Цитоплазму называют внутренней средой организма, потому что она постоянно перемещается и приводит в движение все клеточные компоненты. В цитоплазме постоянно идут обменные процессы, содержатся все органические и не органические вещества.

Строение

Цитоплазма состоит из постоянной жидкой части – гиалоплазмы и элементов, которые меняются – органелл и включений.

Строение и функции цитоплазмы

Органеллы цитоплазмы делятся на мембранные и немембранные, последние в свою очередь могут быть двухмембранные и одномембранные.

  1. Немембранные органеллы: рибосомы, вакуоли, центросома, жгутики.
  2. Двухмембранные органеллы: митохондрии, пластиды, ядро.
  3. Одномембранные органеллы: аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли эндоплазматический ретикулум.

Также к компонентам цитоплазмы относятся клеточные включения, представлены в виде липидных капель или гранул гликогена.

Основные признаки цитоплазмы:


  • Бесцветная;
  • эластичная;
  • слизисто-вязкая;
  • структурированная;
  • подвижная.

Жидкая часть цитоплазмы по своему химическому составу отличается в клетках разной специализации. Основное вещество – вода от 70% до 90%, также в состав входят протеины, углеводы, фосфолипиды, микроэлементы, соли.

Кислотно-щелочное равновесие поддерживается на уровне 7,1–8,5pH (слабощелочное).

Цитоплазма, при изучении на большом увеличении микроскопа, не является однородной средой. Различают две части – одна находится на периферии в области плазмолеммы (эктоплазма), другая – возле ядра (эндоплазма).

Эктоплазма служит связующим звеном с окружающей средой, межклеточной жидкостью и соседними клетками. Эндоплазма – это место расположения всех органелл.

В структуре цитоплазмы выделяют особые элементы – микротрубочки и микрофиламенты.

Микротрубочки – немембранные органоиды, необходимые для перемещения органелл внутри клетки и образования цитоскелета. Глобулярный белок тубулин – основное строительное вещество для микротрубочек. Одна молекула тубулина в диаметре не превышает 5нм. При этом молекулы способны объединятся друг с другом, вместе образуя цепочку. 13 таких цепочек формируют микротрубочку диаметром 25нм.


Молекулы тубулина находятся в постоянном движении для формирования микротрубочек, если на клетку воздействуют неблагоприятные факторы, процесс нарушается. Микротрубочки укорачиваются или вовсе денатурируются. Эти элементы цитоплазмы очень важны в жизни растительных и бактериальных клеток, так как принимают участие в строении их оболочек.

Микротрубочки и микрофиламенты
Микротрубочки и микрофиламенты

Микрофиламенты – это субмикроскопические немембранные органеллы, которые образуют цитоскелет. Также входят в состав сократительного аппарата клетки. Микрофиламенты состоят из двух видов белка – актина и миозина. Актиновые волокна тонкие до 5нм в диаметре, а миозиновые толстые – до 25нм. Микрофиламенты в основном сосредоточены в эктоплазме. Существуют также специфические филаменты, которые характерны для конкретного вида клеток.

Микротрубочки и микрофиламенты вместе образуют цитоскелет клетки, который обеспечивает взаимосвязь всех органелл и внутриклеточный метаболизм.

iv>

В цитоплазме также выделяют высокомолекулярные биополимеры. Они объединяются в мембранные комплексы, которые пронизывают все внутреннее пространство клетки, предопределяют месторасположение органелл, отграничивают цитоплазму от клеточной стенки.

Особенности строения цитоплазмы заключаются в способности изменять свою внутреннюю среду. Она может пребывать в двух состояниях: полужидком (золь) и вязком (гель). Так, в зависимости от влияния внешних факторов (температура, радиация, химические растворы), цитоплазма переходит из одного состояния в другое.

Функции

  • Наполняет внутриклеточное пространство;
  • связывает между собой все структурные элементы клетки;
  • транспортирует синтезированные вещества между органоидами и за пределы клетки;
  • устанавливает месторасположение органелл;
  • является средой для физико-химических реакций;
  • отвечает за клеточный тургор, постоянство внутренней среды клетки.

Функции цитоплазмы в клетке зависят также от вида самой клетки: растительная она, животная, эукариотическая или прокариотическая. Но во всех живых клетках в цитоплазме происходит важное физиологическое явление – гликолиз. Процесс окисления глюкозы, который осуществляется в аэробных условиях и заканчивается высвобождением энергии.

Движение цитоплазмы


Цитоплазма находится в постоянном движении, эта характеристика имеет огромное значение в жизни клетки. Благодаря движению возможны метаболические процессы внутри клетки и распределение синтезированных элементов между органеллами.

Биологи наблюдали движение цитоплазмы в больших клетках, при этом следя за перемещением вакуоль. За движение цитоплазмы отвечают микрофиламенты и микротрубочки, которые приводятся в действие при наличии молекул АТФ.

Движение цитоплазмы показывает, насколько активны клетки и способны к выживанию. Этот процесс зависим от внешних воздействий, поэтому малейшие изменения окружающих факторов приостанавливают или ускоряют его.

Роль цитоплазмы в биосинтезе белка. Биосинтез белка осуществляется при участии рибосом, они же непосредственно находятся в цитоплазме или на гранулярной ЭПС. Также через ядерные поры в цитоплазму поступает иРНК, которая несет информацию, скопированную с ДНК. В экзоплазме содержатся необходимые аминокислоты для синтеза белка и ферменты, катализирующие эти реакции.

Источник: animals-world.ru

Мембранные органеллы

Митохондрии

Митохондрии — микроскопические мембранные органеллы общего назначения.

¨Размеры — толщина 0,5мкм, длина от 1 до 10мкм.

¨Форма — овальная, вытянутая, неправильная.

¨Строение — митохондрия ограничена двумя мембранами толщиной около 7нм:

1) Наружной гладкой митохондриальной мембраной (membrana mitochondrialis externa), которая отграничивает митохондрию от гиалоплазмы. Она имеет равные контуры, замкнута таким образом, что представляет мешок.

>
  1. Внутренней митохондриальной мембраной (memrana mitochondrialis interna), которая образует выросты, складки (кристы) внутрь митохондрии и ограничивает внутреннее содержание митохондрии — матрикс. Внутренняя часть митохондрии заполнена электронно-плотным веществом, которое носит название матрикс.

Матрикс имеет тонкозернистое строение и содержит тонкие нити толщиной 2-3 нм и гранулы размером около 15-20 нм. Нити представляют собой молекулы ДНК, а мелкие гранулы — митохондриальные рибосомы.

¨Функции митохондрий

1. Синтез и накопление энергии в виде АТФ, происходит в результате процессов окисления органических субстратов и фосфорилирования АТФ. Эти реакции протекают при участии ферментов цикла трикарбоновых кислот, локализованных в матриксе. Мембраны крист имеют системы дальнейшего транспорта электронов и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования (фосфорилирование АДФ в АТФ).

2. Синтез белка. Митохондрии в своем матриксе имеют автономную систему синтеза белка. Это единственные органеллы, которые имеют молекулы собственной ДНК, свободной от гистоновых белков. В матриксе митохондрий также происходит образование рибосом, которые синтезируют ряд белков, некодируемых ядром и используемых для по строения собственных ферментных систем.


3. Регуляция водного обмена .

Лизосомы

Лизосомы (lisosomae) — субмикроскопические мембранные органеллы общего назначения.

¨Размеры — 0,2-0,4 мкм

¨Форма — овальная, мелкая, шаровидная.

¨Строение — лизосомы имеют в своем составе протеолитические ферменты (известно более 60), которые способны расщеплять различные биополимеры. Ферменты располагаются замкнутом мембранном мешочке, который предупреждает их попадание в гиалоплазму.

Среди лизосом различают четыре типа:

  1. Первичные лизосомы;

  2. Вторичные (гетерофагосомы, фаголизосомы);

  3. Аутофагосомы

  4. Остаточные тельца.

Первичные лизосомы — это мелкие мембранные пузырьки размером 0,2-0,5 мкм, заполненные неструктурированным веществом, содержащим гидролитические ферменты в неактивном состоянии (маркерный — кислая фосфотаза).

Вторичные лизосомы (гетерофагосомы) или внутриклеточные пищеварительные вакуоли, которые формируются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными вакуолями. Ферменты первичной лизосомы начинают контактировать с биополимерами, и расщепляют их до мономеров. Последние транспортируются через мембрану в гиалоплазму, где происходит их реутилизация, то есть включение в различные обменные процессы.


Аутофагосомы (аутолизосомы) – постоянно встречаются в клетках простейших, растений и животных. По совей морфологии их относят к вторичным лизосомам, но с тем различием, что в составе этих вакуолей встречаются фрагменты или даже целые цитоплазматические структуры, такие, как митохондрии, пластиды, рибосомы, гранулы гликогена.

Остаточные тельца (телолизосома, corpusculum residuale) — представляют собой окруженные биологической мембраной нерасщепленные остатки, содержат небольшое количество гидролитических ферментов, в них происходит уплотнение содержимого, его перестройка. Часто в остаточных тельцах происходит вторичная структуризация не переваренных липидов и последние образуют слоистые структуры. Там же наблюдается отложение пигментных веществ — пигмент старения, содержащий липофусцин.

¨Функция — переваривание биогенных макромолекул, модификация продуктов синтезируемых клеткой с помощью гидролаз.

Источник: StudFiles.net

Немембранные органеллы

С цитоскелетом связан клеточный центр (центросома), трехмерная модель которого показана на иллюстрации выше. Основными составляющими его являются две центриоли (короткие цилиндры из микротрубочек), расположенные под прямым углом друг к другу. Центросома размещается вблизи ядра, является центром организации микротрубочек цитоскелета и играет важную роль в делении клеток.


К немембранным органеллам относятся структуры, обеспечивающие движение клеток. Кроме упоминавшегося выше амебоидного типа, другие типы движения обеспечиваются специализированными структурами — жгутиками и ресничками, встроенными в плазмолемму и клеточную стенку (если она есть). Эти органеллы построены из микротрубочек, которые, изменяя свою структуру, осуществляют круговые движения. Они сходны по строению, но по сравнению с ресничками жгутики длиннее, а количество их — меньше.

Органеллы движения свойственны многим одноклеточным организмам, а также бывают в некоторых клетках многоклеточного организма (вспомните, какие организмы или клетки организма человека имеют жгутики или реснички). К немембранным органеллам также относятся рибосомы. Это небольшие тельца, состоящие из двух субъединиц. В состав этих органелл входят специальные рибосомные белки и рибосомальная РНК (рРНК). Рибосомы участвуют в синтезе белков.

Одномембранные органеллы

К одномембранным органеллам относятся эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы и вакуоли.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум — это совокупность мембранных трубочек и канальцев, пронизывающих цитоплазму. Различают гладкую (агранулярного типа) и шероховатую (гранулярную) ЭПС.


Гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть
Гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть

К мембранам шероховатой ЭПС с цитоплазматического стороны могут прикрепляться рибосомы, синтезирующие в полость трубочек белковые молекулы. Основной функцией этого типа ЭПС является участие в синтезе белков и транспортировки синтезированных веществ в мембранных пузырьках в комплекс Гольджи. Гладкая ЭПС обеспечивает синтез липидов, в частности стероидных веществ, обезвреживание некоторых токсичных веществ и депонирование ионов кальция. Последнее является важным для функционирования мышечных клеток.

Комплекс Гольджи (или аппарат Гольджи) — это сетчатое образование, является совокупностью плоских мембранных цистерн (мешочков), расположенных вблизи клеточного ядра. Комплекс Гольджи функционально соединен с ЭПС: мембранные пузырьки, отсоединяясь от цистерн ЭПС, транспортируют синтезированные белки в комплекс Гольджи. Последний осуществляет преобразование белковых молекул (образование гликопротеинов, липопротеинов и т.д.) и пакует их в мембранные пузырьки соответствии с функциональным назначением. Белки, экспортируемые из клетки (например, ферменты или гормоны) или же перемещаемые внутрь плазматической мембраны, размещаются в секреторных пузырьках. Ферменты, осуществляющие внутриклеточное пищеварение, пакуются в лизосомы, которые здесь образуются. В этой органелле также синтезируются полисахариды.

Комплекс Гольджи
Комплекс Гольджи

Лизосомы — мембранные органеллы в виде пузырьков, внутри которых содержатся ферменты, расщепляющие полимерные органические соединения в мономерные. Лизосомы разрушают компоненты чужеродных клеток, поглощенных в процессе фагоцитоза, а также отработанные «старые» клеточные компоненты. Последний процесс называется автофагией («самопоеданием»), и нарушение его приводит к развитию ряда заболеваний. Формируются лизосомы комплексом Гольджи.

Пероксисомы — мембранные органеллы в виде пузырьков, содержащих ферменты, в частности те, которые обеспечивают преобразование жиров или расщепления токсичного для клетки пероксида водорода до кислорода и воды.

Вакуоли — это большие мембранные полости, заполненные жидким содержимым. В зависимости от их строения и функций выделяют несколько типов таких органелл. Растительные клетки содержат большие клеточные вакуоли, внутреннее содержимое которых называется клеточным соком. Они участвуют в регуляции тургора, могут содержать пигменты, предоставляя частям растений окраску, хранить продукты обмена веществ. Пресноводные одноклеточные организмы содержат сократительные вакуоли, функция которых — выведение из клеток избыточной воды. Расщепление питательных веществ внутри некоторых клеток происходит в пищеварительных вакуолях, которые формируются с участием лизосом.

Двумембранные органеллы

Митохондрии — это органеллы овальной формы, содержащие две мембраны — внешнюю и внутреннюю. Внутренняя мембрана имеет многочисленные складки — кристы. Они необходимы для увеличения ее поверхности. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, называется митохондриальным матриксом. В митохондриях происходят основные процессы, которые обеспечивают клетку энергией и синтезируют молекулы АТФ. Клетки, в которых процессы жизнедеятельности происходят интенсивно (например, в скелетных мышцах), имеют большее количество митохондрий.

Строение митохондрии
Строение митохондрии

 

Пластиды — это двумембранные органеллы, присущие только растениям и некоторым одноклеточным организмам. Различают несколько типов пластид, имеющих свои особенности строения и функций. Наиболее распространенными являются хлоропласты — органеллы зеленого цвета, которые осуществляют фотосинтез. Внутри хлоропластов расположены плоские мембранные мешочки — тилакоиды. Именно с ними связаны основные реакции фотосинтеза. Бесцветные пластиды — лейкопласты обеспечивают запасания питательных веществ — крахмала, жиров и белков. А пластиды, окрашенные в цвета желто-красной части спектра, — хромопласты, которые определяют окраску лепестков, плодов, листьев и других частей растений.

Строение хлоропласта
Строение хлоропласта

Митохондрии и пластиды имеют общие особенности. Эти органеллы кроме двух-мембранной стенки содержат собственную наследственную информацию — кольцевую молекулу ДНК, а также аппарат синтеза белков (рибосомы, РНК). Однако для работы митохондрий и пластид необходимы некоторые белки, информация о которых содержится в ядерной ДНК. Митохондрии и пластиды не возникают из других мембранных структур клетки, а размножаются делением.

Источник: www.polnaja-jenciklopedija.ru

Органеллы — это постоянные высокодифференцированные участки цитоплазмы.
Включения — это НЕпостоянные участки цитоплазмы.
 

  1. По морфологии органеллы классифицируются на 2 группы:

А) мембранного типа (они содержат 1 или 2 биомембраны);
Б) НЕмембранного типа (не содержат биомембрану)

  1. Органеллы с одной мембраной:

                                      — лизосомы
                                                — гранулярная эндоплазматическая сеть (гр ЭПС)
                                                            — агранулярная эндоплазматическая сеть (а ЭПС)
                                                                       -комплекс Гольджи (пластинчатый комплекс)
                                                                                     — пероксисомы

  1. Двухмембранные органеллы: только митохондрии.
  2. НЕмембранные органеллы:

                                             — рибосомы
                                                          — центриоли
                                                                      — микротрубочки

  1. Если округлое тельце окружено одной мембраной, а под ней — 40 литических ферментов (гидролаз) – это первичная лизосома. Когда она сливается с захваченными путем фагоцитоза веществами, то образуется вторичная лизосома под названием гетерофагосома. Функции: а) внутриклеточное пищеварение; б) самопереваривание (аутолизис) клетки.
  2. Если к одной мембране прикреплены рибосомы – это гр. ЭПС. Функция – биосинтез белка из аминокислот.
  3.  Если одна мембрана формирует расширения (цистерны) – это, а ЭПС. Функции-а) биосинтез полисахарида гликогена, б) биосинтез липидов, в)детоксикация.
  4. Если мембрана образует стопку уплощенных мешочков и секреторные пузырьки – это комплекс Гольджи. Функции – а) секреция (экзоцитоз), б) формирование первичных лизосом.
  5. Если округлое тельце окружено одной мембраной, а внутри есть фермент каталаза – это пероксисома. Функция – расщепление токсичной перекиси водорода.
  6.  Рибосома состоит из 2-ух округлых телец: большой субъединицы и малой субъединицы. Они синтезируются в ядрышке. Функция- биосинтез белка.
  7. Центриоль имеет форму цилиндра. Его стенка состоит из 9-ти триплетов микротрубочек (формула 9х3). Функция — из этих микротрубочек формируются нити веретена деления в профазу.
  8. Микротрубочки имеют форму тонкого цилиндра толщиной 25 нм и состоят из белка тубулина. Они выполняют функцию цитоскелета.
  9. Органеллы, которые есть НЕ во всех тканях называются органеллами специального значения. К ним относятся: а) реснички, б) жгутики, в) миофибриллы.

И ресничка и жгутик – это выросты плазмолеммы, а внутри они имеют аксонему (осевую нить). Аксонема состоит из 9-ти периферических пар микротрубочек, плюс в центре есть еще одна пара (формула 9х2+2). Функция — с помощью сократительного белка динеина реснички и жгутики обладают колебательным движением.

  1. Временное накопление в цитоплазме капель липидов или гликогена относится к трофическим включениям. Временное накопление в цитоплазме гранул ферментов или гормонов, подлежащих выведению из клетки, относится к секреторным включениям. Накопление в цитоплазме окрашенных веществ (т.е. пигментов) относится к пигментным включениям (напр., коричневый пигмент меланин в клетках кожи).

Источник: www.ma.cfuv.ru