Функция и строение цитоплазмы: Цитоплазма живой клетки – роль, функция и движение в процессе деления

Что такое цитоплазма? Строение и функции / Справочник :: Бингоскул

Основные компоненты растительной и животной клетки — ядро и цитоплазма. Они тесно связаны, однако строение и функции отличаются. Цитоплазма эукариот и прокариот сходна по строению и функциям: стабилизирует клетку, придает форму, обеспечивает взаимодействие ядра, плазматической мембраны и органелл.

Цитоплазма заполняет пространство между плазматической мембраной и ядром клетки (рис. 1). Термин введен в науку Э. Страсбургером, который предложил так называть клеточное вещество без ядра и пластид. Цитоплазма — субстрат для протекания многочисленных химических реакций синтеза и распада веществ. В этой части клетки происходит биосинтез белка.

Рис. 1. Цитоплазма

В цитоплазме расположены:

• органеллы;
• белковые нити и трубочки, называемые цитоскелетом;
• включения, возникающие в зависимости от возраста и процессов жизнедеятельности клетки.

Органеллы — постоянные части, «органы» клетки, выполняющие разнообразные функции. Если клеточные органеллы удалить с помощью центрифугирования, то остается гелеобразный раствор, получивший названия «цитозоль», «гиалоплазма». Включения — непостоянные компоненты клетки, выполняющие преимущественно запасающую или выделительную функцию.

Характеристика химического состава

Консистенция цитоплазмы похожа на желе: более вязкое ближе к плазматической мембране, жидкое — внутри. В составе преобладают вода, небольшие молекулы и макромолекулы, органические и неорганические ионы. Содержание воды достигает 70–90%. На молекулы биополимеров (белков, жиров, углеводов), минеральных солей, ионов приходится 10–20% состава гиалоплазмы. Также присутствуют витамины, ферменты, запасные вещества.

Состав цитозоля:

• глюкоза и другие простые сахара;
• полисахариды;
• аминокислоты;
• нуклеиновые кислоты;
• жирные кислоты;
• ионы калия, натрия, кальция, магния.

Среди органических веществ больше присутствует аминокислот, из неорганических — ионы калия, натрия. Молекулы веществ хранятся в гиалоплазме и транспортируются в части клетки, где протекают биохимические реакции. Состав цитоплазмы меняется с возрастом клетки, с изменением физиологического состояния.

Структура цитоплазмы

Цитоплазма — внутренняя среда клетки, объединяющая структурные компоненты. Состоит из органелл и цитозоля — «основного вещества» или матрикса (рис. 2). Жидкая фаза цитозоля — коллоидный раствор белковых, минеральных и других веществ. Твердая фаза представлена цитоплазматическим скелетом. Это система трубочек и нитей, постоянно меняющаяся структура, которая создается и разрушается в зависимости от процессов в клетке.

Рис. 2. Строение клетки

Основу цитоскелета составляют:

• Микротрубочки — полые трубки диаметром 20–30 нм, пронизывающие всю цитоплазму.
• Микрофиламенты — нити, образующие сплетения и пучки.
• Промежуточные филаменты — нитевидные образования.

Стенки микротрубочек образованы свернутыми нитями белка тубулина. Сбор белковых молекул для микротрубочек происходит в клеточном центре. Прочные белковые нити образуют опорную основу цитоплазмы. Они противодействуют растяжению и сжатию клетки, поддерживают определенное положение органелл в пространстве. Микротрубочки выполняют опорную и транспортную функцию, так как участвуют в переносе различных веществ.

Микрофиламенты состоят из молекул глобулярного белка актина. Это нити, присутствующие в цитоплазме всех эукариот. Микрофиламенты чаще располагаются вблизи плазматической мембраны, участвуют в изменении ее формы, появлении углублений и выростов. Это особенно важно для пино- и фагоцитоза.

Промежуточные филаменты образованы белками, имеют средний диаметр 10 нм (больше диаметра микрофиламентов). Нитевидные структуры тоньше, чем микротрубочки в 2–2,5 раза. Промежуточные филаменты участвуют в создании цитоскелета и движении цитоплазмы.

Функции

Цитоплазма объединяет клеточные органеллы, является субстратом для протекания биохимических реакций и транспорта химических соединений (рис. 3). Коллоидный раствор облегчает взаимодействие между всеми компонентами клетки. Цитоскелет в виде белковых трубочек и нитей выполняет роль опоры.

Рис. 3. Растительная клетка

 

Функции цитоскелета:

1. Создание «механического каркаса», опоры.
2. Поддержание формы клетки.
3. «Мотор» движения и деления цитоплазмы.
4. Транспорт органелл и других компонентов клетки.
5. Закрепление органелл в определенном положении.

Таблица 1.

Функции цитоплазмы и значение

Функция	Значение
Тургор	Создает тургорное (внутреннее) давление при осмосе (односторонней диффузии) воды, поступающей в клетку. За счет плотной оболочки клеток растений и грибов тургор выше, чем в животной клетке.
Транспорт	Осуществляет транспорт веществ из внешней среды в клетку и обратно. Связывает деятельность органелл.
Клеточный гемостаз	Поддерживает постоянство внутренней среды клетки, придает форму, является вместилищем органелл.
Запас веществ	Запасает и хранит вещества в виде клеточных включений.

Цитоплазма осуществляет химическое взаимодействие и транспорт веществ внутри клетки. Еще одна функция — хранение и перемещение молекул АТФ. В цитоплазме запасаются молекулы крахмала, капли липидов.

Деление цитоплазмы

Цитокинез — деление цитоплазмы в клетке после завершения деления ядра. Цитокинез в растительной клетке происходит за счет формирования клеточной перегородки. В животной клетке возникает перетяжка. В результате образуются две дочерние клетки. Цитокинез происходит и в митозе, и в мейозе.

Движение цитоплазмы

Цитоплазма постоянно движется. Цитоскелет стабилизирует содержимое и, одновременно, перемещает органеллы внутри клетки с помощью белковых микротрубочек и нитей. С цитоплазматическим потоком перемещаются хромосомы и включения.

Примеры в клетках растений и животных

Есть отличия в строении цитоплазмы прокариот и эукариот. В клетках доядерных организмов наследственный материал расположен в цитоплазме. В клетках растений и животных в строении и функциях цитоплазмы больше общих признаков, чем отличий.

 

Таблица 2.

Сравнение клеток эукариот

Клетки растений	Клетки животных	Клетки грибов
Одно ядро. Наличие пластид. Клеточная оболочка из целлюлозы. Запасное вещество — крахмал. Крупные вакуоли.	Одно ядро. Отсутствие пластид. Клеточная оболочка отсутствует. Запасное вещество — гликоген. Вакуоли мелкие или отсутствуют.	Два и более ядра. Отсутствие пластид. Клеточная оболочка из хитина. Запасное вещество — гликоген. Вакуоли мелкие или отсутствуют.

В цитоплазме растительной клетки микротрубочек больше, чем микрофиламентов, в животной клетке наоборот. В растительной клетке есть пластиды, вакуоли, целлюлозная клеточная оболочка, в животной клетке нет таких структур (рис. 4).

Рис. 4. Строение животной (А) и растительной (Б) клеток: 
1 — клеточная оболочка; 2 — клеточная мембрана; 3 — аппарат Гольджи; 4 — клеточный центр; 
5 — ядро; 6 — рибосомы; 7 — лизосомы; 8 — эндоплазматическая сеть; 
9 — вакуоль; 10 — хлоропласт; 11 — митохондрии; 12 — цитоплазма

 

Пластиды — мембранные органеллы клетки, окрашенные в зеленый, оранжевый цвета, либо бесцветные. Вакуоли в растительной клетке нужны для накопления жидкого клеточного сока или других веществ. В клетках зрелого арбуза большая вакуоль оттесняет ядро и цитоплазму к плазматической мембране.

Цитоплазма — внутреннее полужидкое содержимое клетки, вместилище органелл и веществ. Состоит из цитозоля и опорных структур. Цитоплазма постоянно движется, способна изменять вязкость, поддерживает взаимосвязь между компонентами клетки.

---

 

_{Источники изображений:} 

• _{Рис. 4 —reader.lecta.rosuchebnik.ru/png}

Особенности строения, свойства и функции цитоплазмы

Цели урока:

• Углубить общие представления о строении эукариотической клетки.
• Сформулировать знания о свойствах и функциях цитоплазмы.
• На практической работе убедиться, что цитоплазма живой клетки эластична и полупроницаема.

Ход урока

• Записываем тему урока.
• Повторяем пройденный материал, работаем с тестами.
• Читаем и комментируем вопросы тестов. (См. Приложение 1).
• Записываем домашнее задание: п.5.2., записи в тетрадях.
• Изучение нового материала.

Это основное вещество цитоплазмы.

Это сложная коллоидная система.

Состоит из воды, белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов, неорганических веществ.

Имеется цитоскелет.

Цитоплазма всё время перемещается.

Функции цитоплазмы.

• Внутренняя среда клетки.
• Объединяет все клеточные структуры.
• Определяет местоположение органоидов.
• Обеспечивает внутриклеточный транспорт.

Свойства цитоплазмы:

• Эластичность.
• Полупроницаемость.

Благодаря этим свойствам клетка переносит временное обезвоживание и поддерживает постоянство своего состава.

Необходимо вспомнить такие понятия как тургор, осмос, диффузия.

Для того чтобы ознакомиться со свойствами цитоплазмы, учащимся предлагается выполнить практическую работу: «Изучение плазмолиза и деплазмолиза в растительной клетке. (См. Приложение 2).

В процессе работы необходимо нарисовать клетку кожицы лука (Пункт 1. Клетку в пункте 2 и 3).

Сделать вывод о происходящих в клетке процессах (устно)

Ребята пытаются объяснить, что в пункте 2 наблюдается плазмолиз-отделение пристеночного слоя цитоплазмы, в пункте 3 наблюдается деплазмолиз — возврат цитоплазмы к нормальному состоянию.

Необходимо объяснить причины этих явлений. Чтобы снять затруднения перед уроками даю трём ученикам учебные пособия: «Биологический энциклопедический словарь», 2 том биологии Н.Грин, » Эксперимент по физиологии растений» Е.М.Васильева, где они самостоятельно находят материал о причинах плазмолиза и деплазмолиза.

Выясняется, что цитоплазма эластична и полупроницаема. Если бы она была проницаемой, то происходило бы выравнивание концентраций клеточного сока и гипертонического раствора путём диффузного перемещения воды и растворённых веществ из клетки в раствор и обратно. Однако цитоплазма, обладая свойством полупроницаемости, не пропускает внутрь клетки растворённые в воде вещества.

Напротив, только вода, согласно законам осмоса, будет высасываться гипертоническим раствором из клетки, т.е. передвигаться через полупроницаемую цитоплазму. Объём вакуоли уменьшится. Цитоплазма в силу эластичности следует за сокращающейся вакуолью и отстаёт от оболочки клетки. Так происходит плазмолиз.

При погружении плазмолизированной клетки в воду наблюдается деплазмолиз.

Обобщение знаний, полученных на уроке.

1. Какие функции присущи цитоплазме?
2. Свойства цитоплазмы.
3. Значение плазмолиза и деплазмолиза.
4. Цитоплазма — это
   а) водный раствор солей и органических веществ вместе с органоидами клетки, но без ядра;
   б) раствор органических веществ, включающий ядро клетки;
   в) водный раствор минеральных веществ, включающий все органоиды клетки с ядром.
5. Как называется основное вещество цитоплазмы?

Во время практической работы учитель проверяет правильность её выполнения. У кого всё получилось, можно поставить оценки. Оценки выставляются за правильные выводы.

Цитоплазма клетки: ее значение в биологии

Наряду с мембранной именно цитоплазма является одной из главных частей клетки, этого строительного материала всякой органической материи. Цитоплазма играет в жизни клетки очень важную роль, она объединяет собой все клеточные структуры, способствует их взаимодействию друг с другом. Также в цитоплазме располагается ядро клетки и все органоиды. Если говорить простыми словами, то цитоплазма представляет собой такое вещество, в котором находятся все другие составные части клетки.

В состав цитоплазмы входят различные химические соединения, которые представляют собой не однородное химическое вещество, а сложную физико-химическую систему, она к тому же постоянно меняется и развивается и имеет в себе большое содержание воды. Важным компонентом цитоплазмы является белковая смесь в коллоидном состоянии в сочетании с нуклеиновыми кислотами, жирами и углеводами.

Также цитоплазма разделяется на две составные части:

Эндоплазма располагается в центре клетки и имеет более текучую структуру. Именно в ней находятся все самые важные органоиды клетки. Экзоплазма располагается по периметру клетки, где граничит с ее мембраной, она более вязкая и плотная по консистенции. Она играет связующую роль клетки с окружающей средой.

Рисунок цитоплазмы.

Какую функцию выполняет цитоплазма? Очень важную – в цитоплазме проходят все процессы клеточного метаболизма, за исключением синтеза нуклеиновых кислот (он осуществляется в ядре клетки). Помимо этой, самой важной функции, цитоплазма играет такие полезные роли:

Способность цитоплазмы к движению является важным ее свойством, благодаря этому обеспечивается связь органоидов клетки. В биологии движение цитоплазмы называется циклозом, оно является постоянным процессом. Движение цитоплазмы в клетке может иметь струйчатый, колебательный или круговой характер.

Еще одним свойством цитоплазмы является ее деление, без которого было бы попросту невозможно само деление клетки. Деление цитоплазмы осуществляется посредством митоза и мейоза, о чем вы можете почитать больше в статье по ссылке.

И в завершение образовательное видео о сути цитоплазмы

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

1. Строение и функции цитоплазмы. Немембранные органеллы цитоплазмы, их строение и функции.

Цитоплазма, отделенная от окружающей среды плазмолеммой, включает в себя основное вещество (матрикс и гиалоплазма), находящиеся в ней обязательные клеточ­ные компоненты – органеллы, а также различные непостоянные структу­ры – включения.

В электронном микроскопе матрикс цитоплазмы имеет вид гомогенного или тонкозернистого вещества с низкой электронной плотностью. Основное вещество цитоплазмы заполняет пространство между плазмалеммой, ядерной оболочкой и другими внутриклеточными структурами. Гиалоплазма является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры. Основное вещество цитоплазмы образует истинную внутреннюю среду клетки, которая объединяет все внутриклеточные структуры и обеспечивает взаимодействие их друг с другом. В электронном микроскопе матрикс цитоплазмы имеет вид гомогенного или тонкозернистого вещества с низкой электронной плотностью. Включает микротрабекулярную сеть, образованную тонкими фибриллами толщиной 2-3 нм и пронизывающей всю цитоплазму. Основное вещество цитоплазмы следует рассматри­вать так же, как сложную коллоидную систему, способную переходить из жидкого состояния в гелеобразное.

Функции: — объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие друг с другом. – является вместилищем для ферментов и АТФ. – откладываются запасные продукты. – происходят различные реакции (синтез белка). – постоянство среды. – является каркасом.

Включениями называют непостоянные ком­поненты цитоплазмы, которые служат запасными питательными ве­ществами, продуктами, подлежащими выведению из клетки, балластными веществами.

Органеллы — это постоянные структуры цитоплазмы, выполняю­щие в клетке жизненно важные функции.

Немембранные органеллы:

1) Рибосомы — мелкие тельца грибовидной формы, в которых идет синтез белка. Они состоят из рибосомальной РНК и белка, образующего большую и малую субъединицы.

2) Цитоскелет — опорно-двигательная система клетки, включающая не­мембранные образования, выполняющие как каркас­ную, так и двигательную функции в клетке. Эти нитчатые или фибрилляр­ные могут быстро возникать и так же быстро исчезать. К этой системе отно­сятся фибриллярные структуры(5-7нм) и микротрубочки (состоят из 13 субъединиц).

3) Клеточный центр состоит из центриолей (длинна 150нм, диаметр 300-500 нм), окруженных центросферами.

Центриоли состоят из 9 триплетов микротрубочек. Функции: — образование нитей митотического веретена деления. – Обеспечение расхождения сестринских хроматид в анафазе митоза.

4) Реснички (Ресничка представляет собой тонкий цилиндрический вырост цитоплаз­мы с постоянным диаметром 300 нм. Этот вырост от основания до самой его верхушки покрыт плазматической мембраной) и жгутики ( длинна 150 мкм) — это специальные органеллы движения, встречающиеся в некоторых клетках различных организмов.

2. Схема генетической регуляции синтеза белка у прокариот.

Процесс транскрипции либо происходит, либо не происходит:

— В активной форме белок репрессор прикрепляется к оператору. В этом случае РНК-полимераза не может присоединиться к РНК и считывания информации со структурных генов не происходит. Значит не образуется информационная РНК и не образуется белок.

— При переходе белка репрессора в неактивную форму ген оператор освобождается. РНК-полимераза прикрепляется к промотору. Со структурных генов считывается информация и образуется белок.

2.Строение цитоплазмы, ее химический состав, значение. Строение и функции мембран.

Цитоплазма (протоплазма) как живое содержимое клетки известна была уже в XII веке. Термин протоплазма впервые предложен чешским ученым Пуркинье (1839).

Различают три слоя цитоплазмы: плазмалемму, гиалоплазму, тонопласт.

Плазмалемма — элементарная мембрана, наружный слой цитоплазмы, примыкает к оболочке. Толщина ее около 80А (А – ангстрем, 10-10 м). Состоит из фосфолипидов, белков, липопротеинов, углеводов, неорганических ионов, воды. Может иметь ламеллярную (слоистую) и мицеллярную (капельную) структуры. Чаще всего состоит из 3-х слоев: бимолекулярный слой фосфолипидов (35А), на их долю приходится 40%, поверхность покрыта с обеих сторон прерывистым слоем структурных белков (20 и 25А). В некоторых местах на стыке ламеллярной и мицеллярной структур или между двумя мицеллами наружный и внутренний слои структурных белков могут смыкаться, образуя гидрофильные белковые поры, 7-10А, через которые проходят вещества в растворенном состоянии.

В матрикс мембран бывают встроены молекулы белков, не имеющие ферментативной активности — специфические селективные каналы ионной проводимости (калиевые, натриевые и др.). Наконец, в мембране могут быть белки – ферменты, обеспечивающие поступление в клетку высокомолекулярных веществ. Все эти образования – биохимические поры – обеспечивают главное свойство мембран – полупроницаемость.

Плазмалемма имеет многочисленные складки, углубления, выступы, что уве¬личивает ее поверхность во много раз.

Как мембрана, плазмалемма выполняет важные и сложные функции: 1. Регулирует поступление и выделение веществ клеткой; 2. Преобразует, запасает и расходует энергию; 3. Представляет химический преобразователь;ускоряет превращение веществ; 4. Принимает и преобразует световые, механические и химические сигналы внешнего мира.

Таким образом, плазмалемма контролирует проницаемость клетки, про¬цессы поглощения, превращения, секреции и экскреции веществ.

Тонопласт — внутренняя мембрана, отграничивающая клеточный сок от цитоплазмы

Гиалоплазма. Представляет основу клеточной организации, является вы­ражением ее сущности как живого. С физико-химической точки зрения являет­ся сложной гетерогенной коллоидной системой, где высокомолекулярные со­единения диспергированы в водной среде. В среднем цитоплазма содержит 70-80% воды, 12% белков,1,5-2% нуклеиновых кислот, около 5% жира, 4-6% угле­водов и 0,5-2% неорганических веществ. Может находиться в двух состояниях: золя и геля. Золь — жидкое состояние, обладает вязкостью, гель — твердое со­стояние, обладает эластичностью, растяжимостью. Способна к обратимым пере­ходам «золь-гель переход» под влиянием температуры, концентрации водород­ных ионов, прибавления электролита, механического воздействия.

Цитоплазма находится в постоянном движении, которое в обычных условиях очень медленное и почти незаметное. Повышение температуры, световой или химический раздражитель ускоряют движение цитоплазмы и делают его заметным в световом микроскопе. Увидеть это движение помогают хлоропласты, которые увлекаются током вязкой цитоплазмы. Движение цитоплазмы бывает двух видов: круговое (ротационное) и струйчатое (циркуляционное). Если полость клетки занята одной крупной вакуолью, то цитоплазма движется только вдоль стенок. Это круговое движение. Его можно наблюдать в клетках листа валлиснерии, элодеи. Если в клетке несколько вакуолей, то тяжи цитоплазмы, пересекая клетку, соединяются в центре, где располагается ядро. В этих тяжах происходит струйчатое движение цитоплазмы. Струйчатое движение цитоплазмы можно наблюдать в клетках жгучих волосков крапивы, в клетках волосков молодых побегов тыквы.

Свойства гиалоплазмы связаны и с надмолекулярными структурами белковой природы. Это микротрубочки и микрофиламенты.

Микротрубочки — полые мелкие образования с электроноплотной белковой стенкой. Участвуют в проведении веществ по цитоплазме, в перемещении хромосом и образовании нитей митотического веретена.

Микрофиламенты состоят из спирально расположенных белковых субъе­диниц, образующих волокна или трехмерную сеть, содержат сократительные белки и способствуют движению гиалоплазмы и прикрепленных к ним орга­ноидов.

Гиалоплазма как сложная гетерогенная коллоидная система макромолекул и надмолекулярных структур характеризуется нерастворимостью в воде, вяз­костью, эластичностью, способностью к обратным изменениям, непроходимо­стью через поры естественных мембран, большими поверхностями раздела, об­ладает сильным светопреломлением, очень малой скоростью диффузии.

Органоиды гиалоплазмы. Как отмечалось раньше, в гиалоплазме имеется большое количество надмо­лекулярных образований, которые представляют собой многочисленные орга­ноиды.

Функции биомембран

1)барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.

2)транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке соответствующего pH и ионной концентрации, которые нужны для работы клеточных ферментов.Частицы, по какой-либо причине не способные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или путем эндоцитоза.При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии, путем диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа.Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том числе АТФаза, которая активно вкачивают в клетку ионы калия (K+) и выкачивают из неё ионы натрия (Na+).

3)матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие;

4)механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.

5)энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;

6)рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы).Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют только на такие клетки-мишени, у которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие проведение нервных импульсов) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней.

7)ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.

8)осуществление генерации и проведения биопотенциалов.

С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов: концентрация иона К+ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а концентрация Na+ значительно ниже, что очень важно, так как это обеспечивает поддержание разности потенциалов на мембране и генерацию нервного импульса.

9)маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн». Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены.

Цитоплазма строение и функции — Сайт по биологии

Они имеют множество различий в своём строении. В прокариотической клетке структурно оформленное ядро отсутствует. Её единственная хромосома находится непосредственно в цитоплазме, то есть никак не отделяется от других элементов. Такое строение свойственно бактериям. Их цитоплазма бедна по составу структур, но в ней имеются мелкие рибосомы. Эукариотическая устроена гораздо сложнее прокариотической клетки. Её ДНК, связанная с белком, находится в хромосомах, располагающихся в обособленном клеточном органоиде — ядре. Оно отделяется от других органоидов клетки пористой мембраной и состоит из таких элементов как: хроматин, ядерный сок и ядрышко. Тем не менее есть и нечто общее|общее у двух типов клеточной организации. И прокариоты, и эукариоты имеют оболочку. А их внутреннее содержимое представлено особым коллоидным раствором, в котором находятся различные органоиды и временные|временные включения.

Эукариотическая клетка: цитоплазма. Её состав и функции

Итак, переходим к сути нашего исследования. Что такое цитоплазма? Давайте рассмотрим более подробно это клеточное образование. Цитоплазма представляет собой архиважную составляющую клетки, располагающуюся между ядром и плазматической мембраной. Полужидкая, она пронизана канальцами, микротрубочками, микрофиламентами и филаментами. Также под цитоплазмой можно понимать коллоидный раствор, который характеризуется движением коллоидных частиц и прочих компонентов. В этой полужидкой среде, состоящей из воды, различных органических и неорганических соединений, располагаются клеточные структуры-органоиды, а также временные|временные включения. Важнейшие функции цитоплазмы таковы. Она осуществляет оформление всех клеточных компонентов в единую систему. Благодаря наличию канальцев и микротрубочек цитоплазма выполняет функцию клеточного скелета и предоставляет среду|среду для осуществления физиологических и биохимических процессов. Кроме этого, она даёт возможность для функционирования всех клеточных органоидов и обеспечивает передвижение. Эти функции клетки цитоплазмы чрезвычайно важны, так как позволяют структурной единице всего живого осуществлять свою нормальную жизнедеятельность. Теперь вы знаете, что такое цитоплазма. А также осведомлены|осведомлены о том, какое положение в клетке она занимает и какую «работу» выполняет. Далее мы рассмотрим состав и структуру коллоидного раствора более подробно.

Есть ли отличия в цитоплазме растительной и животной клеток?

Мембранными органоидами, находящимися в коллоидном растворе, считаются аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии, лизосомы, пластиды и наружная цитоплазматическая мембрана. В клетках животных и растений состав полужидкой среды|среды отличается. Цитоплазма в растительной клетке имеет специальные органоиды – пластиды. Они представляют собой специфичные белковые тельца|тельца, которые различаются по функциям, форме и окрашиваются пигментами в разные цвета|цвета. Пластиды располагаются в цитоплазме и способны передвигаться|передвигаться вместе с ней. Они растут, размножаются и вырабатывают органические соединения, содержащие ферменты. Цитоплазма в растительной клетке имеет три вида пластид. Желтоватые или оранжевые называются хромопластами, зелёные – хлоропластами, а бесцветные — лейкопластами. Есть и ещё одна характерная|характерная особенность — комплекс Гольджи представлен диктиосомами, рассеянными по цитоплазме. В клетках животных, в отличие от растительных, имеется два слоя цитоплазмы. Наружный называется эктоплазма, а внутренний — эндоплазма. Первый слой прилегает к клеточной мембране, а второй — находится между ним и пористой ядерной мембраной. Эктоплазма имеет в своём составе большое количество микрофиламента — нитей из молекул глобулярного белка|белка актина. Эндоплазма содержит различные органоиды, гранулы и характеризуется меньшей вязкостью.

Гиалоплазма в эукариотической клетке

Основу цитоплазмы эукариотов составляет так называемая гиалоплазма. Она представляет собой слизистый, бесцветный, неоднородный раствор, в котором постоянно протекают процессы обмена веществ. Гиалоплазма (иными словами матрикс) это коллоидная система со сложным строением. В её состав включаются растворимые РНК и белки|белки, липиды и полисахариды. Ещё в гиалоплазме содержится значительное количество нуклеотидов, аминокислот, а также ионов неорганических соединений типа Na- или Са2+.Матрикс не имеет гомогенной структуры. Он представлен в двух формах, которые называются гель (твёрдая) и золь (жидкая). Между ними происходят взаимопереходы. В жидкой фазе имеется система тончайших белковых нитей, которые называются микротрабекулами. Они связывают всё|все структуры внутри клетки. А в местах их пересечения находятся группы рибосом. Микротрабекулы вместе с микротрубочками и микрофиламентами формируют цитоплазматический скелет. Он определяет и упорядочивает местоположение всех клеточных органелл.

Органические и неорганические вещества в коллоидном растворе клетки

Давайте рассмотрим, каков же химический состав цитоплазмы? Вещества, содержащиеся в клетке, можно классифицировать на две группы — органические и неорганические. Первая представлена белками|белками, углеводами, жирами и нуклеиновыми кислотами. Углеводы в цитоплазме представлены моно-, ди- и полисахаридами. К моносахаридам, бесцветным кристаллическим веществам, обычно сладковатым на вкус, относят фруктозу, глюкозу, рибозу и т. д. Крупные молекулы полисахаридов состоят из моносахаридов. В клетке они представлены крахмалом, гликогеном и целлюлозой. Липиды, то есть молекулы жиров, образуются остатками глицерина и жирных кислот. Структура цитоплазмы: неорганические вещества представлены в первую очередь водой, которая, как правило, составляет до 90% массы. Она выполняет в цитоплазме важные функции. Вода является универсальным растворителем, придаёт упругость, принимает непосредственное участие в перемещении веществ как внутри, так и между клетками. Что касается макроэлементов, формирующих основу биополимеров, то более 98% всего состава цитоплазмы занимают кислород, водород, углерод и азот. Кроме них в клетке содержатся натрий, кальций, сера|сера, магний, хлор и др. Минеральные соли|соли находятся в виде анионов и катионов, при этом их соотношение определяет кислотность среды|среды.

Свойства коллоидного раствора в клетке

Рассмотрим далее, каковы основные свойства цитоплазмы. Во-первых, это постоянный циклоз. Он представляет собой внутриклеточное движение цитоплазмы. Впервые оно было зафиксировано и описано в 18-м столетии итальянским учёным Корти. Циклоз осуществляется во всей протоплазме, в том числе и в тяжах, связывающих цитоплазму с ядром. Если движение по каким-либо причинам прекращается — погибает эукариотическая клетка. Цитоплазма обязательно находится в постоянном циклозе, который обнаруживается по перемещению органоидов. Скорость движения матрикса зависит от различных факторов, в том числе от света и температуры. К примеру, в эпидермисе чешуи лука|лука скорость циклоза составляет около 6 м/с. Движение цитоплазмы в растительном организме оказывает огромное влияние на его рост и развитие, способствуя транспорту веществ между клетками. Вторым важным свойством является вязкость коллоидного раствора. Она сильно варьируется в зависимости от вида организма. У некоторых живых существ вязкость цитоплазмы может совсем незначительно превышать вязкость воды|воды, у других, наоборот, достигать вязкости глицерина. Считается, что она зависит от обмена веществ. Чем интенсивнее происходит обмен, тем ниже становится вязкость коллоидного раствора. Ещё одним немаловажным свойством является полупроницаемость. Цитоплазма в своём составе имеет пограничные мембраны. Они, благодаря особому своему строению, имеют возможность избирательно пропускать молекулы одних веществ и не пропускать других. Избирательная проницаемость цитоплазмы играет важнейшую роль в процессе жизнедеятельности. Она не постоянна в течение жизни, меняется с возрастом и увеличивается у растительных организмов при повышении интенсивности освещения и температуры. Сложно переоценить значение цитоплазмы. Она участвует в энергетическом обмене, транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов. Также матрикс считается осмотическим барьером и участвует в регуляции процессов развития, роста|роста и клеточного деления. В том числе цитоплазма играет большую|большую роль при репликации ДНК.

Особенности клеточного размножения

Всё|Все растительные и животные клетки размножаются делением. Известно три вида — непрямое, прямое и редукционное. Первый иначе называется амитоз. Непрямое размножение происходит следующим образом. Первоначально «перешнуровывается» ядро, а затем происходит деление цитоплазмы. В итоге формируются две клетки, которые постепенно вырастают до размеров материнской. Такой вид деления у животных встречается крайне редко. Как правило, у них происходит непрямое деление, то есть митоз. Оно значительно сложнее амитоза и характеризуется тем, что происходит усиление синтеза в ядре и удвоение количества ДНК. Митоз имеет четыре фазы, которые называются — профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Строение мембраны цитоплазмы таково: она содержит два слоя молекул липидов (бислой), при этом каждая такая молекула имеет хвост и головку. Хвосты обращены друг к другу. Они гидрофобны. Головки гидрофильны и обращены внутрь и наружу клетки. В бислой включены молекулы белка|белка. Причём он асимметричен, а в монослоях располагаются разные липиды. Например, в эукариотической клетке молекулы холестерина находятся во внутренней, прилегающей к цитоплазме, половине мембраны. Гликолипиды располагаются исключительно в наружном слое, причём их углеводные цепи всегда направлены наружу. Цитоплазматическая мембрана выполняет важнейшие функции, в том числе ограничивает внутреннее содержимое клетки от внешней среды|среды, позволяет проникать определённым веществам (глюкозе, аминокислотам) внутрь клетки. Плазмалемма осуществляет перенос веществ внутрь клетки, а также их вывод наружу, то есть выделение. Через поры|поры проникают вода, ионы и мелкие молекулы веществ, а крупные твёрдые частицы транспортируются в клетку при помощи фагоцитоза. На поверхности мембрана образует микроворсинки, впячивания и выпячивания, что позволяет не только эффективно всасывать и выделять вещества, но и соединяться с другими клетками. Мембрана предоставляет возможность прикрепления «единицы всего живого» к различным поверхностям и способствует движению.

Органоиды в составе цитоплазмы. Эндоплазматическая сеть и рибосомы

Помимо гиалоплазмы, цитоплазма содержит в себе и множество микроскопических органоидов, которые различаются по строению. Их присутствие в растительных и животных клетках свидетельствует о том, что все они выполняют важнейшие функции и жизненно необходимы. В какой-то степени эти морфологические образования сравнимы с органами|органами тела|тела человека или животных, что и дало возможность называть их органоидами. В цитоплазме различают видимые в световой микроскоп органеллы -пластинчатый комплекс, митохондрии и центросому. При помощи электронного микроскопа в матриксе обнаруживаются микротрубочки, лизосомы, рибосомы и плазматическая сеть. Цитоплазма клеточная пронизана различными каналами, которые и получили название «эндполазматическая сеть». Их мембранные стенки контактируют со всеми другими органеллами и составляют единую систему, осуществляющую энергетический обмен, а также перемещение внутри клетки веществ. В стенках этих каналов находятся рибосомы, которые выглядят как мельчайшие гранулы. Они могут располагаться одиночно или группами. Рибосомы состоят из практически равного количества рибонуклеиновой кислоты|кислоты и белков. Также в их состав включён магний. Рибосомы могут не только находиться в каналах ЭПС, но и свободно лежать в цитоплазме, а также встречаться в ядре, где они и образуются. Совокупность каналов, имеющих рибосомы, называются гранулярной эндоплазматической сетью. На них, кроме рибосом, располагаются ферменты, способствующие синтезу углеводов и жиров. Во вн
тренних полостях каналов находятся продукты жизнедеятельности клетки. Иногда в расширениях ЭПС формируются вакуоли — полости, заполненные клеточным соком и ограниченные мембраной. Эти органоиды поддерживают тургорное давление. Лизосомы представляют собой мелкие образования овальной формы. Они рассеяны по цитоплазме. Формируются лизосомы в ЭПС или комплексе Гольджи, где наполняются гидролитическими ферментами. Лизосомы предназначены для переваривания частиц, попавших внутрь клетки вследствие фагоцитоза.

Цитоплазма: строение и функции её органоидов. Пластинчатый комплекс Гольджи, митохондрии и центросома

Комплекс Гольджи представлен в растительных клетках отдельными тельцами|тельцами, оформленными мембранами, а в животных — канальцами, пузырьками и цистернами. Этот органоид предназначен для химического изменения, уплотнения и последующего вывода в цитоплазму продуктов клеточной секреции. Также в нём осуществляется синтез полисахаридов и образование гликопротеидов. Митохондрии — это тельца|тельца палочковидной, нитевидной или зернистой формы. Они ограничиваются двумя мембранами, которые состоят из двойных слоёв фосфолипидов и белков. От внутренних мембран этих органелл отходят кристы, на стенках которых находятся ферменты. С их помощью происходит синтез аденозинтрифосфорной кислоты|кислоты (АТФ). Митохондрии иногда называют «клеточными электростанциями», так как они поставляют значительную часть аденозинового трифосфата. Он используется клеткой как источник химической энергии. Кроме того, митохондрии выполняют и другие функции, в том числе: передачу сигналов, некроз клеток, клеточное дифференцирование. Центросома (клеточный центр) состоит из двух центриолей, которые располагаются под углом друг к другу. Этот органоид имеется у всех животных и растений (кроме простейших и низших грибов) и отвечает за определение полюсов|полюсов при митозе. В делящейся клетке сначала разделяется центросома. При этом образуется ахроматиновое веретено, которое задаёт ориентиры хромосомам, расходящимся к полюсам|полюсам. Кроме обозначенных органоидов в клетке могут находиться и органеллы специального назначения, например, реснички и жгутики. Также на определённых этапах жизнедеятельности в ней могут иметься и включения, то есть временные|временные элементы. Например, такие питательные вещества как: капельки жира, белки|белки, крахмал, гликоген и т. д.

Лимфоциты — важнейшие клетки иммунной системы

Лимфоциты — это важные клетки, относящиеся к группе лейкоцитов крови человека и животных и участвующие в иммунологических реакциях. Они подразделяются по размеру и структурным особенностям на три подгруппы:

Основные компоненты и значение цитоплазмы в клетках

Цитоплазма — содержимое клетки за пределами ядра, заключенное в плазматическую мембрану. Она имеет прозрачный цвет и гелеподобную консистенцию. Цитоплазма состоит в основном из воды, а также содержит ферменты, соли, органеллы и различные органические молекулы.

Функция цитоплазмы

Цитоплазма функционирует для поддержки и суспендирования органелл и клеточных молекул. Многие клеточные процессы также происходят в цитоплазме.

Некоторые из этих процессов включают синтез белка, первую стадию клеточного дыхания, известную как гликолиз, митоз и мейоз. Кроме того, цитоплазма помогает перемещать вещества, такие как гормоны, вокруг клетки, а также растворяет клеточные отходы.

Компоненты цитоплазмы

В прокариотических клетках (таких как бактерии), которые не имеют связанного с мембраной ядра, цитоплазма состоит из всего содержимого клетки внутри плазматической мембраны. В эукариотических клетках (например, растительные и животные клетки) цитоплазма включает три основных компонента. Это цитозоль, органеллы и различные частицы и гранулы, называемые цитоплазматическими включениями.

Читайте также: Прокариоты и эукариоты.

Цитозоль

Цитозоль представляет собой полужидкий компонент или жидкую среду цитоплазмы клетки. Он расположен за пределами ядра и внутри клеточной мембраны.

Органеллы

Органеллы — это крошечные клеточные структуры, которые выполняют определенные функции внутри клетки. Примеры органелл включают: митохондрии, рибосомы, ядро, лизосомы, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи.

Также внутри цитоплазмы находится цитоскелет, сеть волокон, которые помогают клетке поддерживать свою форму и обеспечивают поддержку органелл.

Цитоплазматические включения

Цитоплазматические включения представляют собой частицы, временно суспендированные в цитоплазме. Включения состоят из макромолекул и гранул.

Три типа включений, встречающихся в цитоплазме, представляют собой секреторные и питательные включения, а также пигментные гранулы. Примерами секреторных включений являются белки, ферменты и кислоты. Гликоген (хранилище молекул глюкозы) и липиды являются примерами питательных включений. Меланин, присутствующий в клетках кожи, является примером включения пигментных гранул.

Цитоплазматические отделы

Цитоплазму можно разделить на две основные части: эндоплазму и эктоплазму. Эндоплазма представляет собой центральную область цитоплазмы, которая содержит органеллы. Эктоплазма представляет собой более гелеподобную периферическую часть цитоплазмы клетки.

Клеточная мембрана

Клеточная или плазматическая мембрана — это структура, предотвращающая пролитие цитоплазмы из клетки. Эта мембрана состоит из фосфолипидов, образующих липидный бислой, который отделяет содержимое клетки от внеклеточной жидкости. Липидный бислой является полупроницаемым, а это означает, что только некоторые молекулы способны диффундировать через мембрану для входа или выхода из клетки. Внеклеточная жидкость, белки, липиды и другие молекулы могут быть добавлены в цитоплазму клетки при помощи эндоцитоза. В этом процессе молекулы и внеклеточная жидкость интернализуются, когда мембрана образует везикулу.

Везикула отделяет жидкость, молекулы и почки от клеточной мембраны, образуя эндосому. Эндосома перемещается внутри клетки, чтобы доставить ее содержимое в соответствующие пункты назначения. Вещества удаляются из цитоплазмы путем экзоцитоза. В этом процессе везикулы, почкованные из тел Гольджи, сливаются с клеточной мембраной, вытесняя их содержимое из клетки. Плазматическая мембрана также обеспечивает структурную поддержку клетки, выступая в качестве стабильной платформы для прикрепления цитоскелета и клеточной стенки (у растений).

Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту

Понравилась статья? Оставь комментарий и поделись с друзьями

Определение, функция, структура и расположение

Определение, функция, структура и расположение

Определение: Что такое цитоплазма?

---

В клеточной биологии цитоплазма представляет собой высоковязкое (гелеобразное) вещество, заключенное внутри клеточной мембраны. Он состоит из воды (около 85 процентов), белков (от 10 до 15 процентов), липидов (от 2 до 4 процентов), нуклеиновых кислот, неорганических солей и полисахаридов в меньших количествах.

В зависимости от клетки цитоплазма может также иногда содержать гранулы включений (например,грамм. сохраненные питательные вещества и пигменты и т. д.).

Помимо клеточной мембраны, которая включает в себя все компоненты клетки, большинство клеточных органелл (рибосома, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум и др.) Расположены в цитоплазме. По этой причине большая часть метаболической активности происходит в цитоплазме.

* Органеллы также являются частью цитоплазмы.

* Цитоплазма составляет девять десятых всей клетки.

Некоторые из других функций цитоплазмы включают:

• Поддержание формы клетки
• Движение клеток
• Обмен материала

Недавние открытия, касающиеся цитоплазмы:

· В зависимости от активности цитоплазма бактерий может проявлять стеклоподобные свойства.

· Отделение желтка от цитоплазмы эмбриона рыбы имеет решающее значение для развития личинки рыбы.

· «Атипичная центриоль» в цитоплазме связана с бесплодием, врожденными дефектами и выкидышами.

· Различные клеточные органеллы по-разному ощущаются в цитоплазме.

Расположение

---

Как упоминалось ранее, цитоплазма заключена внутри клеточной мембраны, как и в случае с другими клеточными компонентами / органеллами.Что касается конкретного местоположения, то это зависит от типа ячейки.

Например, в эукариотических клетках цитоплазма расположена между клеточной мембраной / плазматической мембраной и ядерной мембраной.

В отличие от прокариотических клеток, эукариотические клетки содержат связанное с мембраной ядро. Эта ядерная оболочка отделяет ядро ​​от других частей клетки. В результате цитоплазма ограничена пространством между ядерной мембраной и клеточной мембраной.

Прокариоты, с другой стороны, не имеют истинного ядра (материала ДНК, содержащегося в ядерной мембране). В результате отсутствует ядерная мембрана, отделяющая генетический материал (ДНК) от других компонентов клетки.

Таким образом, у прокариот цитоплазма занимает всю клеточную среду внутри плазматической мембраны. В этом случае все клеточные компоненты / органеллы, включая генетический материал, находятся во взвешенном состоянии в цитоплазме.

Что касается расположения, цитоплазма также делится на два слоя.К ним относятся эктоплазма и эндоплазма. По большей части они используются для описания цитоплазмы простейших (в частности, амеб), которая различается по структуре, местоположению и функциям.

Эктоплазма — это внешний слой цитоплазмы в эукариотической клетке (амебе). Таким образом, он расположен непосредственно под плазматической мембраной или рядом с ней. В таких клетках и амебах этот слой цитоплазмы хорошо виден, учитывая его расположение.

Некоторые из основных характеристик эктоплазмы включают:

• Негранулированный
• Менее плотный и, следовательно, более прозрачный
• Тонкий и поверхностный
• Содержит актиновые волокна в большем количестве (это придает клеточной мембране эластичность. support)

У амебы эктоплазма играет важную роль в передвижении.Это достигается за счет изменения кислотности и щелочности воды в эктоплазме.

Здесь изменения щелочности / кислотности воды вызывают изменение количества воды в псевдоподии. В результате организм меняет направление в зависимости от удлинения или укорачивания псевдоподий в результате концентрации воды.

Эндоплазма — В отличие от эктоплазмы, эндоплазма является внутренним слоем цитоплазмы. Таким образом, он расположен глубже в клетке, где он окружает ядро.Он содержит множество гранул (секреторных пузырьков) и поэтому более плотный по сравнению с эктоплазмой.

Некоторые другие компоненты эндоплазмы включают:

• Аминокислоты
• Углеводы
• Липиды
• Ферменты
• Вода
• Неорганические ионы
• Различные молекулярные соединения

эндоплазма содержит множество органелл эндомембранной системы; это место большинства процессов, происходящих в клетке.Таким образом, он значительно способствует различной метаболической активности клеток, а также клеточному делению.

Подобно эктоплазме, эндоплазма также играет важную роль в передвижении. Здесь эндоплазма течет и заполняет псевдоподию, где она превращается в эктоплазму.

Изменение щелочности или кислотности этой жидкости затем изменяет концентрацию воды, позволяя организму двигаться в определенном направлении (в зависимости от расположения пищевых веществ).

Поскольку эктоплазма в псевдоподии заставляет амебу двигаться в одном направлении, эктоплазма в хвостовом конце медленно превращается в эндоплазму, которая содержит больше гранул. Это позволяет циклу продолжаться, позволяя организму изменять направление в зависимости от своих потребностей.

Определение терминов

---

Цитозоль — Цитозоль — это внутриклеточная жидкость цитоплазмы. Он в основном состоит из воды (более 70 процентов) и окружает все органеллы, расположенные / взвешенные в цитоплазме.Некоторые из других компонентов цитозоля включают растворимые молекулы различного размера, белки, а также растворенные ионы.

Характеристики цитозоля:

• 7,0-7,4 Диапазон pH
• Вязкость аналогична воде
• Концентрация ионов кальция менее 0,0002 мМ
• Большое количество заряженных макромолекул

Функции:

Как внутриклеточная жидкость цитоплазмы, цитозоль участвует в передаче сигнала, исходящего от клеточной мембраны.Он способствует передаче сигналов от плазматической мембраны к ядру (ядро является эффективным местом).

Помимо своей роли в передаче сигналов, цитозоль также участвует в транспортировке метаболитов (например, аминокислот в эукариотических клетках) в дополнение к тому, что он является местом метаболических химических реакций у прокариот.

* Разница между цитоплазмой и цитозолем заключается в том, что цитозоль — это жидкость (внутриклеточная жидкость) клетки, в то время как цитоплазма состоит из всех компонентов клетки внутри клеточной мембраны (за исключением ядра).

Нуклеоплазма — Нуклеоплазма, также известная как кариоплазма и ядерный сок, представляет собой тип протоплазмы, содержащейся в ядерной мембране.

Подобно цитозолю, нуклеоплазма в основном состоит из воды, различных молекул, а также растворенных ионов. Помимо поддержания формы и структуры ядра, нуклеоплазма также участвует в транспортировке различных материалов, необходимых для клеточного метаболизма и других функций.

* По сравнению с цитозолем (в цитоплазме) нуклеоплазма очень гелеобразная.

* Прокариотические клетки не имеют нуклеоплазмы.

Протоплазма — Описанный как основа жизни после ее открытия, термин протоплазма иногда используется для обозначения цитоплазмы и внутренних компонентов клетки в целом. Он состоит из белков, липидов, сахаров и крахмалов (углеводов), фосфатов, калия и натрия (неорганические соли) и воды.

* В то время как цитоплазма включает компоненты клетки внутри клетки (за исключением ядра), термин протоплазма иногда используется для обозначения всех компонентов внутри клетки, включая ядро.

Цитоплазматическая структура

---

Как упоминалось ранее, цитоплазма в основном состоит из воды (вода является самым крупным компонентом). Помимо воды, сахаров, неорганических солей и других органических компонентов, цитоплазма также состоит из различных органелл, которые также образуют эндомембранную систему и цитоскелет.

Эндомембранная система состоит из:

Цитоскелет состоит из:

• Микротрубочки
• Микрофиламенты
• Промежуточные волокна

различных компонентов цитоплаза к правильному функционированию клетки.В то время как эндомембранные системы играют важную роль в транспортировке различных материалов, цитоскелет служит для поддержки структурной целостности клетки.

* Компоненты цитоплазмы находятся в постоянном движении и, следовательно, нестабильны (зафиксированы на месте).

Функции

---

По сути, функции цитоплазмы можно отнести к ее компонентам.

Некоторые из этих функций включают:

Транспорт

Цитоплазма участвует в нескольких формах транспортировки.Эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, оба компонента эндомембранной системы, являются некоторыми из систем, участвующих в транспортировке материала (белков и липидов соответственно) из одной точки в другую в клетке.

Цитоплазма также участвует в транспортировке и последующем удалении продуктов жизнедеятельности из клеток через структуры, известные как везикулы.

Сохранение формы и структуры клетки

Как уже упоминалось, цитоплазма представляет собой вязкий матрикс, который в основном состоит из воды.Оказывая внешнее давление (тургорное давление) на клеточную мембрану, он вносит свой вклад в общую форму клетки.

Помимо давления, оказываемого жидкостью, цитоплазма также влияет на форму и структуру клетки через ее цитоскелет. Как упоминалось ранее, цитоскелет состоит из микротрубочек и микрофиламентов (а также промежуточных филаментов).

Как и в случае со скелетной системой у высших животных, цитоскелет определяет форму клетки на плазматической мембране.

Защита

Цитоплазма, состоящая из цитозоля, вязкой жидкости, защищает различные компоненты клетки, действуя как подушка, которая поглощает удары, которые в противном случае могут повредить органеллы.

Здесь цитоплазма служит для защиты внутренних компонентов клетки, действуя как барьер между внутренним и внешним.

Хранение

В цитоплазме плавают различные молекулы (липиды, жиры, крахмал и т. Д.).Некоторые из этих молекул используются для построения различных структур клеток. Однако перед использованием эти молекулы плавают в цитоплазме, где и хранятся.

По этой причине некоторые клетки могут содержать высокие уровни данных молекул в своей цитоплазме. Например, адипоциты являются хорошими примерами клеток, которые хранят большое количество липидов в своей цитоплазме.

В цитоплазме можно найти несколько ферментов. Таким образом, цитоплазма также является местом метаболизма ряда веществ.Эти активности чаще происходят в таких органеллах, как митохондрии.

* Стоит отметить, что, как и хлоропласт и ядро, митохондрии не являются частью эндомембранной системы.

Некоторые из других функций цитоплазмы включают:

* При окраске эозином в гистологии цитоплазма клеток приобретает розовый цвет.

Подробнее о окрашивании клеток здесь.

---

Подробнее о прокариотах и ​​эукариотах

Вернуться на главную страницу органелл

Вернуться на главную страницу клеточной биологии

Вернуться из цитоплазмы на главную страницу MicroscopeMaster

Ссылки

---

Джеймс Н. Вайсс. (2001). Цитоплазма.

Лакна Панавала. (2017). Разница между цитоплазмой и нуклеоплазмой. ResearchGate.

Лакна Панавала. (2017). Разница между цитозолем и цитоплазмой. ResearchGate.

Скотт Д.Кобаяши и др. (2003). Цитоплазматические мембранные системы: структура, функция

и перемещение мембран.

Ссылки

https://www.sophia.org/tutorials/cytoplasm-structure-and-function

https://resources.saylor.org/wwwresources/archived/site/wp -content / uploads / 2010/11 / BIO101-Difference-Between-Cytosol-and-Cytoplasm.pdf

сообщить об этом объявлении

Цитоплазма — Определение, структура и функции

Определение цитоплазмы

Цитоплазма — это жидкость, которая заполняет клетку, который включает цитозоль вместе с филаментами, белками, ионами и макромолекулярными структурами, а также органеллы, взвешенные в цитозоле.

В эукариотических клетках цитоплазма относится к содержимому клетки, за исключением ядра. У эукариот есть продуманные механизмы для поддержания отдельного ядерного компартмента отдельно от цитоплазмы. Активный транспорт участвует в создании этих субклеточных структур и поддержании гомеостаза цитоплазмы. Для прокариотических клеток, поскольку они не имеют определенной ядерной мембраны, цитоплазма также содержит первичный генетический материал клетки. Эти клетки обычно меньше по размеру по сравнению с эукариотами и имеют более простую внутреннюю организацию цитоплазмы.

Структура цитоплазмы

Цитоплазма необычна, потому что не похожа ни на одну другую жидкость в физическом мире. Жидкости, которые исследуются для понимания диффузии, обычно содержат несколько растворенных веществ в водной среде. Однако цитоплазма представляет собой сложную и густую систему, содержащую широкий спектр частиц — от ионов и небольших молекул до белков, а также гигантских мультибелковых комплексов и органелл. Эти компоненты перемещаются по клетке в зависимости от потребностей клетки вдоль сложного цитоскелета с помощью специализированных моторных белков.Движение таких крупных частиц также изменяет физические свойства цитозоля.

Физическая природа цитоплазмы непостоянна. Иногда происходит быстрая диффузия по клетке, из-за чего цитоплазма напоминает коллоидный раствор. В других случаях он, кажется, приобретает свойства гелеобразного или стеклоподобного вещества. Считается, что он обладает свойствами как вязких, так и эластичных материалов, способных медленно деформироваться под действием внешней силы в дополнение к восстановлению своей первоначальной формы с минимальными потерями энергии.Части цитоплазмы рядом с плазматической мембраной также «жестче», в то время как области вблизи внутренней части напоминают свободно текущие жидкости. Эти изменения в цитоплазме, по-видимому, зависят от метаболических процессов внутри клетки и играют важную роль в выполнении определенных функций и защите клетки от стрессоров.

Цитоплазма может быть разделена на три компонента:

1. Цитоскелет и связанные с ним моторные белки
2. Органеллы и другие большие мультибелковые комплексы
3. Цитоплазматические включения и растворенные вещества

Цитоскелет и моторные белки

Основная форма клетки обеспечивается ее цитоскелетом, состоящим в основном из трех типов полимеров — актиновых филаментов, микротрубочек и промежуточных филаментов.

Актиновые филаменты или микрофиламенты имеют ширину 7 нм и состоят из двухцепочечных полимеров F-актина. Эти филаменты связаны с рядом других белков, которые помогают в сборке филаментов, а также участвуют в их закреплении вблизи плазматической мембраны. Такое расположение в цитоплазме помогает микрофиламентам вовлекаться в быстрые ответы на сигнальные молекулы из внеклеточной среды и вызывать клеточные ответы посредством передачи сигнала или хемотаксиса. Кроме того, миозин, моторный белок на основе АТФ, переносит груз и везикулы по микрофиламенту, а также участвует в сокращении мышц.

Микротрубочки представляют собой полимеры α- и β-тубулина, которые образуют полую трубку за счет латеральной ассоциации 13 протофиламентов. Каждая протофиламент представляет собой полимер чередующихся молекул α и β тубулина. Внутренний диаметр микротрубочки составляет 12 нм, а внешний диаметр — 24 нм.

Структура микротрубочек

Микротрубочки излучаются к периферии клетки из центров организации микротрубочек (MTOC), расположенных близко к ядру, и придают клетке структуру и форму.

Флуоресцентные клетки

На этом изображении ядро ​​показано синим цветом, филаменты актина на периферии клетки отмечены красным, а обширная сеть микротрубочек отмечена зеленым.Цитоплазма подвергается быстрой реорганизации во время деления клетки с микротрубочками, образующими веретено, которое связывается с хромосомами и разделяет их на две дочерние клетки.

Кинетохора

Как и на предыдущем изображении, хромосомы окрашены в синий цвет, а микротрубочки — в зеленый. Маленькие красные точки — кинетохоры.

Микротрубочки участвуют в цитоплазматическом транспорте, сегрегации хромосом и в формировании таких структур, как реснички и жгутики, для клеточного движения.

Промежуточные филаменты больше микрофиламентов, но меньше микротрубочек и образованы группой белков, которые имеют общие структурные особенности.Хотя они не участвуют в подвижности клеток, они важны для того, чтобы клетки собирались вместе в ткани и оставались прикрепленными к внеклеточному матриксу.

Органеллы и мультибелковые комплексы

Большинство эукариотических клеток имеют ряд органелл, которые обеспечивают компартменты в цитоплазме для специализированных микроокружений. Например, лизосомы содержат ряд гидролаз в кислой среде, которая идеально подходит для их ферментативной активности. Эти гидролазы активно транспортируются в лизосомы после синтеза в цитоплазме.Митохондрии, хотя и содержат свой собственный геном, также нуждаются в большом количестве ферментов, синтезируемых в цитозоле, которые затем избирательно перемещаются в органеллы. Эти органеллы размещаются в определенных местах из-за физической гелеобразной природы цитоплазмы и за счет прикрепления к цитоскелету.

Кроме того, цитоплазма также является хозяином для мультибелковых комплексов, таких как протеасома и рибосомы. Рибосомы — это большие комплексы РНК и белка, которые важны для трансляции кода мРНК в аминокислотные последовательности белков.Протеасомы — это гигантские молекулярные структуры массой около 20 000 килодальтон и диаметром 15 нм. Протеасомы важны для целенаправленного разрушения белков, которые больше не нужны клетке.

Цитоплазматические включения

Цитоплазматические включения могут включать широкий спектр биохимических веществ — от мелких кристаллов белков до пигментов, углеводов и жиров. Все клетки, особенно в таких тканях, как жировая ткань, содержат капли липидов в их триглицеридной форме. Они используются для создания клеточных мембран и являются отличным хранилищем энергии.Липиды могут генерировать вдвое больше молекул АТФ на грамм по сравнению с углеводами. Однако процесс высвобождения этой энергии из триглицеридов требует интенсивного потребления кислорода, и поэтому клетка также содержит запасы гликогена в виде цитоплазматических включений. Включения гликогена особенно важны в таких клетках, как клетки скелетных и сердечных мышц, где может возникнуть внезапное увеличение потребности в глюкозе. Гликоген можно быстро расщепить на отдельные молекулы глюкозы и использовать в клеточном дыхании, прежде чем клетка сможет получить больше запасов глюкозы из организма.

Кристаллы — это еще один тип цитоплазматических включений, обнаруженных во многих клетках и выполняющих особую функцию в клетках внутреннего уха (поддержание баланса). Наличие кристаллов в клетках яичка, по-видимому, связано с заболеваемостью и бесплодием. Наконец, цитоплазма также содержит пигменты, такие как меланин, которые приводят к образованию пигментированных клеток кожи. Эти пигменты защищают клетки и внутренние структуры тела от вредного воздействия ультрафиолета. Пигменты также заметны в клетках радужной оболочки, окружающих зрачок глаза.

Каждый из этих компонентов по-разному влияет на функционирование цитоплазмы, что делает ее динамической областью, которая играет роль и находится под влиянием общей метаболической активности клетки.

Функции цитоплазмы

Цитоплазма является местом большинства ферментативных реакций и метаболической активности клетки. Клеточное дыхание начинается в цитоплазме с анаэробного дыхания или гликолиза. Эта реакция дает промежуточные продукты, которые используются митохондриями для выработки АТФ.Кроме того, трансляция мРНК в белки на рибосомах также происходит в основном в цитоплазме. Часть этого происходит на свободных рибосомах, взвешенных в цитозоле, а остальная часть — на рибосомах, закрепленных на эндоплазматическом ретикулуме.

Цитоплазма также содержит мономеры, которые продолжают формировать цитоскелет. Цитоскелет, помимо того, что он важен для нормальной жизнедеятельности клетки, имеет решающее значение для клеток, имеющих особую форму. Например, нейроны с их длинными аксонами нуждаются в наличии промежуточных филаментов, микротрубочек и актиновых филаментов, чтобы обеспечить жесткую основу для передачи потенциала действия следующей клетке.Кроме того, некоторые эпителиальные клетки содержат маленькие реснички или жгутики для перемещения клетки или удаления инородных частиц за счет скоординированной активности цитоплазматических выступов, сформированных через цитоскелет.

Цитоплазма также играет роль в создании порядка внутри клетки с определенными местоположениями для различных органелл. Например, ядро ​​обычно видно по направлению к центру клетки с центросомой поблизости. Обширный эндоплазматический ретикулум и сеть Гольджи также расположены по отношению к ядру, при этом везикулы расходятся по направлению к плазматической мембране.

Цитоплазматический поток

Движение внутри цитоплазмы также происходит в объеме за счет направленного движения цитозоля вокруг ядра или вакуоли. Это особенно важно для крупных одноклеточных организмов, таких как некоторые виды зеленых водорослей, которые могут достигать почти 10 см в длину. Цитоплазматический поток также важен для расположения хлоропластов рядом с плазматической мембраной для оптимизации фотосинтеза и распределения питательных веществ по всей клетке. В некоторых клетках, таких как ооциты мышей, предполагается, что поток цитоплазмы играет роль в формировании клеточных субкомпартментов, а также в позиционировании органелл.

Цитоплазматическое наследование

В цитоплазме находятся две органеллы, которые содержат свои собственные геномы — хлоропласт и митохондрии. Эти органеллы наследуются напрямую от матери через ооцит и, следовательно, составляют гены, наследуемые вне ядра. Эти органеллы реплицируются независимо от ядра и отвечают потребностям клетки. Цитоплазматическое или внеядерное наследование, таким образом, формирует непрерывную генетическую линию, которая не подвергалась смешиванию или рекомбинации с родителем-самцом.

• Хемотаксис — Движение клетки в ответ на химический сигнал.
• Промежуточные филаменты — Компоненты цитоскелета, образованные семейством белков, имеющих общие структурные и функциональные особенности, больше, чем волокна актина, и меньше, чем микротрубочки.
• Кинезин — Группа моторных белков, которые могут перемещаться по микротрубочке и важны для движения клеточных компонентов, особенно во время деления клеток.
• Syncytium — многоядерная клетка, образованная слиянием плазматической мембраны нескольких клеток. Синцитии также могут образовываться посредством взаимосвязей между клетками, содержащих специализированные щелевые соединения, что позволяет клеткам вести себя синхронно как единое целое.

Тест

1. Какие из этих биомолекул НЕ присутствуют в виде цитоплазматических включений?
A. Липиды
B. Углеводы
C. Нуклеиновые кислоты
D. Кристаллы

Ответ на вопрос № 1

C правильный. Цитоплазматические включения могут иметь кристаллы неорганических соединений или белков. Они могут содержать углеводы, такие как гликоген, триглицериды и другие липиды. Однако о нуклеиновых кислотах в цитоплазматических включениях еще не сообщалось.

2. Из чего состоят микротрубочки?
A. Полимеры G- и F-актина
B. Полимеры динеина
C. Полимеры α и β тубулина
D. Полимеры кинезина

Ответ на вопрос № 2

C правильный. G- и F-актин вносят вклад в формирование актинового цитоскелета, тогда как динеин и кинезин являются моторными белками, которые проходят по длине микротрубочек. Однако микротрубочки представляют собой большие трубчатые структуры, образованные 13 протофиламентами, состоящими из чередующихся мономеров альфа- и бета-тубулина.

3.Какое из этих утверждений относительно нуклеиновых кислот в цитоплазме верно?
A. Все клетки содержат цитоплазматические нуклеиновые кислоты
B. Только некоторые органеллы в цитоплазме, такие как митохондрии или хлоропласты, содержат нуклеиновые кислоты
C. Нуклеиновые кислоты никогда не обнаруживаются в цитоплазме
D. None из этих утверждений всегда верно

Ответ на вопрос № 3

правильный. Нуклеиновые кислоты включают РНК в дополнение к ДНК, и поэтому каждая клетка содержит нуклеиновые кислоты в своей цитоплазме.Многие белки, необходимые для нормального функционирования клетки, синтезируются путем трансляции молекул РНК в цитоплазму. Митохондрии и хлоропласты особенные, потому что они содержат собственную геномную ДНК, однако даже красные кровяные тельца, потерявшие все свои органеллы, содержат РНК и продолжают вырабатывать белки в своей цитоплазме.

Цитоплазма — определение и функция

Цитоплазма состоит из всего содержимого вне ядра и заключенного внутри клеточной мембраны клетки.Он имеет прозрачный цвет и гелеобразный вид. Цитоплазма состоит в основном из воды, но также содержит ферменты, соли, органеллы и различные органические молекулы.

Функции цитоплазмы

• Цитоплазма поддерживает и приостанавливает работу органелл и клеточных молекул.
• В цитоплазме также происходят многие клеточные процессы, такие как синтез белка, первая стадия клеточного дыхания (известная как гликолиз), митоз и мейоз.
• Цитоплазма помогает перемещать материалы, такие как гормоны, по клетке, а также растворяет клеточные отходы.

Подразделения

Цитоплазма может быть разделена на две основные части: эндоплазма (эндо -, — плазма) и эктоплазма (экто -, — плазма). Эндоплазма — это центральная область цитоплазмы, которая содержит органеллы. Эктоплазма — это более гелеобразная периферическая часть цитоплазмы клетки.

Компоненты

Прокариотические клетки, такие как бактерии и археи, не имеют ядра, связанного с мембраной. В этих клетках цитоплазма состоит из всего содержимого клетки внутри плазматической мембраны.В эукариотических клетках, таких как клетки растений и животных, цитоплазма состоит из трех основных компонентов. Это цитозоль, органеллы и различные частицы и гранулы, называемые цитоплазматическими включениями.

• Цитозоль: Цитозоль — это полужидкий компонент или жидкая среда цитоплазмы клетки. Он расположен вне ядра и внутри клеточной мембраны.
• Органеллы: Органеллы — это крошечные клеточные структуры, которые выполняют определенные функции внутри клетки.Примеры органелл включают митохондрии, рибосомы, ядра, лизосомы, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи. В цитоплазме также расположен цитоскелет — сеть волокон, которые помогают клетке сохранять свою форму и обеспечивают поддержку органелл.
• Цитоплазматические включения: Цитоплазматические включения — это частицы, временно взвешенные в цитоплазме. Включения состоят из макромолекул и гранул. В цитоплазме обнаруживаются три типа включений: секреторные включения, пищевые включения и пигментные гранулы.Примерами секреторных включений являются белки, ферменты и кислоты. Гликоген (молекула хранения глюкозы) и липиды являются примерами пищевых включений. Меланин, обнаруженный в клетках кожи, является примером включения пигментных гранул.

Цитоплазматическая потоковая передача

Цитоплазматический поток, или циклоз , представляет собой процесс, при котором вещества циркулируют внутри клетки. Цитоплазматический поток происходит в ряде типов клеток, включая клетки растений, амебы, простейшие и грибы.На движение цитоплазмы могут влиять несколько факторов, включая присутствие определенных химических веществ, гормонов или изменения света или температуры.

Растения используют циклоз, чтобы переносить хлоропласты в районы, получающие больше всего солнечного света. Хлоропласты — это органеллы растений, отвечающие за фотосинтез и требующие для этого света. У протистов , таких как амеб и слизистых форм , цитоплазматический поток используется для передвижения. Возникают временные расширения цитоплазмы, известные как псевдоподии , которые ценны для движения и захвата пищи.Цитоплазматический поток также необходим для деления клеток, поскольку цитоплазма должна быть распределена между дочерними клетками, образованными в митозе и мейозе.

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана или плазматическая мембрана — это структура, которая удерживает цитоплазму от выхода из клетки. Эта мембрана состоит из фосфолипидов, которые образуют липидный бислой, отделяющий содержимое клетки от внеклеточной жидкости. Липидный бислой является полупроницаемым, что означает, что только определенные молекулы могут диффундировать через мембрану, чтобы войти или выйти из клетки.Внеклеточная жидкость, белки, липиды и другие молекулы могут быть добавлены к цитоплазме клетки путем эндоцитоза. В этом процессе молекулы и внеклеточная жидкость интернализуются, поскольку мембрана поворачивается внутрь, образуя пузырьки. Везикула охватывает жидкость и молекулы и отрастает от клеточной мембраны, образуя эндосомы. Эндосома перемещается внутри клетки, чтобы доставить ее содержимое по назначению. Вещества удаляются из цитоплазмы путем экзоцитоза. В этом процессе пузырьки, отрастающие от тел Гольджи, сливаются с клеточной мембраной, вытесняя их содержимое из клетки.Клеточная мембрана также обеспечивает структурную поддержку клетки, служа стабильной платформой для прикрепления цитоскелета и клеточной стенки (у растений).

Источники

Цитоплазма

— определение, структура, функции и диаграмма

Последнее обновление 9 февраля 2020 г., Сагар Арьял

Определение цитоплазмы

• Цитоплазма — это полувязкое основное вещество клетки.
• Весь объем такого вещества вне ядра и внутри плазматической мембраны составляет цитоплазма.
• Иногда его описывают как неядерное содержимое протоплазмы.
• Все клеточное содержимое прокариот содержится в цитоплазме клетки.
• У эукариотических организмов ядро ​​клетки отделено от цитоплазмы.
• Цитоплазма — это субстанция жизни, она служит молекулярным супом и находится в цитоплазме, где все клеточные органеллы взвешены и связаны между собой двухслойной липидной мембраной.
• Цитоплазма была открыта в 1835 году Робертом Брауном и другими учеными.

Рисунок: Схема цитоплазмы

Структура / компоненты цитоплазмы

Основными компонентами цитоплазмы являются:

1. Цитозоль — гелеобразное вещество
2. Органеллы — внутренние субструктуры клетки, и
3. Разные цитоплазматические включения .

Цитозоль

Цитозоль — это часть цитоплазмы, которая не занята никакими органеллами.Это студенистая жидкость, в которой другие компоненты цитоплазмы остаются взвешенными. В основном он состоит из нитей цитоскелета, органических молекул, соли и воды.

Органеллы

Органеллы — это «маленькие органы», связанные с мембраной. Они присутствуют внутри клетки и выполняют определенные функции, необходимые для выживания клетки. Некоторые из компонентов клетки, которые взвешены в цитозоле, представляют собой клеточные органеллы, такие как митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы и хлоропласты в клетках растений.

Цитоплазматические включения

Цитоплазматические включения состоят из различных типов нерастворимых частиц или молекул, которые остаются взвешенными в цитозоле. Цитоплазматические включения не окружены какой-либо оболочкой. По сути, это гранулы крахмала и гликогена, которые могут накапливать энергию. Широкий спектр включений присутствует в разных типах клеток. Включения варьируются от кристаллов оксалата кальция или кристаллов диоксида кремния в растениях до хранящих гранул таких материалов, как крахмал, гликоген и т. Д.Липидные капли являются широко распространенным примером включений, это сферические капли, они состоят из липидов и белков и присутствуют как у прокариот, так и у эукариот в качестве среды для хранения липидов, таких как жирные кислоты и стерины.

Свойства цитоплазмы

• Цитоплазма состоит из 70-80% воды и обычно бесцветна.
• Он содержит белки, углеводы, соли, сахара, аминокислоты и нуклеотиды.
• Цитоплазма состоит из растворенных питательных веществ, а также растворенных продуктов жизнедеятельности.
• Внешний прозрачный и стекловидный слой цитоплазмы называется эктоплазмой или клеточной корой, а внутренняя зернистая масса называется эндоплазмой.
• Периферическая зона цитоплазмы представляет собой густое желеобразное вещество, известное как плазмогель. Область, окружающая ядерную зону, тонкая и сжиженная по своей природе и известна как плазмозоль.
• Физическая природа цитоплазмы непостоянна. Иногда происходит быстрая диффузия по клетке, из-за чего цитоплазма напоминает коллоидный раствор.В других случаях он, кажется, приобретает свойства гелеобразного или стеклоподобного вещества.
• Считается, что он обладает свойствами как вязких, так и эластичных материалов, способных медленно деформироваться под действием внешней силы в дополнение к восстановлению своей первоначальной формы с минимальными потерями энергии.
• Цитоскелет, присутствующий в цитоплазме, придает клетке ее форму.
• Цитоплазма помогает перемещению клеточного материала вокруг клетки посредством процесса, называемого потоком цитоплазмы.
• Поскольку цитоплазма состоит из множества солей, она является очень хорошим проводником электричества.
• Он демонстрирует различные свойства окрашивания, участки, окрашенные основными красителями, являются базофильными участками цитоплазмы и для этого материала называются эргатоплазмой.

Функции цитоплазмы

1. Цитоплазма является местом большинства ферментативных реакций и метаболической активности клетки.
2. Цитоплазма — это место, где клетка расширяется и происходит рост клетки.
3. Цитоплазма обеспечивает среду, в которой органеллы могут оставаться во взвешенном состоянии.
4. Цитоплазма действует как буфер и защищает генетический материал клетки, а также клеточные органеллы от повреждений, вызванных движением и столкновением с другими клетками.
5. Клеточное дыхание начинается в цитоплазме с гликолиза . Эта реакция дает промежуточные продукты, которые используются митохондриями для выработки АТФ.
6. Трансляция мРНК в белки на рибосомах также происходит в основном в цитоплазме.
7. Цитоплазма также содержит мономеры, которые продолжают формировать цитоскелет. Цитоскелет, помимо того, что он важен для нормальной жизнедеятельности клетки, имеет решающее значение для клеток, имеющих особую форму.
8. Цитоплазма также играет роль в создании порядка внутри клетки с определенными местоположениями для различных органелл. Например, ядро ​​обычно видно по направлению к центру клетки с центросомой поблизости.
9. Цитоплазматический поток важен для размещения хлоропластов рядом с плазматической мембраной для оптимизации фотосинтеза и распределения питательных веществ по всей клетке.В некоторых клетках, таких как ооциты мышей, предполагается, что поток цитоплазмы играет роль в формировании клеточных субкомпартментов, а также в позиционировании органелл.
10. Цитоплазматическое наследование : Цитоплазма является хозяином двух органелл, которые содержат свои собственные геномы — хлоропласта и митохондрии. Эти органеллы наследуются напрямую от матери через ооцит и, следовательно, составляют гены, наследуемые вне ядра. Эти органеллы реплицируются независимо от ядра и отвечают потребностям клетки.

Список литературы

1. Верма, П. С., & Агравал, В. К. (2006). Клеточная биология, генетика, молекулярная биология, эволюция и экология (1-е изд.). С.Чанд и компания ООО
2. Стивен Р. Болсовер, Элизабет А. Шепард, Хью А. Уайт, Джереми С. Хаймс (2011). Клеточная биология: Краткий курс (3-е изд.), Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья.
3. Альбертс Б. (2004). Существенная клеточная биология. Нью-Йорк, Нью-Йорк: научный паб Garland.
4. https: // биология.tutorvista.com/animal-and-plant-cells/cytoplasm.html
5. https://biologywise.com/structure-functions-of-cytoplasm
6. https://biologydictionary.net/cytoplasm/
7. http://www.softschools.com/science/biology/function_of_cytoplasm/

Цитоплазма — определение, структура, функции и диаграмма

Структура ячейки

| SEER Training

Представления о клеточной структуре значительно изменились с годами.Ранние биологи рассматривали клетки как простые перепончатые мешочки, содержащие жидкость и несколько плавающих частиц. Сегодняшние биологи знают, что клетки намного сложнее, чем это.

В теле есть много разных типов, размеров и форм клеток. Для наглядности вводится понятие «обобщенная ячейка». Он включает в себя функции всех типов ячеек. Клетка состоит из трех частей: клеточной мембраны, ядра и цитоплазмы между ними. Внутри цитоплазмы находятся сложные структуры из тонких волокон и сотен или даже тысяч крохотных, но различных структур, называемых органеллами.

Клеточная мембрана

Каждая клетка тела окружена клеточной (плазменной) мембраной. Клеточная мембрана отделяет материал вне клетки, внеклеточный, от материала внутри клетки, внутриклеточный. Он поддерживает целостность ячейки и контролирует прохождение материалов в ячейку и из нее. Все материалы внутри клетки должны иметь доступ к клеточной мембране (границе клетки) для необходимого обмена.

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой молекул фосфолипидов.Белки в клеточной мембране обеспечивают структурную поддержку, образуют каналы для прохождения материалов, действуют как рецепторные участки, действуют как молекулы-носители и обеспечивают маркеры идентификации.

Ядро и ядрышко

Ядро, образованное ядерной мембраной вокруг жидкой нуклеоплазмы, является центром управления клеткой. Нити хроматина в ядре содержат дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), генетический материал клетки. Ядрышко представляет собой плотную область рибонуклеиновой кислоты (РНК) в ядре и место образования рибосом.Ядро определяет, как клетка будет функционировать, а также основную структуру этой клетки.

Цитоплазма

Цитоплазма представляет собой гелеобразную жидкость внутри клетки. Это среда для химической реакции. Он обеспечивает платформу, на которой другие органеллы могут работать внутри клетки. Все функции размножения, роста и репликации клеток выполняются в цитоплазме клетки. Внутри цитоплазмы материалы перемещаются путем диффузии — физического процесса, который может работать только на короткие расстояния.

Цитоплазматические органеллы

Цитоплазматические органеллы — это «маленькие органы», взвешенные в цитоплазме клетки. Каждый тип органелл имеет определенную структуру и определенную роль в функции клетки. Примерами цитоплазматических органелл являются митохондрии, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и лизосомы.

Цитоплазма

: функции и факты | Sciencing

Цитоплазма имеет все содержимое клетки, которое существует за пределами ядра, и все это заключено в клеточную мембрану внутри клетки.Цитоплазма поддерживает и приостанавливает органеллы и клеточные молекулы при выполнении таких процессов, как клеточное дыхание для дыхания, синтез белков и деление клеток как путем митоза, так и мейоза.

Каковы функции цитоплазмы?

Цитоплазма — это прозрачное вещество, гелеобразное в клеточной мембране, но находящееся за пределами ядра. Он содержит в основном воду с добавлением ферментов, органелл, солей и органических молекул. Цитоплазма будет разжижаться при перемешивании или взбалтывании.Его часто называют цитозолем, что означает «вещество клетки».

Цитоплазма поддерживает и удерживает клеточные молекулы и органеллы. Органеллы — это крошечные клеточные структуры в цитоплазме, которые выполняют определенные функции в бактериях или прокариотических клетках и эукариотических клетках растений, животных и человека. Цитоплазма также помогает перемещать в клетках такие вещи, как гормоны, и растворяет любые клеточные отходы, которые могут возникнуть.

Цитоплазма перемещает элементы в клетке в процессе, называемом потоком цитоплазмы.Он также содержит множество солей, поэтому очень хорошо проводит электричество. Цитоплазма также является средством транспортировки генетического материала при делении клеток. Это буфер, защищающий генетический материал клетки и предохраняющий органеллы от повреждений, когда они движутся и сталкиваются друг с другом. Если бы клетка была без цитоплазмы, она не могла бы сохранять свою форму и была бы сдутой и плоской. Органеллы не остались бы во взвешенном состоянии в растворе клетки без поддержки цитоплазмы.

Какие части цитоплазмы?

Цитоплазма состоит из двух основных компонентов: эндоплазмы и эктоплазмы.Эндоплазма расположена в центральной части цитоплазмы и содержит органеллы. Эктоплазма — это гелеобразное вещество на внешней части цитоплазмы клетки.

Каковы характеристики цитоплазмы?

Цитоплазма представляет собой гетерогенную смесь непрозрачных гранул и органических соединений. Такое сочетание этих двух компонентов придает коллоидной природе суспендирование органелл в жидкости цитоплазмы клетки.

Цитоплазма содержит частицы разных форм и размеров и удерживает их на месте в клетке.Цитоплазма содержит белки, растворимые на 20-25%, в том числе ферменты. Углеводы, липиды и неорганические соли представляют собой частицы в цитоплазме.

Самый внешний слой цитоплазмы, плазмогель, может поглощать воду или удалять ее, и это зависит от потребности клеток в жидкости. В листьях растений это называется замыкающей клеткой устьиц.

Химический состав цитоплазмы на 90 процентов состоит из воды и на 10 процентов органических и неорганических соединений, пропорции которых различаются.

В чем разница между прокариотическими и эукариотическими клетками?

Прокариотические клетки относятся к таким организмам, как бактерии, и у них нет ядра, связанного внутри клеток. В этих типах клеток цитоплазма — это все содержимое клетки, которое связано с внешней клеточной мембраной. В эукариотических клетках растений, животных и человека есть ядро, а окружающая его цитоплазма состоит из трех основных компонентов: цитозоля, органелл и цитоплазматических включений.

Ядро клетки — это командный центр. Это структура, содержащая наследственную информацию, и ее задача — контролировать рост и размножение клетки. Ядро — самая заметная органелла во всех клетках. Ядро окружено ядерной оболочкой, которая представляет собой двойную мембрану. Он отделяет содержимое ядра от цитоплазмы двойным слоем липидов.

Оболочка поддерживает форму ядра и регулирует поток молекул как в ядро, так и из него через крошечные отверстия, называемые ядерными порами.Ядро содержит хромосомы ДНК для информации о наследственности и инструкции, которые сообщают клеткам, когда им расти, развиваться и воспроизводиться посредством химических сообщений с другими клетками.

Цитозоль — это жидкий или полужидкий компонент цитоплазмы за пределами ядра. Органеллы выполняют в клетке определенные функции. Цитоскелет расположен в цитоплазме в виде волокон, которые помогают клеткам сохранять свою форму, а также обеспечивают поддержку органеллам, чтобы выжить и оставаться во взвешенном состоянии в жидкости.

Органеллы — это крошечные структуры внутри клетки, каждая из которых выполняет в клетке определенную функцию. Некоторыми примерами органелл являются митохондрии, рибосомы, ядра, лизосомы, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи.

Митохондрии генерируют энергию путем преобразования форм энергии, которые клетка может использовать. Митохондрии отвечают за клеточное дыхание, чтобы производить топливо для деятельности клеток из пищи, которую ест человек. Вам нужна энергия на клеточном уровне для деления клеток, роста клеток и даже их гибели после деления.

Рибосомы — это органеллы, расположенные в клетке, которые состоят из белков и вашей ДНК. Рибосомы выполняют важную и специфическую задачу сборки всех белков в клетках. Рибосомы имеют большую и маленькую субъединицы, которые синтезируются в ядрышке, а затем переходят в цитоплазму через ядерные поры в ядерной мембране. Рибосомы прикрепляются к посланникам РНК и передают ее генетическому материалу в белках. Они также связывают аминокислоты вместе, образуя полипептидные цепи, которые модифицируются, а затем становятся функциональными в качестве белков.

Лизосомы — это мешочки, заполненные примерно 50 различными ферментами, которые переваривают белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Он имеет мембрану, которая поддерживает кислотность внутреннего отсека лизосомы и отделяет пищеварительные ферменты от остальной части клетки.

Хлоропласты находятся в клетках растений в виде органелл. Они хранят и собирают вещества, необходимые для производства энергии. Он имеет зеленый пигмент хлорофилла, поглощающий свет для фотосинтеза, имеет собственную ДНК и воспроизводится в процессе, аналогичном бинарному делению бактерий.

Эндоплазматический ретикулум играет важную роль в производстве, переработке и транспортировке белков и липидов для всех компонентов клетки.

Аппарат Гольджи предназначен для производства, хранения и доставки клеточных продуктов из эндоплазматического ретикулума. Аппаратов Гольджи может быть всего несколько или много в клетке, в зависимости от типа клетки.

Цитоплазматические включения — это частицы, временно взвешенные в цитоплазме клетки.Они могут быть макромолекулярными или гранулами, такими как секреторные и питательные включения и гранулы пигмента. Секреторные включения выделяют что-то из них, например кислоты, ферменты и белки. Питательные включения, такие как запасные молекулы глюкозы и липиды, помогают обеспечить вас питательными веществами. Меланин в клетках кожи — это включения пигментных гранул, которые контролируют тон кожи. Цитоплазматические включения нерастворимы и действуют как запасенные жиры и сахара, используемые для клеточного дыхания.

Что такое циклоз?

Циклоз также известен как цитоплазматический поток.Это процесс, посредством которого вещества перемещаются в клетке. Это происходит в разных типах клеток, таких как амебы, грибы, клетки растений и простейшие. На движение могут влиять температура, свет, химические вещества или гормоны.

Растения переносят хлоропласты в районы, которые получают больше всего солнечного света, поэтому они являются органеллами растений со специфической функцией фотосинтеза, для чего требуется свет. Амеба и слизистая плесень используют этот процесс для передвижения, чтобы двигаться и захватывать пищу, чтобы выжить. Цитоплазматический поток также необходим как для митоза, так и для мейоза при делении клеток, чтобы распределить цитоплазму между дочерними клетками от родительской клетки.

Циклоз возникает, когда цитоплазма перемешивается и создает поток материалов через цитозоль. Он может распределять питательные вещества и генетическую информацию от одной органеллы к следующей. Например, если одна органелла продуцирует жирную кислоту или стероид, она может пройти через циклоз к другой органелле, которая нуждается в них для хорошего здоровья в клетке. Цитоплазический поток выполняет еще одну функцию, позволяя клетке двигаться. В клетке с крошечными волосками, подобными придаткам за пределами клетки, придатки позволяют им двигаться.У амебы единственный способ передвижения клетки — циклоз.

Как цитоплазма работает в клетках животных?

Цитоплазма клеток животных представляет собой гелеобразный материал, состоящий в основном из воды, которая заполняет клетки вокруг ядра. Он содержит белки и молекулы, которые особенно важны для здоровья всех клеток. Цитоплазма в животной клетке включает соли, сахара, аминокислоты, углеводы и нуклеотиды. Цитоплазма удерживает все клеточные органеллы в подвешенном состоянии и помогает клетке двигаться в процессе цитоплазматического потока.

Как цитоплазма работает в клетках растений?

Цитоплазма работает в клетках растений во многом так же, как и в клетках животных. Он обеспечивает поддержку внутренних структур, является суспензионной средой для органелл и поддерживает форму клетки. Он хранит химические вещества, которые жизненно важны для растений, и обеспечивает метаболические реакции, такие как синтез белков и гликолиз. Он поддерживает поток цитоплазмы вокруг вакуолей, которые представляют собой пространства в цитоплазме клетки, содержащие жидкость.

Что такое аналог цитоплазмы?

Чтобы увидеть большую картину аналогии цитоплазмы ресторана, лучше всего представить всю клетку через аналогию.

Вся клетка представляет собой весь ресторан, поскольку для ее функционирования требуется множество различных частей внутри, точно так же, как клетки имеют органеллы для определенных функций.

Клеточная мембрана представляет двери ресторана, поскольку двери ресторана позволяют людям входить и выходить, точно так же, как мембрана контролирует, какие предметы могут входить и выходить из всей камеры.

Цитоплазма клетки представлена ​​этажом ресторана. Пол ресторана удерживает столы, стулья и все предметы на своих местах, тогда как цитоплазма удерживает все органеллы на своих местах.

Ядро клетки похоже на менеджера ресторана, поскольку ядро ​​контролирует то, что происходит в клетке, точно так же, как менеджер ресторана контролирует деятельность в ресторане.

Митохондрии клетки подобны выдвижным ящикам для гамбургеров, которые согревают гамбургеры до тех пор, пока покупатель не закажет их еду.Митохондрии накапливают всю энергию, полученную с пищей, а затем делятся с органеллами, когда они в этом нуждаются.

Эндоплазматическая сеть клетки такая же, как и кухня в ресторане. Эндоплазматический ретикулум производит вещества, которые используются в клетке и во всем организме, такие как жиры и белки, необходимые для здоровья. Кухня производит много продуктов, которые можно использовать в ресторане, или их можно заказать у окна на вынос.

Тела и пузырьки Гольджи в камере сродни стойке в ресторане, где сотрудники складывают заказы в мешки, чтобы их съесть в ресторане, или в мешки, чтобы клиенты могли взять с собой поесть. Тела Гольджи служат для сортировки и передачи веществ, которые будут использоваться в клетке, или для передачи их из клетки.

Цитоплазма и клеточные органеллы

Цели обучения

• Опишите структуру и функцию клеточных органелл, связанных с эндомембранной системой, включая эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и лизосомы.
• Опишите структуру и функцию митохондрий и пероксисом
• Объясните три компонента цитоскелета, включая их состав и функции

Теперь, когда вы узнали, что клеточная мембрана окружает все клетки, вы можете погрузиться внутрь прототипной клетки человека, чтобы узнать о ее внутренних компонентах и ​​их функциях.Все живые клетки в многоклеточных организмах содержат внутренний цитоплазматический компартмент и ядро ​​внутри цитоплазмы. Цитозоль , желеобразное вещество внутри клетки, обеспечивает жидкую среду, необходимую для биохимических реакций. Эукариотические клетки, включая все клетки животных, также содержат различные клеточные органеллы. Органелла («маленький орган») — это один из нескольких различных типов мембранных тел в клетке, каждое из которых выполняет уникальную функцию. Подобно тому, как различные органы тела работают вместе в гармонии, выполняя все функции человека, множество различных клеточных органелл работают вместе, чтобы поддерживать здоровье клетки и выполнять все ее важные функции.Органеллы и цитозоль, вместе взятые, составляют цитоплазму клетки . Ядро — это центральная органелла клетки, которая содержит ДНК клетки (рис. 1).

Рис. 1. Прототипная клетка человека. Хотя это изображение не указывает на какую-либо конкретную человеческую клетку, это прототип клетки, содержащей первичные органеллы и внутренние структуры.

Органеллы эндомембранной системы

Набор из трех основных органелл вместе формирует внутри клетки систему, называемую эндомембранной системой.Эти органеллы работают вместе для выполнения различных клеточных задач, включая задачу производства, упаковки и экспорта определенных клеточных продуктов. Органеллы эндомембранной системы включают эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и везикулы.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматический ретикулум (ER) представляет собой систему каналов, которые являются продолжением ядерной мембраны (или «оболочки»), покрывающей ядро, и состоящей из того же материала липидного бислоя.ER можно рассматривать как серию извилистых магистралей, похожих на водные каналы Венеции. ER обеспечивает проходы через большую часть клетки, которые функционируют при транспортировке, синтезе и хранении материалов. Обмоточная структура ER приводит к большой площади мембранной поверхности, которая поддерживает его многие функции (рис. 2).

Рисунок 2. Эндоплазматический ретикулум (ЭР). Щелкните, чтобы увеличить изображение. (а) ER представляет собой извилистую сеть тонких мембранных мешочков, находящихся в тесной связи с ядром клетки.Гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть очень различаются по внешнему виду и функциям (источник: ткань мыши). (b) Rough ER усеяна многочисленными рибосомами, которые являются участками синтеза белка (источник: ткань мыши). EM × 110000. (c) Smooth ER синтезирует фосфолипиды, стероидные гормоны, регулирует концентрацию клеточного Ca ⁺⁺ , метаболизирует некоторые углеводы и расщепляет определенные токсины (источник: ткань мыши). EM × 110 510. (Микрофотографии предоставлены Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Эндоплазматический ретикулум может существовать в двух формах: грубый ER и гладкий ER.Эти два типа ER выполняют очень разные функции и могут быть найдены в очень разных количествах в зависимости от типа клетки. Грубый ER (RER) называется так, потому что его мембрана усеяна встроенными гранулами — органеллами, называемыми рибосомами, что придает RER неровный вид. Рибосома представляет собой органеллу, которая служит местом синтеза белка. Он состоит из двух субъединиц рибосомной РНК, которые оборачиваются вокруг мРНК, чтобы запустить процесс трансляции, за которым следует синтез белка.В гладком ER (SER) эти рибосомы отсутствуют. Одна из основных функций гладкого ЭПР — синтез липидов. Гладкий ER синтезирует фосфолипиды, основной компонент биологических мембран, а также стероидные гормоны. По этой причине клетки, вырабатывающие большое количество таких гормонов, например, из женских яичников и мужских семенников, содержат большое количество гладкого ЭПР. В дополнение к синтезу липидов гладкий ER также секвестрирует (то есть накапливает) и регулирует концентрацию клеточного Ca ⁺⁺ , функцию, чрезвычайно важную в клетках нервной системы, где Ca ⁺⁺ является триггером высвобождения нейромедиатора. .Гладкий ER дополнительно метаболизирует некоторые углеводы и выполняет роль детоксикации, расщепляя определенные токсины. В отличие от гладкого ER, основная работа грубого ER — это синтез и модификация белков, предназначенных для клеточной мембраны или для экспорта из клетки. Для этого синтеза белка многие рибосомы прикрепляются к ER (придавая ему вид грубого ER). Как правило, белок синтезируется внутри рибосомы и высвобождается в канале грубого ER, где к нему могут быть добавлены сахара (посредством процесса, называемого гликозилированием), прежде чем он будет транспортирован внутри везикулы на следующий этап процесса упаковки и транспортировки. : аппарат Гольджи.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи отвечает за сортировку, модификацию и отгрузку продуктов, поступающих из неотложной неотложной помощи, как и в почтовом отделении. Аппарат Гольджи выглядит как сложенные стопкой плоские диски, почти как стопки блинов странной формы. Как и ER, эти диски являются перепончатыми. У аппарата Гольджи есть две разные стороны, каждая из которых играет свою роль. Одна сторона аппарата принимает продукты в пузырьках. Эти продукты сортируются через аппарат, а затем они выпускаются с противоположной стороны после переупаковки в новые пузырьки.Если продукт должен быть экспортирован из клетки, везикула мигрирует на поверхность клетки и сливается с клеточной мембраной, и груз секретируется (рис. 3).

Рисунок 3. Аппарат Гольджи. (a) Аппарат Гольджи управляет продуктами грубого ER, а также производит новые органеллы, называемые лизосомами. Белки и другие продукты ER отправляются в аппарат Гольджи, который организует, модифицирует, упаковывает и маркирует их. Некоторые из этих продуктов транспортируются в другие области клетки, а некоторые выводятся из клетки посредством экзоцитоза.Ферментативные белки упаковываются как новые лизосомы (или упаковываются и отправляются для слияния с существующими лизосомами). (б) Электронная микрофотография аппарата Гольджи.

Лизосомы

Некоторые из белковых продуктов, упаковываемых аппаратом Гольджи, содержат пищеварительные ферменты, которые должны оставаться внутри клетки для использования в расщеплении определенных материалов. Везикулы, содержащие ферменты, высвобождаемые Гольджи, могут образовывать новые лизосомы или сливаться с существующими лизосомами. Лизосома — это органелла, содержащая ферменты, которые расщепляют и переваривают ненужные клеточные компоненты, такие как поврежденная органелла.(Лизосома похожа на разрушительную бригаду, которая сносит старые и ненадежные здания в районе.) Аутофагия («самопоедание») — это процесс переваривания клеткой собственных структур. Лизосомы также важны для расщепления инородного материала. Например, когда определенные клетки иммунной защиты (белые кровяные тельца) фагоцитируют бактерии, бактериальная клетка транспортируется в лизосому и переваривается находящимися внутри ферментами. Как можно догадаться, такие клетки фагоцитарной защиты содержат большое количество лизосом.При определенных обстоятельствах лизосомы выполняют более грандиозную и ужасную функцию. В случае поврежденных или нездоровых клеток лизосомы могут открыться и высвободить свои пищеварительные ферменты в цитоплазму клетки, убивая клетку. Этот механизм «самоуничтожения» называется автолизом и контролирует процесс гибели клеток (механизм, называемый «апоптоз»).

Посмотрите это видео, чтобы узнать об эндомембранной системе, которая включает грубую и гладкую ER и тело Гольджи, а также лизосомы и везикулы.Какова основная роль эндомембранной системы?

Органеллы для производства энергии и детоксикации

Помимо функций, выполняемых эндомембранной системой, клетка выполняет множество других важных функций. Подобно тому, как вы должны потреблять питательные вещества, чтобы обеспечить себя энергией, каждая из ваших клеток должна принимать питательные вещества, некоторые из которых превращаются в химическую энергию, которая может использоваться для поддержания биохимических реакций. Еще одна важная функция клетки — детоксикация.Люди поглощают всевозможные токсины из окружающей среды, а также производят вредные химические вещества в качестве побочных продуктов клеточных процессов. Клетки печени, называемые гепатоцитами, выводят токсины из организма.

Митохондрии

Митохондрия (множественное число = митохондрии) представляет собой мембранную органеллу бобовидной формы, которая является «преобразователем энергии» клетки. Митохондрии состоят из внешней двухслойной липидной мембраны, а также дополнительной внутренней двухслойной липидной мембраны (рис. 4). Внутренняя мембрана сильно сложена в извилистые структуры с большой площадью поверхности, называемые кристами.Именно вдоль этой внутренней мембраны ряд белков, ферментов и других молекул выполняет биохимические реакции клеточного дыхания. Эти реакции преобразуют энергию, хранящуюся в молекулах питательных веществ (таких как глюкоза), в аденозинтрифосфат (АТФ), который обеспечивает клетку полезной клеточной энергией. Клетки постоянно используют АТФ, поэтому митохондрии постоянно работают. Молекулы кислорода необходимы во время клеточного дыхания, поэтому вы должны постоянно вдыхать их. Одной из систем организма, которая использует огромное количество АТФ, является мышечная система, потому что АТФ требуется для поддержания мышечного сокращения.В результате мышечные клетки заполнены митохондриями. Нервным клеткам также требуется большое количество АТФ для работы натриево-калиевых насосов. Следовательно, отдельный нейрон будет загружен более чем тысячей митохондрий. С другой стороны, костная клетка, которая не так метаболически активна, может иметь всего пару сотен митохондрий.

Рисунок 4. Митохондрия. Митохондрии — это фабрики преобразования энергии клетки. (а) Митохондрия состоит из двух отдельных двухслойных липидных мембран.Вдоль внутренней мембраны расположены различные молекулы, которые вместе производят АТФ, главную энергетическую валюту клетки. (б) Электронная микрофотография митохондрий. EM × 236000. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Пероксисомы

Рисунок 5. Пероксисома. Пероксисомы — это мембраносвязанные органеллы, которые содержат множество ферментов для детоксикации вредных веществ и метаболизма липидов.

Как и лизосомы, пероксисома представляет собой мембранно-связанную клеточную органеллу, которая в основном содержит ферменты (рис. 5).Пероксисомы выполняют несколько различных функций, включая метаболизм липидов и химическую детоксикацию. В отличие от пищеварительных ферментов, содержащихся в лизосомах, ферменты в пероксисомах служат для передачи атомов водорода от различных молекул к кислороду, производя перекись водорода (H ₂ O ₂ ). Таким образом, пероксисомы нейтрализуют яды, такие как алкоголь. Чтобы оценить важность пероксисом, необходимо понять концепцию активных форм кислорода.

Активные формы кислорода (АФК) , такие как пероксиды и свободные радикалы, являются высокореактивными продуктами многих нормальных клеточных процессов, включая митохондриальные реакции, которые производят АТФ и метаболизм кислорода. Примеры ROS включают гидроксильный радикал ОН, H ₂ O ₂ и супероксид (O ₂ ^—). Некоторые АФК важны для определенных клеточных функций, таких как клеточные сигнальные процессы и иммунные ответы против чужеродных веществ.

Свободные радикалы являются реактивными, поскольку содержат свободные неспаренные электроны; они могут легко окислять другие молекулы по всей клетке, вызывая клеточное повреждение и даже гибель клетки. Считается, что свободные радикалы играют роль во многих деструктивных процессах в организме, от рака до ишемической болезни сердца.

Пероксисомы, с другой стороны, контролируют реакции, которые нейтрализуют свободные радикалы. Пероксисомы производят большие количества токсичного H ₂ O ₂ в процессе, но пероксисомы содержат ферменты, которые превращают H ₂ O ₂ в воду и кислород.Эти побочные продукты безопасно попадают в цитоплазму. Подобно миниатюрным установкам для очистки сточных вод, пероксисомы нейтрализуют вредные токсины, чтобы они не наносили вред клеткам. Печень — это орган, который в первую очередь отвечает за детоксикацию крови до того, как она разовьется по телу, а клетки печени содержат исключительно большое количество пероксисом. Защитные механизмы, такие как детоксикация внутри пероксисомы и некоторых клеточных антиоксидантов, служат для нейтрализации многих из этих молекул.Некоторые витамины и другие вещества, содержащиеся в основном во фруктах и ​​овощах, обладают антиоксидантными свойствами. Антиоксиданты действуют, окисляясь сами, останавливая каскады деструктивных реакций, инициируемых свободными радикалами.

Иногда, однако, АФК накапливаются за пределами возможностей такой защиты. Окислительный стресс — это термин, используемый для описания повреждения клеточных компонентов, вызванного ROS. Из-за своих характерных неспаренных электронов АФК могут запускать цепные реакции, в которых они удаляют электроны из других молекул, которые затем становятся окисленными и реакционноспособными, и делают то же самое с другими молекулами, вызывая цепную реакцию.АФК могут вызвать необратимое повреждение клеточных липидов, белков, углеводов и нуклеиновых кислот. Поврежденная ДНК может привести к генетическим мутациям и даже к раку.

Мутация представляет собой изменение нуклеотидной последовательности в гене в ДНК клетки, потенциально изменяющее белок, кодируемый этим геном. Другие заболевания, которые, как считается, вызываются или обостряются ROS, включают болезнь Альцгеймера, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, болезнь Паркинсона, артрит, болезнь Хантингтона и шизофрению, среди многих других.Примечательно, что эти заболевания во многом связаны с возрастом. Многие ученые считают, что окислительный стресс является одним из основных факторов старения.

Старение и клетка: теория свободных радикалов

Теория свободных радикалов о старении была первоначально предложена в 1950-х годах и до сих пор остается предметом дискуссий. Вообще говоря, теория старения со свободными радикалами предполагает, что накопленное повреждение клеток в результате окислительного стресса способствует физиологическим и анатомическим эффектам старения.Есть две существенно разные версии этой теории: одна утверждает, что сам процесс старения является результатом окислительного повреждения, а другая утверждает, что окислительное повреждение вызывает возрастные заболевания и расстройства. Последняя версия теории более широко принята, чем первая. Тем не менее, многие данные свидетельствуют о том, что окислительное повреждение действительно способствует процессу старения. Исследования показали, что уменьшение окислительного повреждения может привести к увеличению продолжительности жизни некоторых организмов, таких как дрожжи, черви и плодовые мухи.И наоборот, усиление окислительного повреждения может сократить продолжительность жизни мышей и червей. Интересно, что манипуляция, называемая ограничением калорий (умеренное ограничение потребления калорий), как было показано, увеличивает продолжительность жизни у некоторых лабораторных животных. Считается, что это увеличение, по крайней мере, частично связано с уменьшением окислительного стресса. Однако долгосрочное исследование приматов с ограничением калорийности не показало увеличения их продолжительности жизни. Потребуется множество дополнительных исследований, чтобы лучше понять связь между активными формами кислорода и старением.

Цитоскелет

Так же, как костный скелет структурно поддерживает человеческое тело, цитоскелет помогает клеткам сохранять свою структурную целостность. Цитоскелет представляет собой группу волокнистых белков, которые обеспечивают структурную поддержку клеток, но это только одна из функций цитоскелета. Компоненты цитоскелета также имеют решающее значение для подвижности клеток, воспроизводства клеток и транспортировки веществ внутри клетки. Цитоскелет образует сложную нитевидную сеть по всей клетке, состоящую из трех различных видов волокон на основе белков: микрофиламентов, промежуточных волокон и микротрубочек (рис. 6).

Рисунок 6. Три компонента цитоскелета. Цитоскелет состоит из (а) микротрубочек, (б) микрофиламентов и (в) промежуточных филаментов. Цитоскелет играет важную роль в поддержании формы и структуры клеток, стимулировании клеточного движения и содействии делению клеток.

Самым толстым из трех компонентов является микротрубочка , структурная нить, состоящая из субъединиц белка, называемого тубулином. Микротрубочки поддерживают форму и структуру клеток, помогают сопротивляться сжатию клетки и играют роль в расположении органелл внутри клетки.Микротрубочки также составляют два типа клеточных придатков, важных для движения: реснички и жгутики. Реснички находятся на многих клетках тела, включая эпителиальные клетки, выстилающие дыхательные пути дыхательной системы. Реснички движутся ритмично; они постоянно бьются, перемещая отходы, такие как пыль, слизь и бактерии, вверх по дыхательным путям, от легких к рту. Удары ресничек клеток в женских фаллопиевых трубах перемещают яйцеклетки из яичника в матку.Флагеллум (множественное число = жгутиков ) представляет собой придаток больше реснички и специализированный для передвижения клеток. Единственная жгутиковая клетка у человека — это сперматозоид, который должен продвигаться к женским яйцеклеткам.

Очень важная функция микротрубочек — устанавливать пути (что-то вроде железнодорожных путей), по которым генетический материал может тянуться (процесс, требующий АТФ) во время деления клетки, так что каждая новая дочерняя клетка получает соответствующий набор хромосом.Две короткие идентичные структуры микротрубочек, называемые центриолями, находятся рядом с ядром клеток. Центриоль может служить точкой клеточного происхождения для микротрубочек, выходящих наружу в виде ресничек или жгутиков, или может способствовать разделению ДНК во время деления клетки. Микротрубочки вырастают из центриолей, добавляя больше субъединиц тубулина, например добавляя дополнительные звенья в цепь.

В отличие от микротрубочек, микрофиламент представляет собой более тонкий тип филаментов цитоскелета (см. Рисунок 6b).Актин, белок, образующий цепи, является основным компонентом этих микрофиламентов. Волокна актина, скрученные цепочки актиновых нитей, составляют значительный компонент мышечной ткани и, наряду с белком миозином, ответственны за сокращение мышц. Как и микротрубочки, актиновые филаменты представляют собой длинные цепочки отдельных субъединиц (называемых субъединицами актина). В мышечных клетках эти длинные актиновые нити, называемые тонкими филаментами, «притягиваются» толстыми филаментами миозинового белка, чтобы сократить клетку. Актин также играет важную роль во время деления клеток.Когда клетка собирается разделиться пополам во время деления клетки, филаменты актина работают с миозином, создавая борозду расщепления, которая в конечном итоге разделяет клетку посередине, образуя две новые клетки из исходной клетки.