Що таке цитоплазма? Структура, склад і властивості цитоплазми

Що таке цитоплазма? Яке її будову і склад? Які функції вона виконує? У цій статті ми детально відповімо на всі ці питання. Крім того, ми розглянемо структурні особливості цитоплазми і її властивості, а також поговоримо про поділ колоїдного розчину, будові клітинних мембран і найважливіших клітинних органелах.

Структурні одиниці всіх тканин і органів клітини. Два типи їх структурної організації

Відомо, що клітини утворюють тканини всіх рослин і тварин. Ці структурні одиниці всього живого можуть відрізнятися за формою, розмірами і навіть за внутрішньою будовою. Але в той же час вони мають схожі принципи в процесах життєдіяльності, в тому числі в обміні речовин, зростанні і розвитку, подразливості і мінливості. Найпростіші форми життя складаються з єдиної клітини і розмножуються поділом.
Вченими було виділено два типи організації клітинної структури:

• прокаріотіческій;
• еукаріотичний.

Вони мають безліч відмінностей у своїй будові. У прокариотической клітці структурно оформлене ядро відсутня. Її єдина хромосома знаходиться безпосередньо в цитоплазмі, тобто ніяк не відділяється від інших елементів. Така будова властиво бактеріям. Їх цитоплазма бідна за складом структур, але в ній є дрібні рибосоми. Еукаріотична влаштована набагато складніше прокариотической клітини. Її ДНК, пов`язана з білком, знаходиться в хромосомах, розташованих у відокремленому клітинному органоидам - ядрі. Воно відділяється від інших органоїдів клітини пористою мембраною і складається з таких елементів як: хроматин, ядерний сік і ядерце. Проте є і щось спільне у двох типів клітинної організації. І прокаріоти, і еукаріоти мають оболонку. А їх внутрішній вміст представлено особливим колоїдним розчином, в якому знаходяться різні органели і тимчасові включення.

Еукаріотична клітина: цитоплазма. Її склад і функції

Отже, переходимо до суті нашого дослідження. Що таке цитоплазма? Давайте розглянемо детальніше це клітинне освіту. Цитоплазма являє собою архіважливу складову клітини, що розташовується між ядром і плазматичноїмембраною. Напіврідка, вона пронизана канальцами, микротрубочками, микрофиламентами і филаментами. Також під цитоплазмою можна розуміти колоїдний розчин, який характеризується рухом колоїднихчастинок та інших компонентів. У цій полужидкой середовищі, що складається з води, різних органічних і неорганічних сполук, розташовуються клітинні структури-органели, а також тимчасові включення. Найважливіші функції цитоплазми такі. Вона здійснює оформлення всіх клітинних компонентів в єдину систему. Завдяки наявності канальців і мікротрубочок цитоплазма виконує функцію клітинного скелета і надає середовище для здійснення фізіологічних і біохімічних процесів. Крім цього, вона дає можливість для функціонування всіх клітинних органоїдів і забезпечує пересування. Ці функції клітини цитоплазми надзвичайно важливі, оскільки дозволяють структурної одиниці всього живого здійснювати свою нормальну життєдіяльність. Тепер ви знаєте, що таке цитоплазма. А також обізнані про те, яке положення в клітині вона займає і яку "роботу" виконує. Далі ми розглянемо склад і структуру колоїдного розчину більш докладно.

Чи є відмінності в цитоплазмі рослинної і тваринної клітин?

Мембранними органоїдами, що знаходяться в колоїдному розчині, вважаються апарат Гольджі, ендоплазматична мережа, мітохондрії, лізосоми, пластиди і зовнішня цитоплазматична мембрана. У клітинах тварин і рослин складу полужидкой середовища відрізняється. Цитоплазма в рослинній клітині має спеціальні органели - пластиди. Вони являють собою специфічні білкові тільця, які розрізняються за функціями, формою та фарбуються пігментами в різні кольори. Пластида розташовуються в цитоплазмі і здатні пересуватися разом з нею. Вони ростуть, розмножуються і виробляють органічні сполуки, що містять ферменти. Цитоплазма в рослинній клітині має три види пластид. Жовтуваті або жовтогарячі називаються Хромопласти, зелені - хлоропластами, а безбарвні - лейкопласти. Є і ще одна характерна особливість - комплекс Гольджі представлений діктіосоми, розсіяними по цитоплазмі. У клітинах тварин, на відміну від рослинних, мається два шари цитоплазми. Зовнішній називається ектоплазма, а внутрішній - ендоплазма. Перший шар прилягає до клітинної мембрани, а другий - знаходиться між ним і пористої ядерною мембраною. Ектоплазма має в своєму складі велику кількість микрофиламента - ниток з молекул глобулярного білка актину. Ендоплазма містить різні органели, гранули і характеризується меншою в`язкістю.

Гіалоплазма в еукаріотичної клітці

Основу цитоплазми еукаріотів становить так звана гіалоплазма. Вона являє собою слизовий, безбарвний, неоднорідний розчин, у якому постійно протікають процеси обміну речовин. Гіалоплазма (іншими словами матрикс) це колоїдна система зі складною будовою. До її складу включаються розчинні РНК і білки, ліпіди і полісахариди. Ще в гіалоплазме міститься значна кількість нуклеотидів, амінокислот, а також іонів неорганічних сполук типу Na^- або Са²⁺.Матрикс не має гомогенної структури. Він представлений у двох формах, які називаються гель (тверда) і золь (рідка). Між ними відбуваються взаємопереходів. У рідкій фазі є система найтонших білкових ниток, які називаються мікротрабекуламі. Вони пов`язують всі структури всередині клітини. А в місцях їх перетину знаходяться групи рибосом. Мікротрабекули разом з микротрубочками і микрофиламентами формують цитоплазматический скелет. Він визначає і впорядковує місце розташування всіх клітинних органел.

Органічні та неорганічні речовини в колоїдному розчині клітини

Давайте розглянемо, який же хімічний склад цитоплазми? Речовини, що містяться в клітці, можна класифікувати на дві групи - органічні і неорганічні. Перша представлена білками, вуглеводами, жирами і нуклеїновими кислотами. Вуглеводи в цитоплазмі представлені моно-, ди-і полісахариди. До моносахаридів, безбарвна кристалічна речовина, зазвичай солодкуватим на смак, відносять фруктозу, глюкозу, рибозу і т. Д. Великі молекули полісахаридів складаються з моносахаридів. У клітці вони представлені крохмалем, гликогеном і целюлозою. Ліпіди, тобто молекули жирів, утворюються залишками гліцерину і жирних кислот. Структура цитоплазми: неорганічні речовини представлені в першу чергу водою, яка, як правило, становить до 90% маси. Вона виконує в цитоплазмі важливі функції. Вода є універсальним розчинником, надає пружність, бере безпосередню участь у переміщенні речовин як всередині, так і між клітинами. Що стосується макроелементів, що формують основу біополімерів, то більше 98% всього складу цитоплазми займають кисень, водень, вуглець і азот. Крім них в клітині містяться натрій, кальцій, сірка, магній, хлор та ін. Мінеральні солі знаходяться у вигляді аніонів і катіонів, при цьому їх співвідношення визначає кислотність середовища.

Властивості колоїдного розчину в клітці

Розглянемо далі, які основні властивості цитоплазми. По-перше, це постійний циклоз. Він являє собою внутрішньоклітинний рух цитоплазми. Вперше воно було зафіксовано і описано в 18-му сторіччі італійським вченим Корті. Циклоз здійснюється у всій протоплазмі, в тому числі і в тяжах, що пов`язують цитоплазму з ядром. Якщо рух по яких-небудь причин припиняється - гине еукаріотична клітина. Цитоплазма обов`язково знаходиться в постійному циклоз, який виявляється по переміщенню органоїдів. Швидкість руху матриксу залежить від різних факторів, у тому числі від світла та температури. Приміром, в епідермісі луски цибулі швидкість циклоз становить близько 6 м / с. Рух цитоплазми в рослинному організмі має великий вплив на його ріст і розвиток, сприяючи транспорту речовин між клітинами. Другим важливим властивістю є в`язкість колоїдного розчину. Вона сильно варіюється залежно від виду організму. У деяких живих істот в`язкість цитоплазми може зовсім незначно перевищувати в`язкість води, в інших, навпаки, досягати в`язкості гліцерину. Вважається, що вона залежить від обміну речовин. Чим інтенсивніше відбувається обмін, тим нижче стає в`язкість колоїдного розчину. Ще одним важливим властивістю є напівпроникливості. Цитоплазма у своєму складі має прикордонні мембрани. Вони, завдяки особливому своєю будовою, мають можливість вибірково пропускати молекули одних речовин і не пропускати інших. Виборча проникність цитоплазми відіграє найважливішу роль в процесі життєдіяльності. Вона не постійна протягом життя, змінюється з віком і збільшується у рослинних організмів при підвищенні інтенсивності освітлення і температури. Складно переоцінити значення цитоплазми. Вона бере участь в енергетичному обміні, транспорті поживних речовин, виведенні екзотоксинів. Також матрикс вважається осмотическим бар`єром і бере участь у регуляції процесів розвитку, росту і клітинного поділу. В тому числі цитоплазма відіграє велику роль при реплікації ДНК.

Особливості клітинного розмноження

Всі рослинні і тваринні клітини розмножуються поділом. Відомо три види - непряме, пряме і редукционное. Перший інакше називається амитоз. Непряме розмноження відбувається наступним чином. Спочатку «перешнуровується» ядро, а потім відбувається розподіл цитоплазми. У підсумку формуються дві клітини, які поступово виростають до розмірів материнської. Такий вид поділу у тварин зустрічається вкрай рідко. Як правило, у них відбувається непрямий розподіл, тобто мітоз. Воно значно складніше амітозу і характеризується тим, що відбувається посилення синтезу в ядрі і подвоєння кількості ДНК. Мітоз має чотири фази, які називаються - профаза, метафаза, анафаза і телофаза.

• Перша фаза характеризується формуванням клубка хроматінових ниток на місці ядра, а згодом хромосом у вигляді «шпильок». У цей період відбувається розбіжність центріолей до полюсів і формування ахроматинового веретена поділу.
• Другий етап мітозу відрізняється тим, що хромосоми, досягаючи максимальної спіралізаціі, починають розташовуватися на екваторі клітини впорядковано.
• У третій фазі відбувається розщеплення хромосоми на дві хроматиди. При цьому нитки веретена скорочуються і відтягують дочірні хромосоми до протилежних полюсів.
• У четвертій фазі мітозу відбувається діспіралізація хромосом, а також формування навколо них ядерної оболонки. Одночасно відбувається поділ цитоплазми. У дочірніх клітин є диплоїдний набір хромосом.

Редукційний розподіл властиво виключно статевим клітинам. При такому типі клітинного розмноження відбувається формування з хромосом парних утворень. Виняток становить одна непарна хромосома. В результаті редукційного поділу в двох дочірніх клітинах виходить половинний хромосомний набір. Непарна знаходиться лише в одній дочірній клітині. Статеві клітини, що мають половинний набір хромосом, дозрілі і здатні до запліднення, називаються жіночої та чоловічої гаметамі.

Поняття цитоплазматичної мембрани

У всіх клітин тварин, рослин і навіть у найпростіших бактерій є особливий поверхневий апарат, який обмежує і захищає матрикс від зовнішнього середовища. Цитоплазматическая мембрана (плазмалемма, клітинна мембрана, плазматична мембрана) являє собою вибірково проникний шар молекул (протеїни, фосфоліпіди), який охоплює цитоплазму. Він включає три підсистеми:

• плазматическую мембрану;
• надмембранний комплекс;
• субмембранний опорно-скорочувальної апарат гіалоплазми.

Будова мембрани цитоплазми таке: вона містить два шари молекул ліпідів (бислой), при цьому кожна така молекула має хвіст і голівку. Хвости звернені один до одного. Вони гідрофобні. Головки гідрофільних і звернені всередину і назовні клітини. У бислой включені молекули білка. Причому він асиметричний, а в монослоях розташовуються різні ліпіди. Наприклад, в еукаріотичної клітці молекули холестерину знаходяться у внутрішній, прилеглої до цитоплазмі, половині мембрани. Гліколіпіди розташовуються виключно в зовнішньому шарі, причому їх вуглеводні ланцюги завжди спрямовані назовні. Цитоплазматическая мембрана виконує найважливіші функції, в тому числі обмежує внутрішній вміст клітини від зовнішнього середовища, дозволяє проникати певних речовин (глюкози, амінокислот) всередину клітини. Плазмалемма здійснює перенесення речовин всередину клітини, а також їх висновок назовні, тобто виділення. Через пори проникають вода, іони і дрібні молекули речовин, а великі тверді частинки транспортуються в клітку за допомогою фагоцитозу. На поверхні мембрана утворює мікроворсинки, впячивания і випинання, що дозволяє не тільки ефективно всмоктувати і виділяти речовини, але і з`єднуватися з іншими клітинами. Мембрана надає можливість прикріплення «одиниці всього живого» до різних поверхонь і сприяє руху.

Органели у складі цитоплазми. Ендоплазматична мережа і рибосоми

Крім гіалоплазми, цитоплазма містить в собі і безліч мікроскопічних органоїдів, які розрізняються за будовою. Їх присутність в рослинних і тваринних клітинах свідчить про те, що всі вони виконують найважливіші функції і життєво необхідні. В якійсь мірі ці морфологічні освіти порівняти з органами тіла людини або тварин, що й дало можливість називати їх органоїдами. У цитоплазмі розрізняють видимі в світловий мікроскоп органели -пластінчатий комплекс, мітохондрії і центросом. За допомогою електронного мікроскопа в матриксі виявляються мікротрубочки, лізосоми, рибосоми і плазматична мережу. Цитоплазма клітинна пронизана різними каналами, які й отримали назву «ендполазматіческая мережа». Їх мембранні стінки контактують з усіма іншими органелами і складають єдину систему, що здійснює енергетичний обмін, а також переміщення всередині клітини речовин. У стінках цих каналів знаходяться рибосоми, які виглядають як дрібні гранули. Вони можуть розташовуватися поодинці чи групами. Рибосоми складаються з практично рівної кількості рибонуклеїнової кислоти і білків. Також до їх складу включено магній. Рибосоми можуть не тільки знаходитися в каналах ЕПС, але й вільно лежати в цитоплазмі, а також зустрічатися в ядрі, де вони й утворюються. Сукупність каналів, що мають рибосоми, називаються гранулярних ендоплазматичної мережею. На них, крім рибосом, розташовуються ферменти, які сприяють синтезу вуглеводів і жирів. У внутрішніх порожнинах каналів знаходяться продукти життєдіяльності клітини. Іноді в розширеннях ЕРС формуються вакуолі - порожнини, заповнені клітинним соком і обмежені мембраною. Ці органели підтримують тургорное тиск. Лізосоми являють собою дрібні освіти овальної форми. Вони розсіяні по цитоплазмі. Формуються лізосоми в ЕПС або комплексі Гольджі, де наповнюються гидролитическими ферментами. Лізосоми призначені для перетравлення частинок, що потрапили всередину клітини внаслідок фагоцитозу.

Цитоплазма: будову і функції її органоїдів. Пластинчастий комплекс Гольджі, мітохондрії і центросома

Комплекс Гольджі представлений в рослинних клітинах окремими тільцями, оформленими мембранами, а в тварин - канальцами, бульбашками і цистернами. Цей органоид призначений для хімічної зміни, ущільнення і подальшого виведення в цитоплазму продуктів клітинної секреції. Також у ньому здійснюється синтез полісахаридів і освіту гликопротеидов. Мітохондрії - це тільця палочковидной, ниткоподібної або зернистої форми. Вони обмежуються двома мембранами, які складаються з подвійних шарів фосфоліпідів і білків. Від внутрішніх мембран цих органел відходять Крісті, на стінках яких знаходяться ферменти. З їх допомогою відбувається синтез аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Мітохондрії іноді називають «клітинними електростанціями», так як вони постачають значну частину аденозинові трифосфата. Він використовується клітиною як джерело хімічної енергії. Крім того, мітохондрії виконують і інші функції, в тому числі: передачу сигналів, некроз клітин, клітинне диференціювання. Центросома (клітинний центр) складається з двох центріолей, які розташовуються під кутом один до одного. Цей органоид є у всіх тварин і рослин (крім найпростіших і нижчих грибів) і відповідає за визначення полюсів при мітозі. У делящейся клітці спочатку розділяється центросома. При цьому утворюється ахроматинового веретено, яке задає орієнтири хромосомами, розбіжним до полюсів. Крім позначених органоїдів в клітці можуть знаходитися і органели спеціального призначення, наприклад, вії і джгутики. Також на певних етапах життєдіяльності в ній можуть матися і включення, тобто тимчасові елементи. Наприклад, такі поживні речовини як: крапельки жиру, білки, крохмаль, глікоген і т. Д.

Лімфоцити - найважливіші клітини імунної системи

Лімфоцити - це важливі клітини, які відносяться до групи лейкоцитів крові людини і тварин і беруть участь в імунологічних реакціях. Вони поділяються за розміром і структурним особливостям на три підгрупи:

• малі - діаметром менше 8 мкм;
• середні - діаметром від 8 до 11 мкм;
• великі - діаметром понад 11 мкм.

Малі лімфоцити переважають в крові тварин. Вони мають велике ядро округлої форми, переважаюча над обсягом цитоплазми. Цитоплазма лімфоцитів цієї підгрупи виглядає як ядерний ободок або серп, прилегла до якої-небудь стороні ядра. Часто в матриксі міститься певна кількість азурофільних гранул дрібного розміру. Мітохондрії, елементи пластинчастого комплексу та канальці ЕРС нечисленні і знаходяться близько ядерного поглиблення. Середні і великі лімфоцити влаштовані дещо інакше. Їх ядра мають бобовидную форму, містять меншу кількість хроматину конденсованого. У них легко розрізнити ядерце. Цитоплазма лімфоцитів другої і третьої груп має більш широкий ободок. Відомо два класи лімфоцитів, так звані В- і T-лімфоцити. Перші утворюються у тварин в міеловідной тканини кісткового мозку. Ці клітини мають здатність утворювати імуноглобуліни. З їх допомогою В-лімфоцити взаємодіють з антигенами, розпізнаючи останніх. Т-лімфоцити утворюються з кістковомозкових клітин в тимусі (у його корковою частини часточок). В їх цитоплазматичної мембрані знаходяться поверхневі антигени гістосумісності, а також численні рецептори, за допомогою яких здійснюється розпізнавання чужорідних частинок. Малі лімфоцити, в основному, представлені T-лімфоцитами (більше 70%), серед яких є велика кількість довгоживучих клітин. Переважна більшість B-лімфоцитів живуть недовго - від одного тижня до місяця.

Сподіваємося, наша стаття виявилася корисною, і тепер ви знаєте, що таке цитоплазма, гіалоплазма і плазмелемма. А також обізнані, які функції, будова і значення для життєдіяльності організму цих клітинних утворень.