06. Цитоплазма как коллоидная система. Свойства цитоплазмы. Цитоплазма растений

Цитоплазма растительной клетки

Цитоплазма живой клетки под световым микроскопом имеет вид прозрачной слизистой полужидкой однородной массы, не обладающей никакой внутренней структурой.

В нее погружены остальные органоиды клетки. Химический состав и физические свойства цитоплазмы очень сложны. Она не является однородным химическим веществом, а представляет собой организованную и постоянно меняющуюся систему из смеси разнообразных органических соединений, которые находятся частью в коллоидном состоянии, а частью в состоянии истинного раствора. Разнообразные минеральные соли, сахара и другие воднорастворимые соединения находятся в цитоплазме в истинном растворе. Белки, нуклеиновые кислоты, липоиды (жироподобные вещества), не растворимые в воде, образуют коллоидные растворы. Коллоидное состояние важнейших органических веществ цитоплазмы резко увеличивает поверхность соприкосновения компонентов при химических реакциях, протекающих с участием ферментов, и дает возможность (при наличии мембран) осуществлять в одно и то же время различного типа реакции в отдельных участках цитоплазмы.

Таким образом, по физическим свойствам цитоплазма представляет собой многофазный коллоидный раствор. Его существование связано с большим количеством воды — дисперсионной среды коллоида. Содержание воды в деятельной цитоплазме колеблется от 60 до 90%; в цитоплазме покоящихся семян и спор воды значительно меньше (5—15%). Большое количество воды объясняется главным образом тем, что в цитоплазме постоянно происходят сложнейшие химические реакции, для осуществления которых необходимо, чтобы реагирующие соединения находились в растворе.

Предполагают, что вода может находиться в связанном состоянии с другими веществами цитоплазмы и прежде всего с белками.

Веществом, определяющим характерные свойства и строение живого, являются белки — полимерные соединения, молекулы которых образуют в цитоплазме очень изменчивые мозаичные цепочки. Их можно разделить на две группы — простые белки (протеины) и сложные белки (протеиды). В состав протеидов входят собственно белок и небелковая группа, например, нуклеиновые кислоты, глюкоза, липоиды (жироподобные вещества). Наиболее важными из протеидов являются нуклеопротеиды, небелковая часть которых, так же как и белок, образована высокополимерными соединениями — нуклеиновыми кислотами. В цитоплазме обычно встречается только один тип нуклеиновых кислот—рибонуклеиновая кислота (РНК). Соединение белка с глюкозой дает глюкопротеиды, с липоидами — липопротеиды.

Цитоплазма ведет себя как коллоидная система, обратимо переходящая из золя в гель. Обычно она представляет собой гидрозоль, т. е. коллоидную систему с преобладанием дисперсионной среды — воды. При отдаче воды она может переходить в состояние геля, тогда начинает преобладать дисперсная фаза. Например, в покоящихся семенах цитоплазма находится в состоянии геля. При прорастании семян гидрофильные коллоиды сильно поглощают воду, набухают и цитоплазма переходит в состояние гидрозоля. Отдельные участки цитоплазмы даже одной клетки могут находиться в разном физическом состоянии. Более плотные мембраны цитоплазмы представляют собой гель, тогда как остальная часть находится обычно в состоянии золя?

При воздействии различных факторов («раздражителей») механического, химического или иного порядка цитоплазма легко меняет обычное для нормальных условий состояние гидрозоля и коагулирует (свертывается), при этом дисперсная фаза (белок и другие вещества) выпадает в виде хлопьевидного осадка. У большинства растений, находящихся в состоянии активной жизнедеятельности, цитоплазма необратимо коагулирует (погибает) от действия температур лишь немного выше 60° С. Однако в состоянии геля (покоящиеся семена) цитоплазма без губительных последствий может выдержать кратковременное действие температур даже ниже —100° С. Наряду с крайними температурами на цитоплазму разрушительно действуют также различные электролиты при высокой концентрации, электрический ток определенного напряжения й т. д. Явление коагуляции цитоплазмы наблюдается и при фиксации (быстром умерщвлении) растительных объектов, в результате которой цитоплазма становится видимой, так как в ней появляется зернистость. Одним из основных свойств цитоплазмы живой клетки является ее способность к движению. Движение цитоплазмы заметно главным образом во взрослых клетках, где она имеет вид постенного слоя, окружающего вакуолю. В этих клетках цитоплазма движется в одном направлении вокруг вакуоли, увлекая пластиды и митохондрии. Такое вращательное движение в соседних клетках происходит обычно в противоположных направлениях. Для клеток с тяжами цитоплазмы, пересекающими центральную вакуолю, характерно струйчатое движение. О механизме и функциях движения цитоплазмы до сих пор известно очень мало. Наиболее вероятно, что оно помогает передвижению необходимых веществ внутри протопласта.

Некоторые ученые считают, что движение цитоплазмы нормально не происходит и наблюдается только при повреждении клетки. Однако против этого говорят наблюдения, которые показывают, что температура, свет, электрический ток, различные вещества могут изменять скорость движения. Например, при действии электрического тока движение обычно останавливается.

Цитоплазма как живая система обладает свойством так называемой избирательной проницаемости: одни вещества, и прежде всего вода, легко проникают в нее, другие, в том числе растворенные в воде, цитоплазмой задерживаются.

Это находит свое выражение в явлении плазмолиза. Если погрузить живую растительную клетку в гипертонический раствор сахара или какой-нибудь соли, то эти вещества будут оттягивать воду из клетки, сами оставаясь вследствие избирательной проницаемости цитоплазмы вне клетки. Это оттягивание воды вызовет отставание эластичного протопласта от оболочки и съеживание его, что и называется плазмолизом.

Плазмолиз растительной клетки

Плазмолиз обычно обратим, и при доступе воды или переносе клетки в гипотонический раствор вода снова энергично поглощается клеткой, и протопласт опять прижимается к оболочке. В результате клетка становится упругой, что обусловливает напряженное состояние тканей, а следовательно, и органов всего растения. Такое напряженное состояние клеток называется тургором.

Плазмолиз может быть показателем того, что данная клетка является живой, ибо отмершая клетка не плазмолизируется. Поэтому явление плазмолиза используется в анатомических исследованиях для суждения о том, является ли данная клетка живой или мертвой. Потеря тургора при плазмолизе вызывает явление завядания растения. При завядании на воздухе тонкостенные оболочки клеток сморщиваются и делаются складчатыми одновременно с протопластом.

В явлении избирательной проницаемости исключительная роль принадлежит двум пограничным слоям цитоплазмы: наружному слою, прилегающему к клеточной оболочке, называемому плазмалеммой (эктопластом), и внутреннему слою, отграничивающему внутреннюю поверхность цитоплазмы от вакуоли, называемому тонопластом. Доказательством особого состояния пограничных слоев, являющихся как бы барьером на пути веществ, служил опыт, при котором особым способом внутрь цитоплазмы впрыскивались различные органические красители. При этом красители не вымывались из цитоплазмы, а сохранялись в ней благодаря избирательно проницаемым пограничным слоем. Однако структура и химический состав плазмалеммы и тонопласта до недавнего времени оставались гипотетическими. Лишь электронный микроскоп позволил выяснить их строение. Оказалось, что как плазмалемма, так и тонопласт являются липопротеиновыми мембранами. Эти мембраны часто бывают асимметричными, что обусловлено различиями во взаимном расположении и строении молекул белков и липоидов, слагающих мембраны. Благодаря асимметрии одни вещества легче проходят в одном направлении, а другие — в противоположном. Поэтому на поверхности мембран обычно наблюдается неравномерное распределение ионов, создается разность электрических потенциалов, являющаяся, как предполагают, движущей силой многих биологических процессов. Плазмалемма и тонопласт функционируют как барьеры, ограничивающие свободную диффузию ионов, и контролируют состав и скорость проникновения молекул. Поэтому, например, корневой волосок, представляющий собой одну клетку, может содержать большое количество ионов калия и в то же время сохранять способность поглощать эти ионы из почвенного раствора, где концентрация их значительно ниже.

Однако не следует думать, что плазмалемма и тонопласт являются «глухими» барьерами, во всех своих точках оказывающими влияние на поглощение веществ. Были получены физиологические доказательства того, что в некоторых участках мембран вещества проходят свободно согласно законам диффузии. Эти участки настолько узки (5—10 Å), что их обычно не видно даже в лучший электронный микроскоп. Расположение и число этих участков не остаются постоянными.

Плазмалемма часто имеет волнистые контуры, иногда она образует складки, глубоко вдающиеся в цитоплазму и напоминающие узкие (менее 1 мк) канальцы. Эти канальцы обычно заполнены веществом клеточной оболочки, которое выделяется протопластом через плазмалемму. Иногда они являются электронно-пустыми, не заполненными веществом клеточной оболочки.

Фрагмент двух смежных клеток развивающегося листа ежи сборной

Возможно, такого типа канальцы служат для непосредственного поглощения клеткой растворов, в состав которых могут входить высокомолекулярные соединения — белки. Этот процесс, более изученный у животных клеток, получил название пиноцитоза. В процессе пиноцитоза раствор, оказавшийся внутри канальца, изолируется от внешней среды вследствие того, что концы мембран снаружи растут навстречу друг другу и затем сливаются в устье этого канальца. Раствор, находящийся в канальце, оказывается со всех сторон окруженным мембраной. Затем эта мембрана распадается, и вещество, заключенное в канальце, оказывается в цитоплазме. Хотя такой способ поглощения веществ у растительных клеток почти не исследован, но вполне возможно, что он существует.

Электронный микроскоп позволил обнаружить мембраны не только на поверхности, но и внутри цитоплазмы, которая на основании исследований в световом микроскопе считалась совершенно гомогенной. Эти мембраны отграничивают в цитоплазме разветвленную систему пузырьков, трубочек, уплощенных полостей («цистерн»), связанных между собой в более или менее непрерывную сеть, получившую название эндоплазматической.

Схема пространственного изображения участка клетки с эндоплазматической сетью

Мембраны эндоплазматической сети разделяют цитоплазму на две обособленные фазы: первая представляет собой материал, находящийся внутри канальцев эндоплазматической сети, а вторая, располагающаяся снаружи от мембран, образует так называемую гиалоплазму (или матрикс) — основное вещество цитоплазмы. Содержимое канальцев и цистерн эндоплазматической сети в электронном микроскопе выглядит обычно гомогенным и прозрачным, реже в нем наблюдаются пучки фибриллярных элементов. По мнению некоторых ученых, по сети этих канальцев происходит движение различных веществ от плазмалеммы до мембраны ядра и обратно. Предполагают, что по этим канальцам белок может из цитоплазмы переходить в вакуоли и накапливаться там. В результате об эндоплазматической сети возникает представление как об особого рода циркуляционном аппарате цитоплазмы, направляющем и облегчающем обмен веществ между внешней средой и клеткой. Эндоплазматическая сеть — структура очень подвижная и непостоянная, ее мембраны непрерывно изменяются. Несмотря на их подвижность, мембраны эндоплазматической сети, как и все мембраны, вероятно, не возникают непосредственно из гиалоплазмы, а являются непрерывными во времени. Эндоплазматические мембраны могут быть связаны с ядерной мембраной и с плазмалеммой, но связь эта ввиду лабильности цитоплазмы постоянно меняется.

Гиалоплазма, находящаяся вокруг элементов эндоплазматической сети, представляет собой непрерывную недифференцированную фазу цитоплазмы, окружающую другие органоиды протопласта. Структура гиалоплазмы изучена очень слабо. В электронном микроскопе она имеет вид вещества неплотного, но обычно оно плотнее, чем содержимое элементов эндоплазматической сети. Иногда в нем можно наблюдать сеть из расположенных в беспорядке фибрилл диаметром около 200 Å. Об этих фибриллах тоже пока мало известно.

Участок гиалоплазмы из клетки флоэмной паренхимы тыквы

Иногда в периферической части гиалоплазмы, под плазмалеммой, в электронном микроскопе выявляются структуры, получившие название микротрубочек. Микротрубочки встречаются чаще всего в молодых, энергично растущих клетках (кончики корешков лука, тимофеевки, можжевельника, развивающиеся элементы древесины и луба) и располагаются перпендикулярно к их боковым стенкам и параллельно друг другу. Они обычно прямые или слегка скручены, имеют длину несколько микронов

и состоят из электронноплотной оболочки толщиной 55—70 Å и внутреннего светлого пространства диаметром 50—140 Å. Оболочка микротрубочек построена, в свою очередь, из 11—13 субъединиц — мельчайших структур, округлых на поперечном срезе и плотно прижатых друг к другу. Строение микротрубочек очень похоже на строение жгутиков одноклеточных организмов, служащих для их передвижения. Функция этих трубочек пока еще выяснена очень мало. Предполагают, что они играют роль в синтезе и ориентации целлюлозных микрофибрилл клеточной оболочки, а также в движении цитоплазмы и других органоидов клетки.

Довольно часто в гиалоплазме обнаруживаются участки с мельчайшей зернистостью. Эта зернистость вызывается скоплением гранул, имеющих округлую форму, диаметром около 150 Å, которые получили название рибосом (рибонуклеопротеидных гранул). Они богаты РНК и белком и на снимках получаются более темными, чем гиалоплазма, так как сильно рассеивают электроны. Функция рибосом была выяснена совсем недавно. Оказалось, что в них из аминокислот при участии РНК происходит синтез белковых молекул цитоплазмы. Рибосомы обычно не только свободно лежат в гиалоплазме,

но и в большом количестве прикрепляются к наружным поверхностям мембран эндоплазматической сети, рыхло покрывая их. Эндоплазматическая сеть с прикрепленными к ней снаружи рибосомами получила название «шероховатой», или гранулярной, а эндоплазматическая сеть без рибосом — «гладкой», или агранулярной. Рибосомы прикрепляются также к наружной поверхности ядерной мембраны, тогда как мембраны митохондрий, а также плазмалемма и тонопласт остаются гладкими. Помимо цитоплазмы рибосомы обнаружены внутри ядра, пластид и, возможно, митохондрий.

У молодых клеток гиалоплазма довольно плотная, очень богатая свободными рибосомами, а эндоплазматическая сеть не обильна и имеет вид немногочисленных разобщенных пузырьков. В клетках ‘более взрослых (дифференцированных) плотность гиалоплазмы уменьшается за счет гидратации, канальцы эндоплазматической сети удлиняются, расширяются и образуют многочисленные трубочки и цистерны, связанные друг с другом в единую сеть, пронизывающую всю цитоплазму. Мембраны эндоплазматической сети таких клеток обычно шероховатые, число свободных рибосом уменьшается. У клеток, находящихся в состоянии активного роста и синтеза клеточной оболочки, элементы эндоплазматической сети располагаются параллельно стенкам оболочки. В клетках старых и малоактивных гиалоплазма еще более гидратирована, объем эндоплазм этической сети вновь уменьшается, мембраны становятся гладкими (без рибосом), а свободные рибосомы встречаются очень редко.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Цитоплазма растительной клетки

fizrast.ru

Цитоплазма — сложная многокомпонентная, пластичная, дифференцированная система, включающая ряд мембранных и немембранных структур. Именно в цитоплазме протекают основные процессы метаболизма. С помощью центрифугирования цитоплазму можно разделить на две примерно равные части. Все органоиды, как более тяжелые, окажутся в осадке. Надосадочная жидкость и будет представлять основное вещество цитоплазмы — гиалоплазму. Основная плазма, или гиалоплазма, представляет собой среду, в которую погружены все органоиды клетки. Во взаимодействии с ней и через нее осуществляются внутриклеточные транспортные процессы, а соответственно связь между отдельными органеллами. В ней протекают многие важнейшие биохимические процессы, локализованы многочисленные ферменты.

Гиалоплазма — не бесструктурная масса. Она имеет дифференцированную сложную, но легко перестраивающуюся структуру, от состояния которой зависят такие процессы жизнедеятельности, как внутриклеточный транспорт везикул и органелл, активность ферментативных процессов, их пространственная локализация. Структура гиалоплазмы раскрыта благодаря применению имму-нофлуоресцентной микроскопии. Гиалоплазма включает сложную сеть белков (цитоскелет), состоящую из микрофиламентов и микротрубочек. Цитоскелет играет важную роль в процессах митоза, мейоза, внутриклеточного движения цитоплазмы (циклоза), образования клеточных стенок, транспорте воды и др.

Микрофиламенты — тонкие белковые нити диаметром 5—7 нм, представляющие собой длинные цепочки глобулярного белка актина. Обнаружены также особые белки, связывающие между собой микрофиламенты с образованием сети. Именно от связывающих белков зависит организация микрофиламентов. Вся эта структура очень лабильна. Под влиянием различных воздействий (большое значение имеет концентрация кальция) микрофиламенты распадаются на отдельные фрагменты и вновь собираются. Это определяет такие свойства цитоплазматического матрикса, как изменения вязкости, подвижность, переход из состояния геля в золь и обратно.

Микротрубочки — полые цилиндрические органеллы диаметром 20—25 нм, достигающие в длину нескольких микрометров. Предполагают, что стенки микротрубочек толщиной 5—8 нм состоят из цепочек глобулярного белка тубулина, свернутых спирально. Микротрубочки могут разрушаться и снова возникать. С микротрубочками связано движение цитоплазмы, участие в различного рода перемещениях органелл. Предполагается участие микротрубочек в построении клеточных стенок.

Рибосомы — это компактные рибонуклеопротеидные частицы диаметром около 20 нм, лишенные мембран. Они состоят из белка и особого типа рибонуклеиновой кислоты — рибосомальной (рРНК). В каждой клетке несколько десятков тысяч рибосом. Они расположены не только в цитоплазме, но и в ядре, в митохондриях, в пластидах. В связи с этим различают два типа рибосом: 80S — цито-плазматические и 70S — локализованные в органеллах. Рибосомы прокариот имеют также коэффициент седиментации 70S (коэффициент седиментации характеризует скорость осаждения частиц при ультрацентрифугировании). Основная функция рибосом — синтез белка. Рибосомы состоят из двух субъединиц: большой и малой. В большую субъединицу входят одна высокомолекулярная РНК и две низкомолекулярные, в малую субъединицу — одна молекула высокомолекулярной РНК. В состав рибосом входит также несколько десятков разных молекул белка. РНК и белки объединены в рибосомах в нуклеопротеидный тяж. Рибосомальная РНК представляет одинарную цепочку нуклеотидов, однако в результате взаимодействия между отдельными звеньями цепочка частично спирализована. Спирализованные участки составляют примерно 70% от всей длины цепочки, они непостоянны, возникают и разрушаются. Образование рибосом происходит путем самосборки. Работами А.С. Спирина показана возможность частичной реконструкции рибосомальных частиц из составляющих их РНК и белка. Составные части рибосом образуются в ядре. Так, рРНК синтезируется в ядре, используя в качестве матрицы ядерную ДНК, а рибосомальные белки синтезируются в ядрышке. Синтез рРНК и рибосомального белка строго скоординирован, благодаря чему в клетке никогда не образуется избыточного количества этих соединений. Предполагают, что тяж РНК определенным образом свернут и по неспирализованным участкам с ним взаимодействуют молекулы белка. В основном связь между молекулами РНК и белками осуществляется с помощью иона Mg+2. Двухвалентные катионы магния и кальция обеспечивают также ассоциацию субъединиц рибосом. Рибосомы могут находиться в цитоплазме в свободном состоянии, а могут прикрепляться к мембранам эндоплазматического ретикулума (шероховатый ЭПР). При синтезе белка несколько рибосом могут связываться молекулой матричной, или информационной РНК в полисому (полирибосому). Это обеспечивает одновременное транслирование одной молекулы мРНК несколькими рибосомами.

Мембраны.

Трудно переоценить значение мембран в жизни клетки и организма. Мембраны отделяют внутреннюю среду от внешней, разделяют клетку на отдельные компартменты (отсеки). Мембраны определяют возможность проникновения в клетку и выход из нее и отдельных органелл различных веществ (проницаемость). На поверхности мембран локализованы различные рецепторы, в том числе и рецепторы гормонов. На мембране или даже в самих мембранах упорядоченно располагаются полиферментные комплексы, проходят важнейшие процессы жизнедеятельности (перенос электронов в дыхательной цепи, окислительное и фотосинтетическое фосфорилирование). Таким образом, мембраны принимают участие во всех проявлениях жизнедеятельности, включая регуляцию активности организма и его реакцию на внешние воздействия. Большинство мембран имеет сходный химический состав — примерно равное количество белков и липидов (60—40%) и небольшое количество (менее 10%) углеводов. Вместе с тем, мембраны с биосинтетической функцией, например, внутренняя мембрана митохондрий, содержат меньше липидов и больше белков, чем внешняя. Среди липидов значительная доля принадлежит фосфолипидам. Эти полярные липиды являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина. У фосфолипидов две гидроксильные группы в молекуле глицерина замещены жирными кислотами, а третья — фосфорной кислотой. К фосфорной кислоте могут быть присоединены различные полярные соединения, чаще всего аминоспирты — этаноламин или холин. Важнейшим свойством молекул фосфолипидов является полярность, так как они содержат полярную гидрофильную головку (глицерин, фосфорная кислота, аминоспирт) и два гидрофобных углеводородных хвоста. В мембранах растительной клетки важное значение имеет фосфатидилглицерин, содержащий в своем составе не аминоспирт, а глицерин. Это главный фосфолипид фотосинтетического аппарата растений и единственный фосфолипид цианобактерий. От фосфолипидов во многом зависит проницаемость мембран; они поддерживают ее структуру. Фосфолипиды влияют на активность белков — ферментов, входящих в состав мембран, изменяя их конформацию, а также создавая гидрофобную среду, благоприятствующую их действию. Наряду с фосфолипидами в состав мембран входят глико- и сульфо-липиды. Гликолипиды, характерные для растительной клетки, вместо остатка фосфорной кислоты содержат производные Сахаров. Мембраны представляют собой тонкие (6—10 нм) замкнутые липопротеидные пласты. Вследствие этого у них нет свободных концов, и гидрофобные участки фосфолипидов не контактируют с водой. С этим же связано спонтанное образование различных везикул (пузырьков).

Структура мембран до настоящего времени не может считаться раскрытой. Разрешающая сила электронного микроскопа недостаточна, чтобы увидеть расположение молекул внутри мембран, в связи с этим большинство гипотез о структуре мембран покоится на определенных допущениях. Эти допущения основывались на том, что мембраны под электронным микроскопом имеют трехслойное строение. Еще в 1935 г. Дж. Даниэлян и Г. Даусон создали трехслойную модель мембраны, которая получила название «бутербродной». Согласно этой модели основу мембраны составляет двойной слой липидных молекул, обращенных друг к другу гидрофобными участками. С двух сторон располагаются сплошным слоем белки. Однако с использованием современных методов исследования показано, что многие свойства мембран нельзя объяснить с помощью этой модели. Так, методом замораживания со скалыванием было показано, что белки мембраны, состоящие по преимуществу из гидрофобных аминокислот, могут находиться внутри двойного слоя липидов в углеводородной фазе.

Схема строения мембраны

Схема строения мембраны:

1 — липидный бислой;

2 — интегральные белки;

3 — периферические белки;

4 — углеводы

Наибольшее распространение получила модель жидкостно-мозаичной структуры мембран (С. Сингер и Дж. Николсон, 1972), согласно которой двойной слой полярных липидов, представляющий структурную основу мембраны, не является непрерывным. Мембрана как бы прошивается белковыми молекулами. При этом различают белки: 1) интегральные, пронизывающие всю толщу мембран; 2) полуинтегральные, погруженные в мембрану примерно наполовину; 3) периферические, располагающиеся на поверхности мембран, но не образующие сплошного слоя. Глобулы интегральных и полуинтегральных белков связаны с липидами гидрофильно-гидрофобными взаимодействиями. Однако многие белки непрочно связаны с липидами и могут перемещаться в «липидном озере», в котором они как бы плавают. Предполагают, что молекулы некоторых белков-ферментов могут вращаться в мембране и этому способствует изменение их конформации. Молекулы липидов тоже меняют свое расположение в пределах бислоя. Это может быть смена мест внутри слоя (латеральная диффузия), а также перескок (флип-флоп) с одной стороны мембраны на другую. Миграция и белков, и липидов осуществляется как путем диффузии, так и активным путем, идущим с использованием энергии. Флип-флоп требует обязательной затраты энергии. Обнаруженная способность к свободному передвижению в мембранах подтверждает представление о жидкостном состоянии мембран, а происходящие изменения расположения компонентов мембран — об их динамичности. Необходимо помнить, что липиды различаются по размерам, конфигурации, заряду (фосфоглицериды, гликолипиды и др.). В разных мембранах возможно их различное сочетание. Различны и мембранные белки. Вероятно, в зависимости от липидов и белков, входящих в состав той или иной мембраны, характер ее структуры различен. Липиды находятся при физиологических условиях в жидком (разрыхленном) состоянии, что обеспечивается присутствием ненасыщенных жирных кислот. Исследования последних лет выявили существенное различие в структуре внутренней и наружной поверхности мембран, их асимметричность. К белкам на наружной поверхности мембраны присоединяются углеводы с образованием гликопротеидов. Эти вещества имеют значение в образовании тканей, а также играют роль «ярлыка» клетки, участвуя в их взаимодействии. Асимметричным может быть и расположение разных липидов. Именно асимметрия обусловливает то обстоятельство, что в большинстве случаев мембраны проницаемы для веществ в одном направлении. Поверхностная одинарная мембрана — плазмалемма — отграничивает толщу цитоплазмы от пектоцеллюлозной оболочки. От свойств плазмалеммы во многом зависит характер обмена между внешней средой и клеткой. Вся поверхность плазмалеммы покрыта глобулярными частицами. Полагают, что в этих частицах сосредоточены ферменты, участвующие в образовании клеточной оболочки. Плазмалемма обладает полупроницаемостью, хотя и не идеальной. Она хорошо проницаема для воды и значительно слабее для растворенных веществ. В связи с этим показано, что белки, расположенные в плазмалемме, приспособлены к избирательному транспорту отдельных веществ и воды. Мембранные белки, образующие внутри мембраны каналы, проницаемые для воды, носят название аквапорины. Ряд белков плазмалеммы осуществляет рецепторную функцию, в частности, связываясь с гормонами. Имеются данные, что в периоды активного роста поверхность плазмалеммы становится волнистой. В процессе роста клетки наблюдается быстрое увеличение поверхности плазмалеммы. Это происходит путем присоединения к ней уже сформированных участков мембран, принадлежащих пузырькам аппарата Гольджи.

Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) или эндоплазматическая сеть — сложная система каналов, окруженных мембранами (6—7 нм), пронизывающая всю толщу цитоплазмы. Каналы имеют расширения — цистерны, которые могут обособляться в крупные пузырьки и сливаться в вакуоли. Каналы и цистерны ЭПР заполнены электронно-прозрачной жидкостью, содержащей растворимые белки и другие соединения. К мембране ЭПР могут быть прикреплены рибосомы. Благодаря этому поверхность мембран становится шероховатой. Такие мембраны носят название гранулярных, в отличие от гладких — агранулярных. Мембраны ЭПР связаны с мембраной ядра. Имеются данные, что эндоплазматический ретикулум возникает благодаря выростам, образующимся на наружной ядерной мембране. С другой стороны ядерная оболочка воссоздается из пузырьков ЭПР на стадии телофазы.

Физиологическое значение эндоплазматического ретикулума многообразно. Мембраны ЭПР разделяют клетку на отдельные отсеки (компартменты) и тем клетке по всей цитоплазме. Аппарат Гольджи имеет два конца, два полюса: на одном полюсе, формирующем, образуются новые цистерны, на втором полюсе, секретирующем, происходит образование пузырьков. И тот, и другой процесс происходят непрерывно: по мере того как одна цистерна образует пузырьки и, таким образом, расформировывается, ее место занимает другая цистерна. Расстояние между отдельными цистернами постоянно (20—25 нм). Одна из основных функций аппарата Гольджи — это накопление и секреция веществ и, прежде всего углеводов, что проявляется в его участии в формировании клеточной оболочки и плазмалеммы. Одновременно цистерны аппарата Гольджи, по-видимому, могут служить для удаления некоторых веществ, выработанных клеткой.

Вакуоль — полость, заполненная клеточным соком и окруженная мембраной (тонопластом). В молодой клетке обычно имеется несколько мелких вакуолей (провакуолей). В процессе роста клетки образуется одна центральная вакуоль, которая может занимать до 90% объема клетки. В образовании вакуоли могут участвовать пузырьки, отделяющиеся от аппарата Гольджи. Возможно образование «вторичных» вакуолей из участков цитоплазмы, изолированных мембраной эндоплазматического ретикулума, в которых с помощью гидролитических ферментов произошло переваривание веществ. Из мембран эндоплазматической сети и возникает, по-видимому, тонопласт. Тонопласт обладает избирательной проницаемостью, в нем локализована система активного транспорта веществ. Во многих случаях вещества, проникающие через плазмалемму, не проникают через тонопласт и не попадают в вакуоль. Вакуоль содержит клеточный сок, в котором растворены соли, органические кислоты, сахара, ферменты, метаболиты (алкалоиды, фенолы) и другие соединения. В связи с этим она определяет осмотическое поглощение воды, что особенно важно при росте растяжением и для поддержания тургора клетки. В вакуолях ряда клеток содержится пигмент (антоциан), который обусловливает окраску цветков, плодов, а также частично осеннюю окраску листьев.

Вакуоли — это место, где могут аккумулироваться и сохраняться запасные питательные вещества (сахароза, минеральные соли и др.), если в данный момент клетка в них не нуждается. В вакуолях содержится много протеолитических ферментов, таких как протеазы, рибонуклеазы, гликозидазы и др. Предполагают участие этих ферментов в образовании веществ клеточных стенок. Показано, что богатые белками-ферментами вакуоли прорастающих семян (т. н. содержащие белок вакуоли) обеспечивают гидролиз белков до аминокислот и синтез новых белков, необходимых для формирования проростка. В вакуоль также экскретируются различные клеточные отбросы, которые затем могут там перерабатываться и обезвреживаться. Тонопласт может образовывать инвагинации. При этом часть цитоплазмы включается в вакуоль и там подвергается действию различных ферментов (переваривается).

Лизосомы — органеллы диаметром до 2 мкм — окружены мембраной, возникшей из мембран эндоплазматической сети или аппарата Гольджи. Внутренняя полость лизосом заполнена жидкостью, в которой содержатся ферменты, главным образом гидролитические (протеазы, нуклеазы, липазы и др.). Ферменты, катализирующие процессы распада и сосредоточенные в лизосомах, благодаря мембране оказываются изолированными от остального содержимого клетки. Это имеет большое значение, так как предупреждает распад веществ, в частности белков, находящихся вне лизосом. Вместе с тем в лизосомах может происходить разрушение чужеродных веществ, попавших в клетку.

Микротельца — это окруженные одинарной мембраной пузырьки сферической формы, более мелкие, чем лизосомы. Их диаметр равен 0,5—1,5 мкм. Микротельца возникают из ЭПР. Основная функция — накопление и изоляция ферментов. Пероксисомы содержат ряд окислительных ферментов (каталаза, гликолатоксидаза и др.) и осуществляют окисление различных соединений с образованием перекиси водорода Н202. В пероксисомах проходят отдельные этапы процесса фотодыхания. Другой тип микротелец глиоксисомы встречаются в масличных семенах и в других тканях растений, накапливающих масла. Содержат те же ферменты, что и пероксисомы, а также ферменты глиоксалатного цикла, которые участвуют в расщеплении запасных жиров до Сахаров. В проростках этот процесс используется как поставщик энергии для роста. В растительной клетке масла собираются в специальные органеллы, которые иногда называют липидными тельцами или олеосомами. Они окружены однослойной мембраной, состоящей из фосфолипидов, которые гидрофобной частью повернуты внутрь к полости органеллы. В мембране имеются специальные белки олеосины. Липиды олеосом при прорастании семян разрушаются и с помощью ферментов глиоксосом подвергаются изменениям.

Что такое цитоплазма? Структура, состав и свойства цитоплазмы

Что такое цитоплазма? Каково ее строение и состав? Какие функции она выполняет? В этой статье мы подробно ответим на все эти вопросы. Кроме того, мы рассмотрим структурные особенности цитоплазмы и ее свойства, а также поговорим о делении коллоидного раствора, строении клеточных мембран и важнейших клеточных органоидах.

Структурные единицы всех тканей и органов клетки. Два типа их структурной организации

Известно, что клетки образуют ткани всех растений и животных. Эти структурные единицы всего живого могут различаться по форме, размерам и даже по внутреннему строению. Но в то же время они имеют схожие принципы в процессах жизнедеятельности, в том числе в обмене веществ, росте и развитии, раздражимости и изменчивости. Самые простейшие формы жизни состоят из единственной клетки и размножаются делением. Учеными было выделено два типа организации клеточной структуры:

прокариотический;
эукариотический.

что такое цитоплазма

Они имеют множество различий в своем строении. В прокариотической клетке структурно оформленное ядро отсутствует. Ее 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. Ее 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 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 включения.

Эукариотическая клетка: цитоплазма. Ее 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 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 для осуществления физиологических и биохимических процессов. Кроме этого, она дает 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 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 отличается. Цитоплазма в растительной клетке имеет специальные органоиды – пластиды. Они представляют собой специфичные белковые тельца, которые различаются по функциям, форме и окрашиваются пигментами в разные цвета. Пластиды располагаются в цитоплазме и способны 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, зеленые – хлоропластами, а бесцветные - лейкопластами. Есть и еще одна 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 своем составе большое количество микрофиламента - нитей из молекул глобулярного белка актина. Эндоплазма содержит различные органоиды, гранулы и характеризуется меньшей вязкостью.

цитоплазма лимфоцитов

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 ее состав включаются растворимые РНК и белки, липиды и полисахариды. Еще в гиалоплазме содержится значительное количество нуклеотидов, аминокислот, а также ионов неорганических соединений типа Na- или Са2+. эукариотическая клетка цитоплазма Матрикс не имеет гомогенной структуры. Он представлен в двух формах, которые называются гель (твердая) и золь (жидкая). Между ними происходят взаимопереходы. В жидкой фазе имеется система тончайших белковых нитей, которые называются микротрабекулами. Они связывают 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, 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. цитоплазма в растительной клетке Вода является универсальным растворителем, придает 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, магний, хлор и др. Минеральные соли находятся в виде анионов и катионов, при этом их соотношение определяет кислотность 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 ученым 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 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, у других, наоборот, достигать вязкости глицерина. Считается, что она зависит от обмена веществ. Чем интенсивнее происходит обмен, тем ниже становится вязкость коллоидного раствора. состав цитоплазмы Еще одним немаловажным свойством является полупроницаемость. Цитоплазма в своем 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 и клеточного деления. В том числе цитоплазма играет большую роль при репликации ДНК.

Особенности клеточного размножения

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.

Первая фаза характеризуется формированием клубка хроматиновых нитей на месте ядра, а впоследствии хромосом в виде «шпилек». В этот период происходит расхождение центриолей к полюсам и формирование ахроматинового веретена деления.
Второй этап митоза отличается тем, что хромосомы, достигая максимальной спирализации, начинают располагаться на экваторе клетки упорядоченно.
В третьей фазе происходит расщепление хромосомы на две хроматиды. При этом нити веретена сокращаются и оттягивают дочерние хромосомы к противоположным полюсам.
В четвертой фазе митоза происходит диспирализация хромосом, а также формирование вокруг них ядерной оболочки. Одновременно происходит деление цитоплазмы. У дочерних клеток имеется диплоидный набор хромосом.

свойства цитоплазмы

Редукционное деление свойственно исключительно половым клеткам. При таком типе клеточного размножения происходит формирование из хромосом парных образований. Исключение составляет одна непарная хромосома. В результате редукционного деления в двух дочерних клетках получается половинный хромосомный набор. Непарная находится лишь в одной дочерней клетке. Половые клетки, имеющие половинный набор хромосом, созревшие и способные к оплодотворению, называются женской и мужской гаметами.

Понятие цитоплазматической мембраны

У всех клеток животных, растений и даже у простейших бактерий есть особый поверхностный аппарат, который ограничивает и защищает матрикс от внешней среды. Цитоплазматическая мембрана (плазмалемма, клеточная мембрана, плазматическая мембрана) представляет собой избирательно проницаемый слой молекул (протеины, фосфолипиды), который охватывает цитоплазму. Он включает три подсистемы:

плазматическую мембрану;
надмембранный комплекс;
субмембранный опорно-сократительный аппарат гиалоплазмы.

значение цитоплазмы

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. Причем 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, причем их углеводные цепи всегда направлены наружу. Цитоплазматическая мембрана выполняет важнейшие функции, в том числе ограничивает внутреннее содержимое клетки от внешней среды, позволяет проникать определенным веществам (глюкозе, аминокислотам) внутрь клетки. Плазмалемма осуществляет перенос веществ внутрь клетки, а также их вывод наружу, то есть выделение. Через поры проникают вода, ионы и мелкие молекулы веществ, а крупные твердые 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 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 и белков. Также в их состав включен 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 внутренних 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.

структура цитоплазмы

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

Комплекс Гольджи представлен в растительных клетках отдельными 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 нем осуществляется синтез полисахаридов и образование гликопротеидов. Митохондрии - это тельца палочковидной, нитевидной или зернистой формы. Они ограничиваются двумя мембранами, которые состоят из двойных слоев фосфолипидов и белков. От внутренних мембран этих органелл отходят кристы, на стенках которых находятся ферменты. С их помощью происходит синтез аденозинтрифосфорной 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 при митозе. В делящейся клетке сначала разделяется центросома. При этом образуется ахроматиновое веретено, которое задает ориентиры хромосомам, расходящимся к полюсам. Кроме обозначенных органоидов в клетке могут находиться и органеллы специального назначения, например, реснички и жгутики. Также на определенных этапах жизнедеятельности в ней могут иметься и включения, то есть временные элементы. Например, такие питательные вещества как: капельки жира, белки, крахмал, гликоген и т. д.

цитоплазма строение и функции

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:

малые - диаметром менее 8 мкм;
средние - диаметром от 8 до 11 мкм;
большие - диаметром свыше 11 мкм.

Малые лимфоциты преобладают в крови животных. Они имеют крупное ядро округлой формы, преобладающее над объемом цитоплазмы. Цитоплазма лимфоцитов этой подгруппы выглядит как ядерный ободок или серп, прилежащий к какой-либо стороне ядра. Часто в матриксе содержится некоторое количество азурофильных гранул мелкого размера. Митохондрии, элементы пластинчатого комплекса и канальцы ЭПС немногочисленны и находятся около ядерного углубления. Средние и большие лимфоциты устроены несколько иначе. Их ядра имеют бобовидную форму, содержат меньшее количество хроматина конденсированного. В них легко различить ядрышко. Цитоплазма лимфоцитов второй и третьей групп имеет более широкий ободок. Известно два класса лимфоцитов, так называемые В- и T-лимфоциты. Первые образуются у животных в миеловидной ткани костного мозга. Эти клетки имеют способность образовывать иммуноглобулины. С их помощью В-лимфоциты взаимодействуют с антигенами, распознавая последних. Т-лимфоциты образуются из костномозговых клеток в тимусе (в его корковой части долек). В их цитоплазматической мембране находятся поверхностные антигены гистосовместимости, а также многочисленные рецепторы, при помощи которых осуществляется распознавание чужеродных частиц. Малые лимфоциты, в основном, представлены T-лимфоцитами (более 70%), среди которых имеется большое количество долгоживущих клеток. Подавляющее большинство B-лимфоцитов живут недолго - от одной недели до месяца.

движение цитоплазмы

Надеемся, наша статья оказалась полезной, и теперь вы знаете, что такое цитоплазма, гиалоплазма и плазмелемма. А также осведомлены, каковы функции, строение и значение для жизнедеятельности организма этих клеточных образований.

fb.ru

Описание цитоплазмы в растительной и животной клетке — журнал "Рутвет"

Особенности строения цитоплазмы животной клетки
Особенности цитоплазмы растительной клетки
Характерные отличия между клетками
Похожие признаки растительных и животных организмов

В ходе изучения строения многих живых организмов особое внимание учёные уделяют их структуре на биологическом уровне. Так, благодаря тщательному изучению особенностей цитоплазмы в растительной клетке, им удалось понять её роль и функции.

Особенности строения цитоплазмы животной клетки

Простыми словами цитоплазма животной клетки представляет собой особую вязкую жидкость, которая пребывает в постоянном движении. Кстати, её движение стимулирует протекание разных биохимических реакций, проще говоря, обмену полезных веществ.

Особенности строения цитоплазмы животной клетки

Говоря о её строении, прежде всего, нужно сказать о трех наиболее важных компонентах, что в ней располагаются и отвечают за базовые функции:

Аппарат Гольджи.
Лизосомы.
Рибосомы.

Аппарат Гольджи. Представляет собой своеобразную систему из гладких мембран и небольших по размерам канальцев, которые находятся вокруг ядра. Учёные предполагают, что этот аппарат отвечает за выделительную функцию.

Лизосомы. Являются важными органоидами, которые отвечают за пищеварение органелл. Их наличие доказано только в живых биологических структурах. Лизосомы содержат в себе активный сок, который представлен комплексом ферментов, что расщепляют белки и полисахариды, поступающее внутрь.

Рибосомы. Они насчитываются в огромном количестве, характерны очень маленькими размерами, так в световом микроскопе их невозможно увидеть. Эти микроэлементы принимают участие в синтезе клеточных белков, которые контролируют ядро. Еще они обеспечивают транспортировку белка к другим органеллам, что в нём нуждаются.

Еще не нужно забывать о том, что цитоплазма животной клетки состоит из:

плазмолеммы. Представляют собой оболочку, что помогает отграничить её внутреннюю среду, а также параллельно гарантирует взаимодействие органелл с внеклеточной средой;
гиалоплазмы. Главное вещество, что заполняет весь обьем между мембранной и другими структурами;
включений. Микроэлементы, главным отличием которых является возможность самостоятельной жизнедеятельности;
органелл. Структурные элементы, которые выполняют разные функции.

Очень сложно оценить важность цитоплазмы и ее функции в клетке, поскольку именно благодаря ей и возможен факт их жизнедеятельности.

Смотрите видео о том, что из себя представляет цитоплазма.

Особенности цитоплазмы растительной клетки

Учёными было доказано, что цитоплазма растений состоит из особых пластид, что обеспечивают фотосинтез, ещё постоянный синтез белков, липидов и, конечно же, нуклеиновых кислот. Пластиды условно разделяются на три большие группы:

Лейкопласты.
Хлоропласты.
Хромопласты.

Лейкопласты. Представляют собой бесцветные небольшие пластиды, которые принимают участие в процессе синтеза крахмала из сахаров.

Хлоропласты. Это белковые микроэлементы, с довольно плотной консистенцией в сравнении с самой цитозолью. В них содержится огромное количество липидов, главным пигментом выступает хлорофилл, который и отвечает за зеленый цвет. Главной функцией этих микроэлементов является фотосинтез.

Хромопласты. Главными их пигментами считается каротиноиды, они накапливаются в соке вакуолей.

Особенности цитоплазмы растительной клетки

К базовым функциям, которые выполняет цитозоль можно отнести следующие задачи:

обеспечивает клетке стабильную форму;
отвечает за защиту от механических повреждений;
гарантирует поступление полезных микроэлементов из внешней среды;
выполняет роль связующего звена между разными частями внутри.

А также, нужно отметить, что цитозоль в растительном начале характеризуется своеобразным строением мембран. Так, они состоят из следующих компонентов:

лизосомы;
комплекс Гольджи.

Не забывайте о значении цитоплазмы, как важного элемента во всех организмах.

Читайте о том, что изучает цитология и какие методы в ней используются.А также о том, откуда берутся стволовые клетки.

Характерные отличия между клетками

Доказано, что цитоплазма у растительной и животной клетки имеет характерные отличия. Так, к главным отличиям структуры растений можно отнести:

оболочка их клеток в большей степени покрыта целлюлозными мембранами;
в цитоплазме растения есть хлоропласты, что отвечают за фотоавтотрофное питание, которое возможно благодаря зеленым пигментам;
в растительной среде имеются три вида пластид;
растения обладают особой вакуолью. Следует отметить, что для молодых организмов характерны небольшие вакуоли, а в более взрослых имеется одна большая;
растения обладают, возможностью откладывать углеводы на запас, в виде крахмальных зерен.

Отличаются между собой также и вакуоли. Так, растительные вакуоли напоминают особый участок с соком. Касательно животных вакуолей, то они значительно меньше в размерах. Ещё, они разделяются на три вида:

Сократительные.
Вакуоли, что отвечают за пищеварение.
Выделительные вакуоли.

цитоплазма у растительной и животной клетки

Животная клетка, в отличие от растительной, не способна синтезировать базовые питательные микроэлементы, поскольку у них нет пластид. Таким образом, характерные отличия можно наблюдать в их структуре, а также в их обменных процессах. Не путайте строение цитоплазмы у бактерий и животных клеток, они имеют индивидуальные отличия.

Цитоплазма клетки

Строение цитоплазмы

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

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

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

Органоиды бывают мембранные (одномембранные и двумембранные) и немембранные.

Одномембранные органоиды клетки

К ним относят эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, образующие единую мембранную систему клетки.

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

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

Лизосомы — мембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты. Различают первичные и вторичные лизосомы. Первичные лизосомы — отшнуровывающиеся от полостей аппарата Гольджи микропузырьки, окруженные одиночной мембраной и содержащие набор гидролитических ферментов. Вторичные лизосомы образуются после слияния первичных лизосом с субстратом, подлежащим расщеплению.

Ко вторичным лизосомам относят:

пищеварительные вакуоли — образуются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными и пиноцитарными вакуолями (пищеварительные вакуоли простейших). Их функция — переваривание веществ, поступивших в клетку при эндоцитозе;
остаточные тельца содержат непереваренный материал. Их функция — накопление непереваренных веществ и, обычно, выведение их наружу посредством экзоцитоза;
аутолизосомы — образуются при слиянии первичных лизосом с отработанными органоидами. Их функция — разрушение отработанных частей клетки или клетки целиком (аутолиз).

Вакуоли — наполненные жидкостью мембранные мешки в цитоплазме клеток растений. Они образуются из мелких пузырьков, отщепляющихся от эндоплазматического ретикулума. Мембрана вакуоли называется тонопластом, а содержимое полости — клеточным соком. В клеточном соке содержатся запасные питательные вещества, растворы пигментов, отходы жизнедеятельности, гидролитические ферменты. Вакуоли участвуют в регуляции водно-солевого обмена, создании тургорного давления, накоплении запасных веществ и выведении из обмена токсичных соединений.

Пероксисомы — мембранные пузырьки, содержащие набор ферментов. Ферменты пероксисом (каталаза и др.) нейтрализуют токсичную перекись водорода (h3O2), образующуюся как промежуточный продукт при биохимических реакциях, катализируя ее распад на воду и кислород. Пероксисомы также участвуют в метаболизме липидов.

Двумембранные органоиды клетки

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

Митохондрии — двумембранные органоиды, присутствующие во всех эукариотических клетках. Могут быть палочковидной, овальной или округлой формы. Содержимое митохондрий (матрикс) ограничено от цитоплазмы двумя мембранами: наружной гладкой и внутренней, образующей складки (кристы). В митохондриях образуются молекулы АТФ. Для этого используется энергия, выделяющаяся при окислении органических соединений.

Пластиды — двумембранные органоиды, характерные только для клеток фотосинтезирующих эукариотических организмов. Имеют две мембраны и гомогенное вещество внутри — строму (матрикс). В зависимости от окраски различают следующие виды пластид.

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

Немембранные органоиды

К ним относят рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, клеточный центр.

Рибосомы — мелкие органоиды, образованные двумя субъединицами: большой и малой. Они состоят из белков и рРНК. Малая субъединица содержит одну молекулу рРНК и белки, большая — три молекулы рРНК и белки. Рибосомы могут либо свободно находиться в цитоплазме, либо прикрепляться к эндоплазматическому ретикулуму. На рибосомах происходит синтез белка. Белки, синтезируемые на рибосомах на поверхности эндоплазматического ретикулума, обычно поступают в его цистерны, а образовавшиеся на свободных рибосомах остаются в гиалоплазме.

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

Клеточный центр (центросома) обычно находится вблизи ядра, состоит из двух центриолей, располагающихся перпендикулярно друг к другу. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована девятью триплетами микротрубочек (9 + 0). Центриоли играют важную роль в делении клетки, образуя веретено деления.

Реснички, жгутики — органоиды движения, представляющие собой своеобразные выросты цитоплазмы клетки, покрытые плазматической мембраной. В основании ресничек и жгутиков лежат базальные тельца, служащие им опорой. Базальное тельце представляет собой цилиндр, образованный девятью триплетами микротрубочек (9 + 0). Базальные тельца способны восстанавливать реснички и жгутики после их потери. Остов реснички и жгутика также представляет собой цилиндр, по периметру которого располагаются девять парных микротрубочек, а в центре — две одиночные (9 + 2).

jbio.ru

Биология для студентов - 06. Цитоплазма как коллоидная система. Свойства цитоплазмы

Кинетика химических реакций в цитоплазме обусловливается сложным сочетанием факторов, среди которых структурные особенности цитоплазмы имеют большое значение. Белки цитоплазмы благодаря разнообразию их строения, химической природы, гетерополярности могут вступать в безграничное количество реакций с различными веществами, которые содержатся в цитоплазме или поступают извне. В результате этих реакций может измениться форма макромолекулы, что приведет к изменению ее химической активности. Таким образом, изменчивость свойств белков — важная особенность живого вещества.

Цитоплазма построена по коацерватному типу и представляет сложную коллоидную систему из белковых, углеводных и липидных соединений. В разработанной известным советским ученым А. И. Опариным теории о происхождении жизни на Земле большое значение придается выделению органических веществ, белоксодержащих комплексов в форме коацерватных капель из первичных водных растворов.

Белки относятся к гидрофильным коллоидам. Такими же свойствами обладают и другие соединения, входящие в состав цитоплазмы. Коллоидная природа цитоплазмы имеет существенное биологическое значение. Благодаря большому количеству мельчайших частиц в коллоидных системах развиваются огромные суммарные поверхности, которые играют чрезвычайно большую роль. Они могут служить для связывания, адсорбции разнообразнейших активных веществ, прежде всего — снижающих поверхностное натяжение. На мицеллах происходит связывание ферментов и других соединений, адсорбируются различные питательные вещества. Все это создает условия для различных химических реакций.

Кроме рассмотренных свойств, белки обладают способностью денатурироваться. При денатурации гидрофильные коллоиды — белки — становятся гидрофобными, теряют стойкость и вследствие этого легко коагулируют. Такая типичная денатурация происходит при нагревании белков. Денатурированные белки, т. е. утратившие свои естественные свойства (выпали в осадок), способны адсорбировать красители. По поглощению красителя можно определить начало денатурации, хотя внешне, белки могут казаться неизменными.

Белковые вещества как амфотерные соединения вследствие реакций с электролитами изменяют свой заряд, что отражается на состоянии коллоидной системы, а также на ее растворимости. С электролитами связаны величина и знак заряда биоколлоидов цитоплазмы, соотношение между процессами гидратации и дегидратации, коацервации и т. д.

Важную роль во всех этих процессах играет поверхность цитоплазмы: она является средой для осуществления процессов адсорбции и десорбции, что влияет на движение частиц, которое может иметь большую скорость, проходить одновременно в противоположных направлениях и влиять также на свойства самой цитоплазмы — вязкость, эластичность, проницаемость и др.

Особенности цитоплазмы не позволяют рассматривать ее как истинно золеобразную жидкость, поскольку она по упругости приближается к гелю. Явление взаимного превращения золя в гель наблюдается на протяжении всей жизнедеятельности клетки. На состояние цитоплазмы влияют концентрация водородных ионов, а также соотношение между содержанием одно-и двухвалентных катионов. В присутствии кальция коагуляция белков в цитоплазме происходит при более низкой температуре.

Свойства цитоплазмы обусловливаются сложностью многофазной, полидисперсной, коллоидной системы. Цитоплазма имеет три слоя:

внешний — плазмалемма,
внутренний — тонопласт,
лежащий между ними — мезоплазма.

Пограничные слои плазмалеммы и тонопласт вязкие и эластичные, а мезо-плазма более текучая и менее эластичная.

Межмицеллярные пространства в цитоплазме содержат, кроме воды, еще и липоиды, которые находятся в непрочной связи с некоторыми боковыми цепочками белковых веществ. Эти боковые цепочки заканчиваются одной или двумя гидрофобными группами Ch4, обладающими способностью присоединять к себе жиры. Кроме того, молекулы липоидных веществ имеют гидрофильные группы СООН, СОН, Nh3, которые определяют способность липоидов взаимодействовать с водой. Следовательно, гидрофобные группы молекул будут ориентированы в сторону плазмалеммы, а гидрофильные—мезоплазмы. Липиды способны снижать поверхностное натяжение жидкостей; согласно законам физической химии они концентрируются главным образом на поверхности.

Во взрослых клетках, которые имеют вакуоли, на внутренней поверхности цитоплазмы, граничащей с клеточным соком, также образуется обогащенный липидами внешний слой, аналогичный плазмалемме; одновременно содержащиеся в клеточном соке липиды скапливаются возле поверхности вакуоли, которая граничит с цитоплазмой. Поэтому тонопласт богаче липидами, чем мезоплазма. Структура цитоплазмы чрезвычайно подвижна, и имеющиеся в ней вещества непрерывно вступают во взаимодействие как друг с другом, так и с органическими веществами или минеральными солями, которые поступают в клетку или вырабатываются цитоплазмой. Так, под влиянием: сахара ее структура может из золя перейти в гель.

Таким образом, цитоплазма — это сложная гетерогенная коллоидная структура, которая включает большое количество различных компонентов. Дисперсной средой является комплексный гидрозоль с высоким содержанием белковых и других макромолекул, сахаров, неорганических солей, например, фосфатов. Важную роль играет вода, которая насыщает всю систему коллоидов цитоплазмы, образуя непрерывную фазу.

В живой цитоплазме постоянно происходят процессы новообразования и распада различных веществ, коагуляция коллоидов и их обратное превращение в золи, образование коацерватов, гелей и т.д. Эти процессы непосредственно зависят от состояния и свойств структур, из которых она состоит. Изменения протоплазменных структур под воздействием внешних условий имеют приспособительный характер.

Следовательно, цитоплазма — система многофазная, подвижная, динамичная; она закономерно изменяется под влиянием внутренних и внешних факторов.

В цитоплазме осуществляются метаболические циклы веществ и энергии, составляющие основу жизни растительного организма.

Физико-химические свойства цитоплазмы. Цитоплазма, представляющая собой основную массу протопласта (за вычетом ядра, митохондрии и пластид), имеет сложное строение, детали которого до сих пор еще не выяснены. Она состоит из большого количества высокомолекулярных веществ — биополимеров. Часть последних формирует особые структурные образования — мембраны, придающие цитоплазме значительную структурность. Цитоплазма проявляет свойства сравнительно вязкой жидкости, но одновременно и некоторые свойства твердого тела (эластичность). Структурную основу всей цитоплазмы, так называемый цитоскелет, составляют особые белки, способные преобразовывать химическую энергию в механическую работу.

Мембрана обладает способностью избирательно пропускать молекулы одних веществ и не пропускать молекулы других веществ, т. е. она обладает избирательной проницаемостью, и играет важную роль в жизнедеятельности. Цитоплазма имеет две пограничные мембраны. Одна из этих мембран, называемая плазма леммой, отграничивает цитоплазму от вакуоли. Тонопласт — наиболее устойчивая часть цитоплазмы; при гибели содержимого клетки он отмирает последним. Проницаемость цитоплазмы связана с активной жизнедеятельностью (дыханием) растения.

Одним из характерных свойств цитоплазмы является ее способность к движению. Движение цитоплазмы и находящихся в ней включений происходит как в постенном слое, так и в тяжах, связывающих ядро с цитоплазмой. Движение цитоплазмы играет большую роль в жизнедеятельности растительного организма, способствуя перемещению веществ из одной клетки в другую.

vseobiology.ru

Основные свойства цитоплазмы

Физико-химические свойства цитоплазмы. Цитоплазма, представляющая собой основную массу протопласта (за вычетом ядра, митохондрии и пластид), имеет сложное строение, детали которого до сих пор еще не выяснены. Она состоит из большого количества высокомолекулярных веществ — биополимеров. Часть последних формирует особые структурные образования — мембраны, придающие цитоплазме значительную структурность. Цитоплазма проявляет свойства сравнительно вязкой жидкости, но одновременно и некоторые свойства твердого тела (эластичность). Подобное сочетание свойств возможно благодаря тому, что молекулы биополимеров способны образовывать временные ассоциации различных размеров. Разрушение этих ассоциаций способствует проявлению жидкостных свойств, их восстановлению — проявлению свойств твердого тела.

Структурную основу всей цитоплазмы, так называемый цитоскелет, составляют особые белки, способные преобразовывать химическую энергию в механическую работу. Это — сократительные белки, подобные тем белкам, из которых построены мышцы животных. Благодаря пустой сети мембран внутри цитоплазмы образуется множество так называемых отделов. Тем самым создаются условия для пространственного разграничения различных биохимических процессов. Эти процессы могут протекать одновременно в разных частях цитоплазмы одной и той же клетки, не мешая друг другу.

Схема строения геля

Молекулы биополимеров — белков и липидов — в мембранах расположены в строго определенной последовательности.

Благодаря такому строению мембрана обладает способностью избирательно пропускать молекулы одних веществ и не пропускать молекулы других веществ, т. е. она обладает избирательной проницаемостью, и играет важную роль в жизнедеятельности.

Цитоплазма имеет две пограничные мембраны. Одна из этих мембран, называемая плазма леммой, отграничивает цитоплазму от вакуоли. Тонопласт — наиболее устойчивая часть цитоплазмы; при гибели содержимого клетки он отмирает последним.

Значительную роль в процессах структурообразования в цитоплазме играют ионы, а также молекулы низкомолекулярных соединений, обладающие полярными группами.

Схематическое изображение различных форм плазмолиза: 1 — выпуклая; 2 — вогнутая; 3, 4 — судорож

Поступление веществ в цитоплазму. Вещество, поступившее в цитоплазму, либо связывается самой цитоплазмой, либо поступает из нее в клеточный сок. Растворы солей или Сахаров высокой концентрации обычно не проникают в цитоплазму, а оттягивают из нее воду. При этом цитоплазма отходит от стенок клетки. Это явление получило название плазмолиза. При отхождении цитоплазмы от стенок клетки она образует вогнутую поверхность (вогнутый плазмолиз), которая затем через 15—30 мин переходит в выпуклую форму (выпуклый плазмолиз).

Своеобразную форму плазмолиза можно вызвать действием раствора роданистого калия (KCNS) на клетку чешуи лука. Анионы CNS проникают в клетку и вызывают набухание мезоплазмы, внутрь вакуоли они не проникают. Мезоплазма при этом становится хорошо заметной в виде колпачков на полюсах плазмолизированного протопласта. Отсюда данный тип плазмолиза получил название колпачкового плазмолиза.

Колпачковый плазмолиз обнаруживает первый тип проницаемости цитоплазмы, когда проникшее вещество связывается самой цитоплазмой и не поступает в вакуоль.

Другой тип проницаемости цитоплазмы связан с проникновением вещества в вакуоль. Далеко не все растворы вызывают долго длящийся плазмолиз. Если плазмолизировать протопласт клетки раствором мочевины или глицерина, то сначала наблюдается плазмолиз. Затем плазмолиз сравнительно быстро заканчивается. Мочевина и глицерин быстро проникают внутрь вакуоли, увеличивают концентрацию клеточного сока, который начинает поглощать воду из окружающего раствора. При этом цитоплазма вновь подходит к стенкам клетки. Это явление получило название деплазмолиза, и такой плазмолиз называется временным.

Колпачковый плазмолиз в растворе роданистого калия

Проникновение вещества в вакуоли клетки можно наблюдать на примере действия красителя метиленового синего (водный раствор 1:5000) на какое-нибудь водное растение, например элодею. Краситель скопляется внутри вакуолей, и очень часто в них даже образуется осадок из красителя, связанного с дубильными веществами вакуолей.

Проницаемость цитоплазмы связана с активной жизнедеятельностью (дыханием) растения. Поступление веществ (солей или, вернее, их катионов и анионов) в цитоплазму идет за счет обмена их на ионы, выходящие из клетки. Это происходит таким образом, что образованные в процессе дыхания Н+ и НСОз (ионы угольной кислоты) выделяются в окружающий раствор, а на их место в цитоплазму поступают ионы калия и натрия вместо ионов водорода, а на место иона НСОз— соответственные анионы.

Не всегда вещества проникают в цитоплазму за счет ее активной жизнедеятельности. Дело в том, что поверхностные слои цитоплазмы богаты липидами, которые не образуют сплошной пленки на поверхности цитоплазмы, а чередуются с молекулами белков или вкраплены в белковый остов поверхностных слоев, т. е. на поверхности цитоплазмы образуется своеобразная мозаика из участков белков и липидов. Растворимые в липидах вещества (спирт, эфир, хлороформ и др.) очень легко проникают в цитоплазму.

Вода и соли, нерастворимые в липидах, проникают в цитоплазму через белковые слои.

Проницаемость цитоплазмы не остается постоянной в течение жизни растения, а меняется с возрастом, а также увеличивается при повышении температуры и интенсивности освещения.

Движение цитоплазмы. Одним из характерных свойств цитоплазмы является ее способность к движению. Движение цитоплазмы и находящихся в ней включений происходит как в постенном слое, так и в тяжах, связывающих ядро с цитоплазмой.

Скорость перемещения цитоплазмы в эпидермисе чешуи лука составляет примерно 5—7 м/с. На скорость движения Цитоплазмы влияют температура, свет и другие факторы. В одном из опытов движение цитоплазмы в клетках водного растения валлиснерии начиналось при температуре 1,25°С, шло с наибольшей интенсивностью при 38,5°С и останавливалось при 45°С.

Движение цитоплазмы играет большую роль в жизнедеятельности растительного организма, способствуя перемещению веществ из одной клетки в другую.

Вязкость — одно из важнейших свойств цитоплазмы. Она очень сильно колеблется в зависимости от вида растения, а также от фаз его развития. У некоторых растений вязкость цитоплазмы немного превышает вязкость воды, а у других достигает вязкости глицерина, превосходящего в этом отношении воду в 87 раз. Вязкость цитоплазмы тесно связана с обменом веществ: чем выше вязкость, тем обычно менее интенсивен обмен. У созревших семян цитоплазма переходит в студенистое состояние — гель. Высокая вязкость цитоплазмы способствует увеличению устойчивости растений к повышенной температуре.

Сравнительное определение вязкости цитоплазмы производят по времени перехода вогнутого плазмолиза в выпуклый.

Насколько тесно связана вязкость цитоплазмы с температурой коагуляции белков, видно на примере озимой ржи. Вязкость цитоплазмы в различных органах ржи неодинакова. В тех органах, где она выше, белки цитоплазмы свертываются при более высокой температуре.

ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ

Помимо цитоплазмы, в световом микроскопе можно наблюдать и другие составные части, получившие название органоидов клетки. К ним относятся ядро, пластиды, митохондрии.

Крупные органоиды (ядро, пластиды) хорошо видны в световом микроскопе, другие органоиды (митохондрии, рыбосомы) и структурные элементы цитоплазмы (аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть) только лишь в электронном микроскопе.

Ядро является обязательной составной частью любой растительной и животной клетки. Оно имеет обычно округлую или слегка вытянутую форму. Абсолютные размеры ядра не превышают 7—8 мкм. Ядро состоит из ядерной плазмы (кариоплазмы), ядрышка, ядерной оболочки, отграничивающей ядро от окружающей цитоплазмы. Кариоплазма содержит твердую часть — хроматин и жидкую — ядерный сок. Хроматин — это сложное образование, в состав которого входят нуклеопротеиды, т. е. соединения белков с нуклеиновыми кислотами. В ядре содержится дезоксирибонуклеиновая кислота, ДНК, а в ядрышке — рибонуклеиновая кислота — РНК.

Лейкопласты в эпидермисе листьев традесканции: 1— лейкопласты; 2—ядро; 3— оболочка

Ядро играет огромную роль в жизни клеток. При делении клеток (митозе) из хроматина ядра образуются хромосомы, которые являются носителями наследственности. Число хромосом строго определенно для каждого отдельного вида растений и животных. Ядро имеет большое значение и в неделящейся клетке. О роли ядра можно судить по изучению физиологии безъядерных клеток. В 1890 г. И.И. Герасимов, действуя на делящуюся клетку водоросли спирогиры низкой температурой, или эфиром, получал безъядерные клетки и клетки, содержащие двойное количество ядерного вещества. Безъядерные клетки хотя и продолжали некоторое время жить, но переставали расти, обмен веществ в них шел ненормально. Образовавшийся в процессе фотосинтеза крахмал не претерпевал дальнейших превращений, и клетки им переполнялись.

Отделенная от ядра цитоплазма сравнительно быстро погибает из-за нарушения обмена веществ. Изолированное от цитоплазмы ядро также не может существовать. Жизнеспособными являются только клетки, содержащие цитоплазму и ядро. Пластиды. Пластидами называются особые органоиды в клетке. К ним относят бесцветные лейкопласты, зеленые хлоропласты и оранжевые хромопласты. Все виды пластид могут возникать из бесцветных пропластид. Окраска пластид обусловлена особыми пигментами (красящими веществами): в хлоропластах — зеленым хлорофилле м, а в хромопластах — оранжевым каротином.

mirznanii.com

Сведения об образовательной организации

Полезные ссылки

Безопасность

Противодействие коррупции

Доступная среда

Карта сайта

НСОКО

06. Цитоплазма как коллоидная система. Свойства цитоплазмы. Цитоплазма растений

Цитоплазма растительной клетки

Цитоплазма растительной клетки

Что такое цитоплазма? Структура, состав и свойства цитоплазмы

Структурные единицы всех тканей и органов клетки. Два типа их структурной организации

Эукариотическая клетка: цитоплазма. Ее состав и функции

Есть ли отличия в цитоплазме растительной и животной клеток?

Гиалоплазма в эукариотической клетке

Органические и неорганические вещества в коллоидном растворе клетки

Свойства коллоидного раствора в клетке

Особенности клеточного размножения

Понятие цитоплазматической мембраны

Органоиды в составе цитоплазмы. Эндоплазматическая сеть и рибосомы

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

Лимфоциты - важнейшие клетки иммунной системы

Описание цитоплазмы в растительной и животной клетке — журнал "Рутвет"

Особенности строения цитоплазмы животной клетки

Особенности цитоплазмы растительной клетки

Характерные отличия между клетками

Похожие признаки растительных и животных организмов

Цитоплазма клетки

Строение цитоплазмы

Одномембранные органоиды клетки

Двумембранные органоиды клетки

Немембранные органоиды

Биология для студентов - 06. Цитоплазма как коллоидная система. Свойства цитоплазмы

Основные свойства цитоплазмы

Смотрите также