Структурата на цитоплазмата. Характеристики на структурата, свойствата и функциите на цитоплазмата

1. Прокариоти и еукариоти
2. Цитоплазма. биологични мембрани.
3. Видове клетъчно хранене.
4. немембранни органели.

1. Еукариоти и прокариоти.

Еукариотните клетки, характеризиращи се с разнообразие и сложност на структурата, имат общи черти. Всяка клетка се състои от две важни, неразривно свързани части - цитоплазма и ядро, както и мембрана, която ограничава клетката.

Прокариотните клетки, които включват бактерии, за разлика от еукариотите, имат относително проста структура. Прокариотната клетка няма организирано ядро; тя съдържа само една хромозома, която не е отделена от останалата част на клетката с мембрана, а лежи директно в цитоплазмата. Той обаче съдържа и цялата наследствена информация на една бактериална клетка.

Цитоплазмата на прокариотите в сравнение с цитоплазмата на еукариотните клетки е много по-бедна по отношение на състава на структурите. Има множество по-малки рибозоми, отколкото в еукариотните клетки. Функционалната роля на митохондриите и хлоропластите в прокариотните клетки се изпълнява от специални, доста просто организирани мембранни гънки.

Прокариотните клетки, подобно на еукариотните клетки, са покрити с плазмена мембрана, върху която има клетъчна мембрана или лигавична капсула. Въпреки относителната си простота, прокариотите са типични независими клетки. Сравнителна характеристика на еукариотните клетки. Различните еукариотни клетки са структурно подобни. Но наред с приликите между клетките на организмите от различни царства на живата природа има забележими разлики. Те засягат както структурни, така и биохимични характеристики.

Растителната клетка се характеризира с наличието на различни пластиди, голяма централна вакуола, която понякога избутва ядрото към периферията, и клетъчна стена, разположена извън плазмената мембрана, състояща се от целулоза. В клетките на висшите растения няма центриол в клетъчния център, който се среща само при водораслите. Резервният хранителен въглехидрат в растителните клетки е нишесте.

Сравнителна характеристика на прокариоти и еукариоти

знаци	прокариоти	еукариоти
ядрена обвивка	Не	Има
ДНК	Затворен в пръстен (условно наречен танк- ериална хромозома)	Ядрената ДНК е линейна структура и се намира в хромозомите
Хромозоми	Не	Има
Митоза	Не	Има
Мейоза	Не	Има
Гамети	Не	Има
Митохондриите	Не	Има
Пластиди в автотрофите	Не	Има
начин на хранене	адсорбция през клетъчната мембрана	Фагоцитоза и пиноцитоза
Храносмилателни вакуоли	Не	Има
Камшичета	Има	Има

В клетките на представители на царството на гъбите клетъчната стена обикновено се състои от хитин - веществото, от което е изграден външният скелет на членестоноги и животни. Има централна вакуола, няма пластиди. Само някои гъби имат центриол в клетъчния център. Въглехидратът за съхранение в гъбичните клетки е гликоген.

В животинските клетки няма плътна клетъчна стена, няма пластиди. В животинската клетка няма централна вакуола. Центриолът е характерен за клетъчния център на животинските клетки. Гликогенът също е резервен въглехидрат в животинските клетки.

прокариоти

Това са всички бактерии, цианобактерии или синьо-зелени, както и архебактерии. Аналогът на ядрото при прокариотите е структура, състояща се от ДНК, имаща формата на пръстен и потопена в цитоплазмата. ДНК не е свързана с хистони, така че всички гени, които изграждат хромозомите на прокариотите, работят, т.е. информацията непрекъснато се чете от тях. Прокариотната клетка е заобиколена от мембрана, отделяща цитоплазмата от клетъчната стена (при бактериите, цианид). Клетъчните стени при прокариотите имат особена структура, която се различава от тази на еукариотите. Много прокариоти имат гликопептид и муреин в клетъчните си стени. В цитоплазмата има малко мембрани; те представляват инвагинация на външната цитоплазмена мембрана. Няма органели: митохондрии, хлоропласти, центриоли, апарат на Голджи. Синтезът на протеини се осъществява от рибозоми, по-малки от тези на еукариотите. Всички ензими, които осигуряват жизненоважни процеси, са дифузно диспергирани в цитоплазмата или прикрепени към вътрешната повърхност на цитоплазмената мембрана.

Нуклеоид(лат. nucleus - ядро ​​и гръцки eidos - изглед) - ДНК-съдържаща зона на прокариотна клетка. Понякога нуклеоидът се нарича бактериална хромозома.

2. Цитоплазма- вътрешната клетъчна среда, която изгражда цялото съдържание на клетката. Течна фаза на цитоплазмата - цитозоле комплекс от органични и неорганични съединения, разтворени във вода. Цитозолът може да бъде течен или гелообразен (желатинообразен). В цитозола са потопени всички клетъчни органели или органели - постоянни клетъчни структури, както и непостоянни клетъчни образувания - включвания: резервни хранителни вещества и продукти за отделяне. В цитоплазмата има система от нишки (нишки), която свързва отделните клетъчни структури помежду си и с плазмената мембрана. От трите вида нишки (миозинови нишки, микрофиламенти, микротубули), последните два образуват комплекс, който е клетъчна рамка - цитоскелет.Той придава форма на клетката и служи като място за прикрепване на органелите, като в същото време е подвижна, променяща се структура.

Функции на цитоплазмата:обединяване на всички клетъчни структури в един взаимодействащ комплекс; място на отлагане на резервни вещества; среда за протичане на различни биохимични процеси, характерни за дадена клетка.

В цитоплазмата се намират органели, които се делят на мембранни и немембранни.

биологични мембрани.Основата на структурната организация на клетката е мембранният принцип на структурата. Мембраните образуват много органели, които се намират в цитоплазмата. Всички биологични мембрани имат подобна структура: два реда фосфолипиди, в които молекулите на различни протеини са потопени на различна дълбочина, някои от протеините могат да проникнат през мембраната. Дебелината на биологичната мембрана е 7,5-8 nm. Повечето от потопените протеини са ензими, те определят естеството на биохимичните реакции. Белтъчните компоненти на мембраните, които образуват различните органели на цитоплазмата, не са еднакви. И така, мембраните, които образуват митохондриите, включват ензими, участващи в синтеза на АТФ и т.н.

цитоплазмена или плазмена мембрана плазмалема- най-важният органел на клетката, отделя цитоплазмата на клетката от външната среда или мембрана (в растителните клетки). Той образува повърхността на клетката, има същата структура като всички биологични мембрани. Благодарение на множество израстъци, мембраната значително увеличава площта на контакт с околната среда около клетката.

3 Функции на цитоплазмената мембрана:

- защитен - ограничава вътрешното съдържание на клетката от външната среда;

- сигурност взаимосвързаност на клетките поради образуването на междуклетъчни контакти;

- регулаторен - извършва обмен между клетката и околната среда поради активното или пасивното навлизане на вещества в клетката на базата на селективна пропускливост;

- рецептор - свързани с локализирането на специални структури върху цитоплазмената мембрана - набори от рецептори (гликопротеините могат да действат като такива рецептори);

- трансформиране на енергия - състои се в преобразуване на електрическа енергия в химическа енергия;

- транспорт - мембраната осъществява преноса на вещества в клетката в резултат на взаимодействието на периферни и интегрални протеини. Мембраната има пори, през които водата и някои йони пасивно навлизат в клетката. Активният трансфер на вещества в клетката - ендоцитоза - се осъществява с помощта на специални молекули, които изграждат цитоплазмената мембрана. Ендоцитозапротича под формата на фагоцитоза и пиноцитоза.

3 Видове клетъчно хранене.

Фагоцитоза(Гръцки phagos - поглъщам и cytos - клетка) - улавяне на твърди частици от цитоплазмената мембрана и инвагинация, привличането им в клетката. Краищата на инвагинацията се затварят, вакуолата с частици или молекули твърди вещества се потапя в цитоплазмата и се откъсва.

пиноцитоза(гръцки pino - пия и cytos - клетка) - подобен по механизъм на фагоцитозата, улавянето на различни течности от мембраната.

Фагоцитозата и пиноцитозата се извършват по подобен начин и се различават само по количеството вещества, абсорбирани от клетъчната повърхност. Тези процеси са свързани с потреблението на енергия. Ако синтезът на АТФ е нарушен в клетката, тогава фагоцитозата и пиноцитозата се инхибират.

Екзоцитоза- отстраняване на хормони, полизахариди, протеини, мастни капки и др. от клетката чрез образуване на мембранни везикули в цитоплазмата и освобождаване на тези вещества в околната среда около клетката.

1. Немембранни органели: рибозоми и клетъчен център.

обикновено, клетъчен центъроткрити в животински клетки и разположени близо до ядрото. Образува се центриоли- две малки цилиндрични тела, разположени под прав ъгъл. Центриолите са самовъзпроизвеждащи се клетъчни органели. Клетъчният център играе важна роля в клетъчното делене.

Рибозоми- сферични частици с диаметър 15,0-35,0 nm, състоящи се от две неравни части - субединици. Те се синтезират в ядрото, след което го напускат, преминавайки в цитоплазмата, където са прикрепени към външната повърхност на мембраните на ендоплазмения ретикулум или са разположени свободно. В зависимост от вида на протеина, който се синтезира, рибозомите могат да функционират самостоятелно или да се комбинират в комплекси - полирибозоми.

Мембранни органели (органели) на клеткатаса отделни или взаимосвързани структури, чието съдържание е отделено от течното съдържание на клетката (цитозола) с мембрана или мембрани.

Клетките, които образуват тъканите на растенията и животните, се различават значително по форма, размер и вътрешна структура. Но всички те показват сходство в основните характеристики на процесите на жизнената дейност, метаболизма, в раздразнителността, растежа, развитието и способността за промяна.

Биологичните трансформации, протичащи в клетката, са неразривно свързани с онези структури на живата клетка, които са отговорни за изпълнението на една или друга функция. Такива структури се наричат ​​органели.

Клетките от всички видове съдържат три основни, неразривно свързани компонента:

1. структурите, които образуват повърхността му: външната мембрана на клетката, или клетъчната мембрана, или цитоплазмената мембрана;
2. цитоплазма с цял комплекс от специализирани структури - органели (ендоплазмен ретикулум, рибозоми, митохондрии и пластиди, комплекс на Голджи и лизозоми, клетъчен център), които постоянно присъстват в клетката, и временни образувания, наречени включения;
3. ядро - отделено от цитоплазмата с пореста мембрана и съдържа ядрен сок, хроматин и ядро.

Клетъчна структура

Повърхностният апарат на клетката (цитоплазмената мембрана) на растенията и животните има някои характеристики.

В едноклетъчните организми и левкоцитите външната мембрана осигурява проникването на йони, вода и малки молекули на други вещества в клетката. Процесът на проникване на твърди частици в клетката се нарича фагоцитоза, а навлизането на капчици течни вещества се нарича пиноцитоза.

Външната плазмена мембрана регулира обмена на вещества между клетката и външната среда.

В еукариотните клетки има органели, покрити с двойна мембрана - митохондрии и пластиди. Те съдържат собствена ДНК и протеин-синтезиращ апарат, размножават се чрез делене, тоест имат определена автономност в клетката. В допълнение към АТФ в митохондриите се синтезира малко количество протеин. Пластидите са характерни за растителните клетки и се размножават чрез делене.

Структурата на клетъчната стена

Видове клетки	Структурата и функциите на външния и вътрешния слой на клетъчната мембрана
	външен слой (химичен състав, функции)	вътрешен слой - плазмена мембрана
		химичен състав	функции
растителни клетки	Състои се от фибри. Този слой служи като рамка на клетката и изпълнява защитна функция.	Два слоя протеин, между тях - слой липиди	Ограничава вътрешната среда на клетката от външната и поддържа тези различия
животински клетки	Външният слой (гликокаликс) е много тънък и еластичен. Състои се от полизахариди и протеини. Изпълнява защитна функция.	също	Специални ензими на плазмената мембрана регулират проникването на много йони и молекули в клетката и освобождаването им във външната среда.

Едномембранните органели включват ендоплазмения ретикулум, комплекса на Голджи, лизозоми, различни видове вакуоли.

Съвременните средства за изследване позволиха на биолозите да установят, че според структурата на клетката всички живи същества трябва да бъдат разделени на организми "без ядрени" - прокариоти и "ядрени" - еукариоти.

Прокариотните бактерии и синьо-зелените водорасли, както и вирусите, имат само една хромозома, представена от ДНК молекула (по-рядко РНК), разположена директно в цитоплазмата на клетката.

Структурата на органелите на цитоплазмата на клетката и техните функции

Основни органоиди	Структура	Функции
Цитоплазма	Вътрешна полутечна среда с финозърнеста структура. Съдържа ядро ​​и органели	Осигурява взаимодействие между ядрото и органелите Регулира скоростта на биохимичните процеси Изпълнява транспортна функция
EPS - ендоплазмен ретикулум	Системата от мембрани в цитоплазмата, образуващи канали и по-големи кухини, ER е 2 вида: гранулирана (грапава), върху която са разположени много рибозоми, и гладка	Провежда реакции, свързани със синтеза на протеини, въглехидрати, мазнини Насърчава транспорта и циркулацията на хранителни вещества в клетката Протеинът се синтезира на гранулиран ER, въглехидратите и мазнините на гладък ER
Рибозоми	Малки тела с диаметър 15-20 мм	Извършете синтеза на протеинови молекули, тяхното сглобяване от аминокиселини
Митохондриите	Те имат сферична, нишковидна, овална и други форми. Вътре в митохондриите има гънки (дължина от 0,2 до 0,7 микрона). Външната обвивка на митохондриите се състои от 2 мембрани: външната е гладка, а вътрешната образува израстъци-кръстове, върху които са разположени дихателни ензими.	Осигурете енергия на клетката. Енергията се освобождава от разграждането на аденозин трифосфат (АТФ) Синтезът на АТФ се осъществява от ензими на митохондриалните мембрани
Пластиди - характерни само за растителните клетки, биват три вида:	клетъчни органели с двойна мембрана
хлоропласти	Те са зелени, с овална форма, ограничени от цитоплазмата с две трислойни мембрани. Вътре в хлоропласта са лицата, където е концентриран целият хлорофил	Използвайте светлинната енергия на слънцето и създайте органични вещества от неорганични
хромопласти	Жълти, оранжеви, червени или кафяви, образувани в резултат на натрупване на каротин	Придайте на различните части на растенията червен и жълт цвят
левкопласти	Безцветни пластиди (намерени в корени, грудки, луковици)	Те съхраняват резервни хранителни вещества.
Комплекс Голджи	Тя може да има различна форма и се състои от кухини, ограничени от мембрани и тубули, простиращи се от тях с мехурчета в края	Натрупва и отстранява органични вещества, синтезирани в ендоплазмения ретикулум Образува лизозоми
Лизозоми	Кръгли тела с диаметър около 1 µm. Те имат мембрана (кожа) на повърхността, вътре в която има комплекс от ензими	Изпълнява храносмилателна функция - смила хранителни частици и премахва мъртвите органели
Органели на клетъчното движение	Камшичета и реснички, които са клетъчни израстъци и имат еднаква структура при животни и растения Миофибрили - тънки нишки с дължина повече от 1 см с диаметър 1 микрон, подредени в снопчета по мускулното влакно Псевдоподия	Изпълнява функцията на движение Те предизвикват мускулна контракция Движение чрез свиване на специфичен контрактилен протеин
Клетъчни включвания	Това са непостоянни компоненти на клетката – въглехидрати, мазнини и протеини.	Резервни хранителни вещества, използвани в живота на клетката
Клетъчен център	Състои се от две малки тела - центриоли и центросфера - уплътнена област от цитоплазмата	Играе важна роля в клетъчното делене

Еукариотите имат голямо богатство от органели, имат ядра, съдържащи хромозоми под формата на нуклеопротеини (комплекс от ДНК с хистонов протеин). Еукариотите включват повечето съвременни растения и животни, както едноклетъчни, така и многоклетъчни.

Има две нива на клетъчна организация:

• прокариотни - техните организми са много просто устроени - те са едноклетъчни или колониални форми, които съставляват царството на пушки, синьо-зелени водорасли и вируси
• еукариотни - едноклетъчни колониални и многоклетъчни форми, от протозои - коренища, флагелати, ресничести - до висши растения и животни, които съставляват царството на растенията, царството на гъбите, царството на животните

Структурата и функциите на клетъчното ядро

Основни органели	Структура	Функции
Ядро на растителни и животински клетки	Кръгла или овална форма
	Ядрената обвивка се състои от 2 мембрани с пори	Отделя ядрото от цитоплазмата обмен между ядрото и цитоплазмата
	Ядреният сок (кариоплазма) - полутечно вещество	Средата, в която се намират нуклеолите и хромозомите
	Нуклеолите са сферични или неправилни	Те синтезират РНК, която е част от рибозомата
	Хромозомите са плътни, удължени или нишковидни образувания, които се виждат само по време на клетъчното делене.	Съдържат ДНК, която съдържа наследствена информация, която се предава от поколение на поколение

Всички органели на клетката, въпреки особеностите на тяхната структура и функции, са взаимосвързани и "работят" за клетката като единна система, в която цитоплазмата е връзката.

Специални биологични обекти, заемащи междинно положение между живата и неживата природа, са вирусите, открити през 1892 г. от Д. И. Ивановски, те в момента са обект на специална наука - вирусология.

Вирусите се възпроизвеждат само в клетките на растенията, животните и хората, като причиняват различни заболявания. Вирусите имат много проста структура и се състоят от нуклеинова киселина (ДНК или РНК) и протеинова обвивка. Извън клетките гостоприемници вирусната частица не проявява никакви жизнени функции: не се храни, не диша, не расте, не се размножава.

цитоплазма -задължителна част от клетката, затворена между плазмената мембрана и ядрото и представляваща хиалоплазма -основното вещество на цитоплазмата органели- постоянни компоненти на цитоплазмата и включване- временни компоненти на цитоплазмата. Химическият състав на цитоплазмата е разнообразен. Основата му е вода (60-90% от общата маса на цитоплазмата). Цитоплазмата е богата на протеини, може да включва мазнини и мастноподобни вещества, различни органични и неорганични съединения. Цитоплазмата е алкална. Една от характерните черти на цитоплазмата е постоянното движение (циклоза).Открива се предимно чрез движението на клетъчни органели, като хлоропласти. Ако движението на цитоплазмата спре, клетката умира, тъй като само в постоянно движение тя може да изпълнява функциите си.

Основното вещество на цитоплазмата е хиалоплазма (цитозол)- представлява безцветен, лигав, гъст и прозрачен колоиден разтвор. Именно в него протичат всички метаболитни процеси, той осигурява взаимовръзката на ядрото и всички органели. В зависимост от преобладаването на течната част или големите молекули в хиалоплазмата се разграничават две форми на хиалоплазма: сол -по-течна хиалоплазма и гел- по-плътна хиалоплазма. Между тях са възможни взаимни преходи: гелът лесно се превръща в зол и обратно.

Клетъчни стениеукариотните организми имат различна структура, но плазмената мембрана винаги граничи с цитоплазмата, на нейната повърхност се образува външен слой. При животните се нарича гликокаликс(образувани от гликопротеини, гликолипиди, липопротеини), в растенията - клетъчна стенаот мощен слой влакнести влакна.

Структурата на мембраните. Всички биологични мембрани имат общи структурни характеристики и свойства. В момента е общоприето течен мозаечен моделмембранна структура (сандвич модел). Основата на мембраната е липиден двуслой, образуван главно фосфолипиди.В двуслойния слой опашките на молекулите в мембраната са обърнати една към друга, а полярните глави са обърнати навън, към водата. В допълнение към липидите, мембраната съдържа протеини (средно 60%). Те определят повечето от специфичните функции на мембраната. Протеиновите молекули не образуват непрекъснат слой, те се различават периферни протеини- протеини, разположени на външната или вътрешната повърхност на липидния двоен слой, полуинтегрални протеини- протеини, потопени в липидния двоен слой на различна дълбочина, интеграл,или трансмембранни протеини- протеини, проникващи през мембраната, докато са в контакт с външната и вътрешната среда на клетката.

Мембранните протеини могат да изпълняват различни функции: транспортиране на определени молекули, катализа на реакции, протичащи върху мембраните, поддържане на мембранната структура и получаване и трансформиране на сигнали от околната среда.

Мембраната може да съдържа от 2 до 10% въглехидрати. Въглехидратният компонент на мембраните обикновено е представен от олигозахаридни или полизахаридни вериги, свързани с протеинови молекули (гликопротеини) или липиди (гликолипиди). По принцип въглехидратите се намират на външната повърхност на мембраната. Въглехидратите осигуряват рецепторните функции на мембраната. В животинските клетки гликопротеините образуват епимембранен комплекс - гликокаликс,с дебелина от няколко десетки нанометра. В него се извършва извънклетъчно храносмилане, намират се много клетъчни рецептори и с негова помощ, очевидно, възниква клетъчна адхезия.

Молекулите на протеините и липидите са подвижни, способни да се движат главно в равнината на мембраната. Дебелината на плазмената мембрана е средно 7,5 nm.

Функции на мембраната.

1. Отделят клетъчното съдържимо от външната среда.

2. Регулират метаболизма между клетката и околната среда.

3. Клетките са разделени на отделения, предназначени за протичане на различни реакции.

4. Много химични реакции протичат на ензимни конвейери, разположени на самите мембрани.

5. Осигуряват комуникация между клетките в тъканите на многоклетъчните организми.

6. На мембраните има рецепторни места за разпознаване на външни стимули.

Една от основните функции на мембраната е транспортната, осигуряваща обмена на вещества между клетката и външната среда. Мембраните имат свойството селективна пропускливост, тоест те са добре пропускливи за някои вещества или молекули и слабо пропускливи (или напълно непроницаеми) за други. Съществуват различни механизми за транспортиране на вещества през мембраната. В зависимост от необходимостта от използване на енергия за пренос на вещества има : пасивен транспорт- транспорт на вещества без разход на енергия; активен транспорт -транспорт, който използва енергия.

Пасивният транспорт се основава на разликата в концентрациите и зарядите. При пасивния транспорт веществата винаги се движат от зона с по-висока концентрация към област с по-ниска концентрация, тоест по градиент на концентрация.

Разграничете три основни пасивни транспортни механизма:проста дифузия- транспорт на вещества директно през липидния бислой. През него лесно преминават газове, неполярни или малки незаредени полярни молекули. Колкото по-малка е молекулата и колкото по-мастноразтворима е, толкова по-бързо ще премине през мембраната. Интересното е, че полярните водни молекули много бързо проникват през липидния двоен слой. Това е така, защото неговите молекули са малки и електрически неутрални. Дифузията на водата през мембраните се нарича осмоза.

Дифузия през мембранните канали.Заредените молекули и йони (Na +, K +, Ca 2+, C1~) не са в състояние да преминат през липидния двоен слой чрез проста дифузия, но те проникват в мембраната поради наличието в нея на специални каналообразуващи протеини, които образуват пори. По-голямата част от водата преминава през мембраната през канали, образувани от аквапорини.

Улеснена дифузия- транспорт на вещества с помощта на специални транспортни протеини, всеки от които е отговорен за транспорта на определени молекули или групи от свързани молекули. Те взаимодействат с молекулата на пренесеното вещество и по някакъв начин го придвижват през мембраната. Ето как захарите, аминокиселините, нуклеотидите и много други полярни молекули се транспортират в клетката.

Трябва активен транспортвъзниква, когато е необходимо да се осигури пренос на молекули през мембраната срещу електрохимичния градиент. Този транспорт се осъществява от протеини-носители, чиято дейност изисква разход на енергия. Източникът на енергия са молекулите на АТФ. Една от най-изследваните активни транспортни системи е натриево-калиевата помпа. Концентрацията на K + вътре в клетката е много по-висока, отколкото извън нея, а Na + - обратно. Следователно K + пасивно дифундира извън клетката през водните пори на мембраната, а Na + - в клетката. В същото време за нормалното функциониране на клетката е важно да се поддържа определено съотношение на K + и Na + йони в цитоплазмата и във външната среда. Това е възможно, тъй като мембраната, поради наличието на натриево-калиева помпа, активно изпомпва Na + от клетката и K + в клетката. Натриево-калиевата помпа изразходва почти една трета от цялата енергия, необходима за живота на клетката. За един цикъл на работа помпата изпомпва 3 Na + йона от клетката и изпомпва 2 K + йона. K + дифундира пасивно извън клетката по-бързо от Na + в клетката.

Клетката има механизми, чрез които може да транспортира големи частици и макромолекули през мембраната. Процесът на абсорбция на макромолекули от клетката се нарича ендоцитоза. По време на ендоцитозата плазмената мембрана образува инвагинация, краищата й се сливат и структурите, ограничени от цитоплазмата от единична мембрана, която е част от външната цитоплазмена мембрана, се вплитат в цитоплазмата. Има два вида ендоцитоза: фагоцитоза- улавяне и абсорбция на големи частици (например фагоцитоза на лимфоцити, протозои и др.) и пиноцитоза -процесът на улавяне и абсорбиране на капчици течност с разтворени в нея вещества.

Екзоцитоза- процесът на отстраняване на различни вещества от клетката. По време на екзоцитоза мембраната на везикула се слива с външната цитоплазмена мембрана, съдържанието на везикула се отстранява извън клетката и нейната мембрана се включва във външната цитоплазмена мембрана.

клетъчни органели

Органели (органели)- постоянни клетъчни структури, които осигуряват изпълнението на специфични функции от клетката. Всеки органел има специфична структура и изпълнява специфични функции.

Различават се: мембранни органели – имащи мембранна структура, като те могат да бъдат едномембранни (ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи, лизозоми, вакуоли на растителни клетки) и двумембранни (митохондрии, пластиди, ядро).

В допълнение към мембранните органели може да има и немембранни органели - без мембранна структура (хромозоми, рибозоми, клетъчен център и центриоли, реснички и флагели с базални тела, микротубули, микрофиламенти).

Единични мембранни органели:

1. Ендоплазмен ретикулум (ER).Това е система от мембрани, които образуват резервоари и канали, свързани помежду си и ограничаващи едно вътрешно пространство - EPR кухина.От една страна, мембраните са свързани с външната цитоплазмена мембрана, от друга страна, с външната обвивка на ядрената мембрана. Има два вида EPR: груб (гранулиран),съдържащи рибозоми на повърхността си и представляващи набор от сплескани торбички, и гладка (гранулирана),чиито мембрани не носят рибозоми.

Функции: разделя цитоплазмата на клетката на изолирани отделения, като по този начин осигурява пространствено разграничаване един от друг на много различни реакции, протичащи успоредно, Осъществява синтеза и разграждането на въглехидрати и липиди (гладък EPR) и осигурява протеинов синтез (груб EPR) , се натрупва в канали и кухини и след това транспортира продуктите на биосинтезата до клетъчните органели.

2. Апарат на Голджи.Органоид, обикновено разположен близо до клетъчното ядро ​​(често близо до клетъчния център в животинските клетки). Това е куп сплескани цистерни с разширени ръбове, с които е свързана система от малки едномембранни везикули (везикули на Голджи). Всеки стек обикновено се състои от 4-6 резервоара. Броят на купчините Голджи в една клетка варира от един до няколкостотин.

Най-важната функция на комплекса Голджи е отстраняването на различни секрети (ензими, хормони) от клетката, поради което той е добре развит в секреторните клетки. Тук се извършва синтеза на сложни въглехидрати от прости захари, узряването на протеините, образуването на лизозоми.

3. Лизозоми.Най-малките едномембранни клетъчни органели, които са везикули с диаметър 0,2-0,8 микрона, съдържащи до 60 хидролитични ензими, активни в леко кисела среда.

Образуването на лизозоми става в апарата на Голджи, където ензимите, синтезирани в него, идват от EPR. Разграждането на веществата с помощта на ензими се нарича лизис, откъдето идва и името на органоида.

Има: първични лизозоми - лизозоми, които са се отделили от апарата на Голджи и съдържат ензими в неактивна форма, и вторични лизозоми - лизозоми, образувани в резултат на сливането на първични лизозоми с пиноцитни или фагоцитни вакуоли; в тях се случва храносмилане и лизис на вещества, влизащи в клетката (затова те често се наричат ​​храносмилателни вакуоли).

Продуктите на храносмилането се абсорбират от цитоплазмата на клетката, но част от материала остава несмляна. Вторичната лизозома, съдържаща този неразграден материал, се нарича остатъчно тяло. Чрез екзоцитоза неразградените частици се отстраняват от клетката.

Понякога с участието на лизозоми настъпва самоунищожение на клетката. Този процес се нарича автолиза. Това обикновено се случва по време на някои процеси на диференциация (например замяната на хрущяла с костна тъкан, изчезването на опашката в поповата лъжица на жабата).

4. Реснички и флагели.Образува се от девет двойни микротубули, които образуват стената на цилиндър, покрит с мембрана; в центъра му има две единични микротубули. Тази структура тип 9+2 е характерна за ресничките и камшичетата на почти всички еукариотни организми, от протозои до хора.

Ресничките и флагелите са подсилени в цитоплазмата от базалните тела, които лежат в основата на тези органели. Всяко базално тяло се състои от девет триплета микротубули; в центъра му няма микротубули.

5. Едномембранните органели също включват вакуоли, заобиколен от мембрана – тонопласт. В растителните клетки те могат да заемат до 90% от обема на клетката и да осигурят навлизането на вода в клетката поради високия осмотичен потенциал и тургор (вътреклетъчно налягане). В животинските клетки вакуолите са малки, образувани от ендоцитоза (фагоцитоза и пиноцитоза), след сливане с първични лизозоми, те се наричат ​​храносмилателни вакуоли.

Органели с двойна мембрана:

1. Митохондрии. Двумембранни органели на еукариотна клетка, които осигуряват на тялото енергия. Броят на митохондриите в клетката варира в широки граници, от 1 до 100 хиляди, и зависи от нейната метаболитна активност. Броят на митохондриите може да се увеличи чрез разделяне, тъй като тези органели имат собствена ДНК.

Външната мембрана на митохондриите е гладка, вътрешната мембрана образува множество инвагинации или тръбни израстъци - кристи. Броят на кристите може да варира от няколко десетки до няколко стотици и дори хиляди в зависимост от функциите на клетката. Те увеличават повърхността на вътрешната мембрана, върху която са разположени ензимните системи, участващи в синтеза на АТФ молекулите.

Вътрешното пространство на митохондриите е запълнено матрица. Матрицата съдържа кръгова молекула от митохондриална ДНК, специфична иРНК, тРНК и рибозоми (прокариотен тип), които извършват автономна биосинтеза на част от протеините, които изграждат вътрешната мембрана. Тези факти свидетелстват в полза на произхода на митохондриите от окислителни бактерии (според хипотезата за симбиогенезата). Но повечето от митохондриалните гени са се преместили в ядрото и синтезът на много митохондриални протеини се случва в цитоплазмата. Освен това има ензими, които образуват АТФ молекули. Митохондриите са способни да се възпроизвеждат чрез делене.

Функциите на митохондриите са кислородното разграждане на въглехидрати, аминокиселини, глицерол и мастни киселини с образуването на АТФ, синтеза на митохондриални протеини.

2. Пластиди. Има три основни типа пластиди: левкопласти- безцветни пластиди в клетките на неоцветени части от растения, хромопласти- цветни пластиди, обикновено жълти, червени и оранжеви, хлоропласти- зелени пластиди. Пластидите се образуват от пропластиди - двумембранни везикули с размер до 1 микрон.

Тъй като пластидите имат общ произход, между тях са възможни взаимни преобразувания. Най-често се случва трансформацията на левкопласти в хлоропласти (позеленяване на картофени клубени на светлина), обратният процес се случва на тъмно. Когато листата пожълтяват и плодовете почервенеят, хлоропластите се превръщат в хромопласти. Само превръщането на хромопластите в левкопласти или хлоропласти се счита за невъзможно.

Хлоропласти. Основната функция е фотосинтезата, т.е. в хлоропластите в светлината органичните вещества се синтезират от неорганични чрез преобразуване на слънчевата енергия в енергията на молекулите на АТФ. Хлоропластите на висшите растения имат форма на двойно изпъкнала леща. Външната мембрана е гладка, докато вътрешната има нагъната структура. В резултат на образуването на издатини на вътрешната мембрана възниква система от ламели и тилакоиди. Вътрешната среда на хлоропластите - стромасъдържа кръгова ДНК и рибозоми от прокариотен тип. Пластидите са способни на автономно делене, както и митохондриите. Фактите, според хипотезата за симбиогенезата, също свидетелстват в полза на произхода на пластидите от цианобактериите.

Ориз. Съвременна (обобщена) схема на структурата на растителната клетка, съставен според данните от електронно микроскопско изследване на различни растителни клетки: 1 - апарат на Голджи; 2 - свободно разположени рибозоми; 3 - хлоропласти; 4 - междуклетъчни пространства; 5 - полирибозоми (няколко взаимосвързани рибозоми); 6 - митохондрии; 7 - лизозоми; 8 - гранулиран ендоплазмен ретикулум; 9 - гладък ендоплазмен ретикулум; 10 - микротубули; 11 - пластиди; 12 - плазмодесмати, преминаващи през черупката; 13 - клетъчна мембрана; 14 - ядро; 15, 18 - ядрена обвивка; 16 - пори в ядрената обвивка; 17 - плазмалема; 19 - хиалоплазма; 20 - тонопласт; 21 - вакуоли; 22 - сърцевина.

Ориз. Структура на мембраната

Ориз. Структурата на митохондриите. Отгоре и в средата - изглед на надлъжен разрез през митохондриите (отгоре - митохондрии от ембрионалната клетка на върха на корена; в средата - от клетката на възрастен лист от elodea). По-долу има триизмерна диаграма, в която част от митохондриите са изрязани, което ви позволява да видите вътрешната им структура. 1 - външна мембрана; 2 - вътрешна мембрана; 3 - кристи; 4 - матрица.

Ориз. Структурата на хлоропласта. Вляво - надлъжен разрез през хлоропласта: 1 - грана, образувана от подредени ламели; 2 - черупка; 3 - строма (матрица); 4 - ламели; 5 - капки мазнини, образувани в хлоропласта. Вдясно - триизмерна диаграма на местоположението и връзката на ламелите и граната вътре в хлоропласта: 1 - грана; 2 - ламели.

Концепцията за цитоплазма е въведена още през 1882 г. Известно е, че цитоплазмата е вътрешната среда на клетката. В тази статия ще разгледаме какво е цитоплазмата, какво е включено в нейната структура и какво е нейното съдържание.

Ще отговорим и на въпроса какви функции изпълнява цитоплазмата.

Понятието цитоплазма

Цитоплазмата обикновено се разбира като вътрешна среда на жива или мъртва клетка. Цитоплазмата не включва ядрото и вакуолите. Цитоплазмата включва хиалоплазма, която е прозрачно вещество и органели, включва и така наречените включвания. Включването се нарича различни непостоянни структури, например те включват отпадъчните продукти на клетката, различни секрети, пигменти.

Съставът на цитоплазмата

Структурата на цитоплазмата е комбинация от органични и неорганични вещества. Основното вещество, от което се състои цитоплазмата, е водата. Цитоплазмата също съдържа истински и колоидни разтвори. Истинският разтвор се образува от минерални соли, глюкоза и аминокиселини. Колоидният разтвор съдържа протеини. Също така в структурата на цитоплазмата могат да бъдат открити неразтворими отпадъчни продукти и запаси от хранителни вещества.

Функции на цитоплазмата

Най-важните функции на цитоплазмата са обединяването на клетъчните структури, както и осигуряването на тяхното взаимодействие. В допълнение, цитоплазмата, поради постоянно движение и поток в клетката, осигурява движението на различни вещества, което допринася за храненето на всички органели и органели. Освен това осигурява тургор (стресово състояние) на клетката.

Днес можете да разберете какво е цитоплазмата в биологията. Освен това предлагаме да обърнем внимание на много интересни въпроси:

1. Клетъчна организация.
2. Хиалоплазма.
3. Свойства и функции на цитоплазмата.
4. органели и така нататък.

Като начало предлагаме да въведем определение за неизвестен термин. Цитоплазмата е тази част от клетката, която е извън ядрото и е ограничена от мембраната. Цялото съдържание на клетката, включително ядрото, е протоплазма.

Важно е да се обърне внимание на факта, че именно тук протичат важни метаболитни процеси. В цитоплазмата се срещат:

• абсорбция на йони и други метаболити;
• транспортиране;
• производство на енергия;
• синтез на протеинови и непротеинови продукти;
• клетъчно храносмилане и така нататък.

Всички горепосочени процеси поддържат жизнеспособността на клетките.

Видове структурна организация на клетката

Не е тайна, че всички тъкани и органи се образуват от най-малките частици - клетки.

Учените успяха да идентифицират само два от техните видове:

• прокариотни;
• еукариотни.

Най-простите форми на живот съдържат една клетка и се размножават чрез клетъчно делене. Тези две форми на клетки имат някои разлики и прилики. В прокариотните клетки няма ядро ​​и хромозомата се намира директно в цитоплазмата (какво е цитоплазмата в биологията беше казано по-рано). Тази структура присъства в бактериите. Друго нещо е еукариотната клетка. Ще говорим за това в следващия раздел.

еукариотна клетка

Този вид има по-сложна структура. ДНК е свързана с протеин и се намира в хромозомите, които от своя страна се намират в ядрото. Тази органела е разделена от мембрана. Въпреки големия брой разлики, клетките имат нещо общо - вътрешното съдържание е изпълнено с колоиден разтвор.

Цитоплазмата на клетката (или колоидният разтвор) е важна съставна част. Има полутечно състояние. Там също можем да намерим:

• тубули;
• микротубули;
• микрофиламенти;
• нишки.

Цитоплазмата е колоиден разтвор, в който се извършва движението на колоидни частици и други компоненти. Самият разтвор се състои от вода и други съединения (както органични, така и неорганични). Именно в цитоплазмата се намират органели и временни включвания.

Разлики между цитоплазмата на растителна и животинска клетка

Вече въведохме определението за цитоплазма, сега ще разкрием разликите между колоидния разтвор в животинските и растителните клетки.

1. Цитоплазмата на растителна клетка. В неговия състав можем да намерим пластиди, от които има общо три вида: хлоропласти, хромопласти и левкопласти.
2. Цитоплазмата на животинска клетка. В този случай можем да наблюдаваме два слоя цитоплазма - ектоплазма и ендоплазма. Външният слой (ектоплазма) съдържа огромно количество микрофиламенти, а вътрешният слой съдържа органели и гранули. В този случай ендоплазмата е по-малко вискозна.

Хиалоплазма

Основата на цитоплазмата на клетката е хиалоплазмата. Какво е? Хиалоплазмата е разтвор, който е разнороден по състав, лигав и безцветен. Именно в тази среда се осъществява метаболизмът. Терминът "матрица" често се използва по отношение на хиалоплазмата.

Съставът включва:

• протеини;
• липиди;
• полизахариди;
• нуклеотиди;
• аминокиселини;
• йони на неорганични съединения.

Хиалоплазмата е представена от две форми:

• гел;
• сол.

Между тези две фази има взаимни преходи.

Вещества на колоидния разтвор на клетката

Какво е цитоплазмата в биологията, вече обяснихме, сега предлагаме да преминем към разглеждането на химичния състав на колоидния разтвор. Всички вещества, които изграждат клетката, могат да бъдат разделени на две големи групи:

• органични;
• неорганичен.

Първата група съдържа:

• протеини;
• въглехидрати (монозахариди, дизахариди и полизахариди);
• мазнини;
• нуклеинова киселина.

Още малко за въглехидратите. Монозахариди - фруктоза, глюкоза, рибоза и др. Големите полизахариди се състоят от монозахариди - нишесте, гликоген и целулоза.

• вода (деветдесет процента);
• кислород;
• водород;
• въглерод;
• азот;
• натрий;
• калций;
• сяра;
• хлор и така нататък.

Свойства на цитоплазмата

Говорейки за това какво е цитоплазмата в биологията, не може да се пренебрегне въпросът за свойствата на колоиден разтвор.

Първата и много важна характеристика е циклозата. С други думи, това е движението, което се извършва вътре в клетката. Ако това движение спре, клетката веднага умира. Скоростта на циклоза зависи пряко от някои фактори, като например:

• светлина;
• температура и така нататък.

Второто свойство е вискозитетът. Този показател варира в зависимост от организма. Вискозитетът на цитоплазмата зависи пряко от метаболизма.

Третата характеристика е полупропускливостта. Наличието на гранични мембрани в цитоплазмата позволява на някои молекули да преминат, докато други се задържат. Тази селективна пропускливост играе важна роля в живота на клетката.

Органели на цитоплазмата

Всички органели, които изграждат клетката, могат да бъдат разделени на две групи.

1. Мембрана. Това са затворени кухини (вакуола, торбичка, цистерна). Те са получили това име, защото съдържанието на органоида е отделено от цитоплазмата чрез мембрана. Освен това всички мембранни органели могат да бъдат допълнително разделени на две групи: едномембранни и двойномембранни. Първите включват ендоплазмения ретикулум, комплекса на Голджи, лизозоми, пероксизоми. Важно е да се отбележи, че всички едномембранни органели са свързани помежду си и създават единна система. Двумембранните органели включват митохондрии и пластиди. Те имат сложна структура, като две мембрани ги отделят от цитоплазмата.
2. Немембранни. Те включват фибриларни структури и рибозоми. Първите включват микрофиламенти, микрофибрили и микротубули.

В допълнение към органелите, цитоплазмата включва включвания.

Функции на цитоплазмата

Функциите на цитоплазмата включват:

• запълване на клетъчната площ;
• свързване на клетъчни компоненти;
• комбиниране на компонентите на клетката в едно цяло;
• определяне на позицията на органелите;
• проводник за химични и физични процеси;
• поддържане на вътрешно налягане в клетката, обем, еластичност.

Както можете да видите, значението на цитоплазмата е много голямо за всички клетки, както еукариотни, така и прокариотни.