерелами, студенти повинні підготовити такі теоретичні питання:

1.Структурні компоненти цитоплазми.

2.Гіалоплазма, її склад і значення в метаболізмі клітини.

3.Органели, визначення і класифікація.

4.Мікро- і субмікроскопічна будова та функція органел загального призначення (мітохондрій, комплексу Гольджі, ендоплазматичної сітки, рибосом, полісом, центросом).

5.Органели спеціального призначення, їх види, локалізація і функції.

6.Включення: визначення, відмінності від органел, класифікація.

7.Морфофункціональна характеристика різних видів включень.

ЦИТОПЛАЗМА (CYTOPLASMA)

Цитоплазма – це обов’язковий компонент клітини. Вона розміщена між плазмолемою і каріолемою.

Структурними компонентами цитоплазми є гіалоплазма, органели і включення.

Гіалоплазма (від грец. hyalinos - прозорий), або матрикс цитоплазми, являє собою дуже важливу частину клітини, її внутрішнє середовище.

Гіалоплазма — найрідша частина цитоплазми, в якій містяться органели і включення. У загальному об'ємі цитоплазми гіалоплазма становить близько 50%. Вона включає цитозоль (воду з розчиненими у ній неорганічними та органічними речовинами) і цитоматрикс (трабекулярну сітку волокон білкової природи товщиною 2-3 нм).

В електронному мікроскопі матрикс цитоплазми має вигляд гомогенної або тонкозернистої речовини з низькою електронною щільністю. Гіалоплазма є складною колоїдною системою, що включає в себе різні біополімери: білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди та ін. Ця система

здатна переходити з рідкого стану в гелеподібний і навпаки. В організованій, впорядкованій, багатокомпонентній системі гіалоплазми окремі зони можуть міняти свій агрегатний стан залежно від умов або від функціонального завдання; в безструктурній, на перший погляд, гіалоплазмі можуть виникати і розпадатися різні фібрилярні, нитчасті комплекси білкових молекул. До складу гіалоплазми входять, головним чином, різні глобулярні білки. Вони становлять 20-25% загального вмісту білків в еукаріотичній клітині.

До найважливіших ферментів гіалоплазми відносяться ферменти метаболізму цукрів, азотистих основ, амінокислот, ліпідів та інших важливих сполук. У гіалоплазмі знаходяться ферменти активації амінокислот при синтезі білків, транспортні (трансферні) РНК (тРНК). У гіалоплазмі за участю рибосом і полірибосом (полісом) відбувається синтез білків, необхідних для власне клітинних потреб, для підтримки і забезпечення життя даної клітини. Осмотичні і буферні властивості клітини, в значній мірі, визначаються складом і структурою гіалоплазми.

Найважливіша роль гіалоплазми полягає в тому, що це напіврідке середовище об'єднує всі клітинні структури і забезпечує хімічну взаємодію їх один з одним. Через гіалоплазму здійснюється велика частина внутрішньоклітинних транспортних процесів: перенесення амінокислот, жирних кислот, нуклеотидів, цукрів. У гіалоплазмі йде постійний потік іонів до плазматичної мембрани і від неї до мітохондрій, до ядра і вакуоль. Гіалоплазма є основним вмістилищем і зоною переміщення маси молекул АТФ. У гіалоплазмі відбувається відкладення запасних продуктів: глікогену, жирових крапель, деяких пігментів.

ОРГАНЕЛИ

Органели – це обов’язкові для всіх клітин мікроструктури, які мають характерну будову і виконують певну функцію.

Органели поділяються на:

Ці десять органел називають органелами загального призначення, оскільки вони присутні у всіх без виключення видах клітин. Органели загального призначення можуть утворювати характерні конгломерати у цитоплазмі клітин. Такі конгломерати з переважним розвитком і особливою організацією органел того чи іншого виду називають спеціальними органелами (тонофібрили клітин епітелію, міофібрили м'язових клітин і волокон, нейрофібрили нервових клітин та деякі інші).

Мембранні органели Мітохондрії

Мітохондрії — мікроскопічні мембранні органели загального призначення, основна функція яких — утворення необхідної для життєдіяльності клітини енергії та нагромадження її у складі молекул аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Крім цього, мітохондрії беруть участь у регуляції обміну води, депонуванні іонів кальцію, продукції попередників стероїдних гормонів. Мітохондрії відкриті німецьким дослідником Ф. Альтманом у кінці XIX століття. Під світловим мікроскопом мітохондрії мають вигляд дрібних крапочок і ниточок завтовшки близько 0,5 мкм і довжиною 1...10 мкм. За допомогою електронного мікроскопа у складі кожної мітохондрії, яка має неправильну овальну або витягнуту форму, можна розрізнити дві мембрани: зовнішню гладку і внутрішню складчасту, що утворюють вирости (кристи) всередину мітохондрії. Всередині мітохондрія заповнена електроннощільною речовиною, яка називається матриксом. У матриксі, а також у внутрішній мембрані мітохондрій містяться білкиферменти, які забезпечують синтез АТФ шляхом окисного фосфорилювання аденозиндифосфату (АДФ). Мітохондрії — єдині органели клітини, в яких знайдені молекули власної дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК); до їх матриксу входять також різні види РНК та рибосоми.

Схематичне зображення будови мітохондрії

Електронномікроскопічне зображення будови мітохондрії

Лізосоми

Лізосоми — субмікроскопічні мембранні органели загального призначення, відкриті у 1955 р. Христіаном де Дювом. Основна функція

Слід зауважити, що лізосоми можуть брати участь як у розщепленні власних макромолекулярних комплексів клітини (таке явище носить назву аутофагоцитозу), так і в перетравлюванні поглинутих клітиною частинок (гетерофагоцитоз). Недостатність того чи іншого лізосомного ферменту призводить до нагромадження в клітині аномальних біополімерів, що зумовлює розвиток так званих лізосомних хвороб нагромадження (тезаурісмозів). До цього часу описано понад 30 різних лізосомних хвороб нагромадження.

Схематичне зображення механізму уворення різних видів лізосом

Ендоплазматична сітка

Ендоплазматична сітка — субмікроскопічна мембранна органела загального призначення, яка утворює єдину внутрішньоцитоплазматичну циркуляційну систему, вперше описану К. Портером у 1945 р. Вона є замкненою сукупністю канальців, мішечків та цистерн, утворених суцільною (неперервною) біомембраною. Мембрана ендоплазматичної сітки безпосередньо контактує з плазмолемою клітини і з мембранами ядра.

Розрізняють агранулярну (гладку) і гранулярну (зернисту, шорохувату) ендоплазматичні сітки.

Схематичне зображення гранулярної та агранулярної ендоплазматичних сіток

Гладка ендоплазматична сітка, діаметр канальців якої 50...100 нм, утворена лише мембраною. Функція гладкої ендоплазматичної сітки пов'язана з метаболізмом ліпідів і вуглеводів, детоксикацією шкідливих для клітини хімічних сполук, а також депонуванням іонів кальцію.

Гранулярна ендоплазматична сітка утворена біомембраною, до якої з боку гіалоплазми прикріплені рибосоми. Діаметр канальців гранулярної сітки від 20 до 1000 нм. Функція гранулярної ендоплазматичної сітки зумовлена присутністю рибосом і полягає у біосинтезі білків як для потреб самої клітини,