Строение и функции цитоплазмы живой клетки

Цитоплазма — полужидкая среда внутри клетки. Она заполняет всё внутриклеточное пространство, за исключением ядра и вакуолей. В состав цитоплазмы живой клетки входит множество других элементов. Они обеспечивают метаболические процессы и отвечают за поддержание клеточной жизнедеятельности.

Оглавление:

• Определение понятия
• Структура и элементы
• Основные функции
• Процесс циклоза

Определение понятия

В биологии существует понятие «протоплазма». Так называется внутриклеточное пространство вместе с ядром. Под цитоплазмой подразумевается внеядерная часть клетки. В этом гелеобразном веществе расположены все остальные клеточные структуры. Оно отделено от окружающей среды плазматической мембраной и является частью протоплазмы.

Если рассмотреть цитоплазму под микроскопом при большом увеличении, то можно заметить, что она неоднородна. Одна её часть расположена вблизи ядра и отличается текучей структурой. Она называется эндоплазмой. Другая — прилегает к мембране и имеет более плотную консистенцию. Эту часть цитоплазмы биологи называют эктоплазмой. Она связывает клетку с окружающей средой.

Чтобы понять, какова роль цитоплазмы в жизнедеятельности клетки, нужно знать строение этой структуры. Внутренняя клеточная среда состоит из разных элементов, каждый из которых выполняет свою функцию.

Структура и элементы

Цитоплазма представляет собой полужидкое, вязкое вещество. Большей частью она состоит из воды с частицами белков, минеральных солей и аминокислот. В её структуре можно выделить следующие элементы:

• гиалоплазму;
• органеллы;
• непостоянные включения.

Гиалоплазма — это постоянная жидкая часть цитоплазмы. Органеллы и включения подвержены изменениям и непостоянны.

Особенность цитоплазмы заключается в том, что она способна менять свою структуру в зависимости от внешних условий. Обычно она пребывает в полужидком состоянии и похожа по консистенции на гель. Но под воздействием радиации, химических веществ или изменения температуры цитоплазма может становиться более жидкой. Такое состояние называется золь.

Гиалоплазма: жидкая часть

Гиалоплазма — это жидкая часть клеточного содержимого. Она представляет собой смесь воды, ферментов, протеинов, сахаров, жирных кислот и других химических соединений. Её иначе называют внутриклеточной жидкостью.

От химического состава и свойств гиалоплазмы зависит функциональное состояние всех клеточных структур. Если рассмотреть эту жидкость под микроскопом, то в ней можно обнаружить трёхмерное образование, состоящее из нитей белков. Внешне оно похоже на объёмную сеть. Эту структуру называют микротрабекулами или микротрабекулярной решёткой.

Микротрабекулы составляют клеточный каркас, к которому прикреплены все остальные органеллы. Но это не единственная их функция. Микротрабекулярная решётка обеспечивает транспортировку ферментов и помогает снабжать разные клеточные структуры необходимыми веществами.

Органеллы: мембранные и немембранные

Органеллы — это компоненты, без которых клетка не может существовать. Они представляют собой сложные структуры, выполняющие важные функции. Чтобы понять, что делают эти элементы, нужно знать их разновидности и особенности строения. В биологии принято выделять следующие типы органелл:

• мембранные;
• немембранные.

Мембранные элементы похожи на замкнутые полости, которые делят внутриклеточное пространство на отсеки. Они отграничены от гиалоплазмы оболочкой, состоящей из белков и жиров. Эти органеллы подразделяются на одномембранные и двухмембранные.

К одномембранным органеллам относят комплекс Гольджи, лизосомы, эндоплазматический ретикулум. Они необходимы для производства и транспортировки белковых и небелковых веществ, а также вывода секреторных продуктов за пределы клеточной оболочки. Все одномембранные структуры взаимосвязаны между собой и образуют единую систему.

Двухмембранные органеллы — это пластиды (у растений) и митохондрии. Эти структуры устроены сложно. Они отделены от клеточного содержимого двухслойной оболочкой. Двухмембранные элементы содержат комплексы специальных ферментов. Эти вещества участвуют в окислительных реакциях, сопровождающихся высвобождением энергии.

К немембранным органеллам относят микрофиламенты, микротрубочки и микрофибриллы. Вместе они образуют внутриклеточную опорно-двигательную систему или цитоскелет.

Микротрубочки состоят из белкового вещества — тубулина. Его молекулы соединяются между собой и образуют цепочку. Эти структуры необходимы бактериальным и растительным клеткам для построения оболочки. При воздействии неблагоприятных внешних факторов процесс образования микротрубочек нарушается. Они становятся короче из-за изменения свойств тубулина.

Микрофиламенты состоят из двух видов белков — актина и миозина. Они расположены преимущественно в эндоплазме. Эти органеллы не только служат в качестве каркаса, но и обеспечивают движение клетки.

Микрофибриллы — это образования в виде пучков. Они разбросаны по всему содержимому клетки. Эти органеллы выполняют преимущественно опорно-скелетную функцию.

Непостоянные включения

Непостоянные включения относятся к необязательным компонентам цитоплазмы. Это продукты внутриклеточного обмена веществ. Их количество зависит от интенсивности и особенностей метаболизма. Включения подразделяют на следующие группы:

• трофические;
• пигментные;
• секреторные;
• экскреторные.

Трофические включения — это внутриклеточные запасы питательных веществ. Среди них преобладают жиры и углеводы. Белковые вещества встречаются гораздо реже.

Пигментные включения наблюдаются лишь в некоторых видах клеток. Они придают тканям определённый цвет.

Секреторные элементы откладываются только в клетках различных желёз. Это естественный продукт железистых органов.

Экскреторные включения относятся к продуктам клеточной жизнедеятельности. Впоследствии они полностью выводятся за пределы клетки, благодаря работе одномембранных органелл.

Основные функции

Цитоплазма имеет большое значение для жизнедеятельности клетки. Именно здесь проходят все процессы клеточного обмена веществ, кроме образования нуклеиновых кислот, которые синтезируются в ядре. Кроме этого, цитоплазма выполняет следующий ряд функций:

• заполняет внутриклеточную полость;
• связывает между собой все компоненты клетки;
• служит средой для внутриклеточных физико-химических реакций;
• обеспечивает передачу веществ между органоидами;
• поддерживает внутриклеточное давление;
• обеспечивает стабильность внутренней среды клетки.

Чтобы понять, какую роль играет цитоплазма, необходимо определить и разновидность клетки. Функции этой структуры будут отличаться для разных организмов. Например, цитоплазма растительной клетки содержит особые органеллы — пластиды. Они необходимы растениям для фотосинтеза и создания запасов крахмала.

Цитоплазма животной клетки участвует в процессе гликолиза. Так называется окисление глюкозы ферментами, при котором высвобождается энергия.

Процесс циклоза

Цитоплазма пребывает в постоянном движении, которое называется циклозом. Благодаря этому процессу, в клетке происходит метаболизм, а синтезированные вещества поступают в органеллы. Характер циклоза может быть разным: струйчатым, колебательным или круговым.

Биологи наблюдали за перемещением цитоплазмы и вакуолей в крупных клетках. Установлено, что двигательные процессы обеспечивают микротрубочки и микрофиламенты. Эти немембранные органеллы приводятся в действие синтезированными молекулами АТФ.

Движение цитоплазмы — это важный показатель клеточной жизнедеятельности. По нему можно судить об активности и выживаемости клетки. Двигательные процессы могут ускоряться или замедляться под воздействием внешних факторов.