Какво е цитоплазма и какви са нейните функции? Снабдяване с хранителни вещества

Цитоплазма- това е вътрешната среда на клетката, ограничена от клетъчната мембрана, с изключение на ядрото и вакуолата. По-рано беше казано, че клетката се състои от 80% вода. Характеристика на структурата на клетъчната цитоплазма е, че по-голямата част от водната структура на клетката е в цитоплазмата. Твърдата част на цитоплазмата включва протеини, въглехидрати, фосфолипиди, холестерол и други азотсъдържащи органични съединения, минерални соли, включвания под формата на капчици гликоген (в животински клетки) и други вещества. Почти всички процеси на клетъчния метаболизъм протичат в цитоплазмата. Цитоплазмата също така съдържа резервни хранителни вещества и неразтворими отпадъчни продукти от метаболитните процеси.

Функции на цитоплазмата или ролята на цитоплазмата в клетката

Функции на цитоплазмата или роля на цитоплазмата:
1. Свържете всички части на клетката в едно цяло;
2. В него протичат химични процеси;
3. Пренася вещества;
4. Изпълнява поддържаща функция.

 

ДА СЕ структурни особености на цитоплазматаможе да се припише следното:
1. Безцветно вискозно вещество;
2. В постоянно движение е;
3. Съдържа органели (постоянни структурни компоненти и клетъчни включвания и непостоянни структурни клетки);
4. Включенията могат да бъдат под формата на капки (мазнини) и зърна (протеини и въглехидрати).

Можете да видите как изглежда цитоплазмата, като използвате примера за структурата на растителна клетка или животинска клетка.

Движение на цитоплазмата

Движението на цитоплазмата в клетката е почти непрекъснато. Самото движение на цитоплазмата се осъществява благодарение на цитоскелета или по-точно поради промените във формата на цитоскелета.

Цитоплазмени органоиди

Органоидите на клетъчната цитоплазма включват всички органоиди, разположени в клетката, тъй като всички те са разположени вътре в цитоплазмата. Всички органели в цитоплазмата са в подвижно състояние и могат да се движат благодарение на цитоскелета.

Състав на цитоплазмата

Съставът на цитоплазмата включва:
1. Вода приблизително 80%;
2. Протеин около 10%;
3. Липиди около 2%;
4. Органични соли около 1%;
5. Неорганични соли 1%;
6. РНК приблизително 0,7%;
7. ДНК приблизително 0,4%.
Горният състав на цитоплазмата е верен за еукариотните клетки.

1. Дайте примери за живи същества, чиито клетки са способни да поддържат постоянна форма.

Отговор. Клетките на растенията и гъбите, тоест тези, които имат клетъчна стена, поддържат постоянна форма.

2. Какви са функциите на рибозомите?

Отговор. Рибозомата е най-важният немембранен органел на живата клетка, служещ за биосинтеза на протеини от аминокиселини по дадена матрица на базата на генетична информация, предоставена от информационна РНК (иРНК).

3. Какво е цитоплазма?

Отговор. Вътрешната среда на клетката - цитоплазмата - е сложно организирана система, включваща ядрото, мембраната и немембранните органели, включвания, които са суспендирани в хиалоплазмата. Последният е гел със степен на вискозитет, която варира в зависимост от функционалното състояние на клетката.

Въпроси след §15

1. Какви функции изпълнява цитоскелетът?

Отговор. Всички еукариоти имат сложна опорна система в цитоплазмата - цитоскелет. Състои се от три елемента: микротубули, междинни нишки и микрофиламенти.

Микротубулите проникват в цялата цитоплазма и представляват кухи тръби с диаметър 20–30 nm. Стените им се образуват от специално усукани нишки, изградени от протеина тубулин. Сглобяването на микротубули от тубулин става в клетъчния център. Микротубулите са силни и образуват поддържащата рамка на цитоскелета. Често те са разположени по такъв начин, че да противодействат на разтягането и свиването на клетката. Освен механична функция, микротубулите изпълняват и транспортна функция, като участват в транспорта на различни вещества през цитоплазмата.

Междинните нишки са с дебелина около 10 nm и също са протеинови по природа. Техните функции в момента не са добре разбрани.

Микрофиламентите са протеинови нишки с диаметър само 4 nm. Тяхната основа е протеинът актин. Понякога актиновите нишки са групирани в снопове. Микрофиламентите най-често се намират близо до плазмената мембрана и могат да променят формата си, което е много важно, например, за процесите на фагоцитоза и пиноцитоза.

Така цитоплазмата е проникната от цитоскелетни структури, които поддържат формата на клетката и осигуряват вътреклетъчен транспорт. Цитоскелетът може бързо да се „разглобява“ и „сглобява“. Когато се сглоби, органелите могат да се движат през неговите структури с помощта на специални протеини, достигайки до онези места в клетката, където са необходими в момента.

2. От какво се състои клетъчният център?

Отговор. Клетъчен център (центрозома). Намира се в цитоплазмата близо до ядрото и се образува от две центриоли - цилиндри, разположени перпендикулярно един на друг. Диаметърът на всеки центриол е 150–250 nm, а дължината е 300–500 nm. Стената на всеки центриол се състои от девет комплекса от микротубули, а всеки комплекс (или триплет) от своя страна е изграден от три микротубули. Триплетите на центриола са свързани помежду си чрез поредица от връзки. Основният протеин, който образува центриоли, е тубулинът. Тубулинът се транспортира до областта на клетъчния център през цитоплазмата. Тук цитоскелетните елементи са сглобени от този протеин. Вече събрани, те се изпращат в различни части на цитоплазмата, където изпълняват своите функции.

Центриолите също са необходими за образуването на базалните тела на ресничките и флагелите. Преди клетъчното делене центриолите се удвояват. По време на процеса на клетъчно делене те се разминават по двойки към противоположните полюси на клетката и участват в образуването на нишките на вретеното.

В клетките на висшите растения клетъчният център е устроен по различен начин и не съдържа центриоли.

3. Какъв процес се извършва в рибозомите?

Отговор. Органелите, необходими на клетката за синтеза на протеини, са рибозоми. Техният размер е приблизително 20 x 30 nm; има няколко милиона от тях в една клетка. Рибозомите се състоят от две субединици - голяма и малка. Всяка субединица е комплекс от рРНК с протеини. Рибозомите се образуват в областта на нуклеолите на ядрото и след това навлизат в цитоплазмата през ядрените пори. Те извършват протеинов синтез, а именно сглобяване на протеинови молекули от аминокиселини, доставени на тРНК рибозомата. Между субединиците на рибозомата има празнина, в която се намира молекулата на иРНК, а върху голямата субединица има жлеб, по който се плъзга синтезираната протеинова молекула. По този начин в рибозомите се извършва процесът на превод на генетична информация, т.е. нейният превод от „езика на нуклеотидите“ на „езика на аминокиселините“.

Рибозомите могат да бъдат суспендирани в цитоплазмата, но по-често те са разположени на групи на повърхността на ендоплазмения ретикулум на клетката. Смята се, че свободните рибозоми синтезират протеини, необходими за нуждите на самата клетка, а рибозомите, прикрепени към EPS, произвеждат протеини „за износ“, тоест протеини, които са предназначени за използване в извънклетъчното пространство или в други клетки на тялото. .

клетка– елементарна единица на жива система. Различни структури на жива клетка, които са отговорни за изпълнението на определена функция, се наричат ​​органели, като органите на цял организъм. Специфичните функции в клетката се разпределят между органели, вътреклетъчни структури, които имат определена форма, като клетъчното ядро, митохондриите и др.

Клетъчни структури:

Цитоплазма. Съществена част от клетката, затворена между плазмената мембрана и ядрото. Цитозоле вискозен воден разтвор на различни соли и органични вещества, пропити със система от белтъчни нишки - цитоскелети. Повечето химични и физиологични процеси на клетката протичат в цитоплазмата. Структура: Цитозол, цитоскелет. Функции: включва различни органели, вътрешна клетъчна среда
Плазмената мембрана. Всяка клетка от животни, растения е ограничена от околната среда или други клетки от плазмена мембрана. Дебелината на тази мембрана е толкова малка (около 10 nm), че може да се види само с електронен микроскоп.

Липидите образуват двоен слой в мембраната, а протеините проникват в цялата й дебелина, потопени са на различна дълбочина в липидния слой или са разположени по външната и вътрешната повърхност на мембраната. Структурата на мембраните на всички други органели е подобна на плазмената мембрана. Структура: двоен слой от липиди, протеини, въглехидрати. Функции: ограничаване, запазване на клетъчната форма, защита от увреждане, регулатор на приема и отстраняването на веществата.

Лизозоми. Лизозомите са свързани с мембрана органели. Имат овална форма и диаметър 0,5 микрона. Те съдържат набор от ензими, които разрушават органичните вещества. Мембраната на лизозомите е много силна и предотвратява проникването на собствените си ензими в цитоплазмата на клетката, но ако лизозомата е повредена от външни влияния, тогава цялата клетка или част от нея се унищожава.
Лизозомите се намират във всички клетки на растения, животни и гъби.

Чрез смилането на различни органични частици лизозомите осигуряват допълнителни „суровини“ за химични и енергийни процеси в клетката. Когато клетките са гладни, лизозомите усвояват някои органели, без да убиват клетката. Това частично смилане осигурява на клетката необходимия минимум хранителни вещества за известно време. Понякога лизозомите усвояват цели клетки и групи от клетки, което играе важна роля в процесите на развитие при животните. Пример е загубата на опашка, когато попова лъжица се трансформира в жаба. Структура: овални везикули, мембрана отвън, ензими вътре. Функции: разграждане на органични вещества, унищожаване на мъртви органели, унищожаване на отработени клетки.

Комплекс Голджи. Биосинтетичните продукти, постъпващи в лумените на кухините и тубулите на ендоплазмения ретикулум, се концентрират и транспортират в апарата на Голджи. Тази органела е с размери 5–10 μm.

Структура: кухини (мехурчета), заобиколени от мембрани. Функции: натрупване, опаковане, отделяне на органични вещества, образуване на лизозоми

Ендоплазмения ретикулум. Ендоплазменият ретикулум е система за синтез и транспорт на органични вещества в цитоплазмата на клетката, която представлява ажурна структура от свързани кухини.
Към мембраните на ендоплазмения ретикулум са прикрепени голям брой рибозоми – най-малките клетъчни органели, оформени като сфери с диаметър 20 nm. и се състои от РНК и протеин. Синтезът на протеини се осъществява върху рибозомите. След това новосинтезираните протеини навлизат в системата от кухини и тубули, по които се придвижват вътре в клетката. Кухини, тубули, тръби от мембрани, рибозоми на повърхността на мембраните. Функции: синтез на органични вещества с помощта на рибозоми, транспорт на вещества.

Рибозоми. Рибозомите са прикрепени към мембраните на ендоплазмения ретикулум или са свободни в цитоплазмата, разположени са на групи и върху тях се синтезират протеини. Протеинов състав, рибозомна РНК Функции: осигурява биосинтеза на протеин (сглобяване на протеинова молекула от).
Митохондриите. Митохондриите са енергийни органели. Формата на митохондриите е различна, те могат да бъдат други, пръчковидни, нишковидни със среден диаметър 1 микрон. и дължина 7 µm. Броят на митохондриите зависи от функционалната активност на клетката и може да достигне десетки хиляди в летателните мускули на насекомите. Митохондриите са ограничени отвън от външна мембрана, под която има вътрешна мембрана, образуваща множество издатини - кристи.

Вътре в митохондриите има РНК, ДНК и рибозоми. В нейните мембрани са вградени специфични ензими, с помощта на които енергията на хранителните вещества се превръща в енергия на АТФ в митохондриите, необходима за живота на клетката и на организма като цяло.

Мембрана, матрикс, израстъци - кристи. Функции: синтез на молекулата на АТФ, синтез на собствени протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати, липиди, образуване на собствени рибозоми.

Пластиди. Само в растителните клетки: левкопласти, хлоропласти, хромопласти. Функции: натрупване на резервни органични вещества, привличане на опрашващи насекоми, синтез на АТФ и въглехидрати. Хлоропластите имат формата на диск или топка с диаметър 4–6 микрона. С двойна мембрана - външна и вътрешна. Вътре в хлоропласта има рибозомна ДНК и специални мембранни структури - грана, свързани помежду си и с вътрешната мембрана на хлоропласта. Всеки хлоропласт има около 50 зърна, подредени в шахматен ред за по-добро улавяне на светлината. Гран мембраните съдържат хлорофил, благодарение на който енергията на слънчевата светлина се превръща в химическата енергия на АТФ. Енергията на АТФ се използва в хлоропластите за синтеза на органични съединения, предимно въглехидрати.
Хромопласти. Червените и жълтите пигменти, открити в хромопластите, придават на различните части на растението техните червени и жълти цветове. моркови, плодове от домати.

Левкопластите са мястото на натрупване на резервно хранително вещество - нишесте. Особено много левкопласти има в клетките на картофените клубени. На светлина левкопластите могат да се превърнат в хлоропласти (в резултат на което клетките на картофите стават зелени). През есента хлоропластите се превръщат в хромопласти, а зелените листа и плодове стават жълти и червени.

Клетъчен център. Състои се от два цилиндъра, центриоли, разположени перпендикулярно един на друг. Функции: опора за резби на шпиндела

Клетъчните включвания или се появяват в цитоплазмата, или изчезват по време на живота на клетката.

Плътните, гранулирани включвания съдържат резервни хранителни вещества (нишесте, протеини, захари, мазнини) или клетъчни отпадъчни продукти, които все още не могат да бъдат отстранени. Всички пластиди на растителните клетки имат способността да синтезират и натрупват резервни хранителни вещества. В растителните клетки съхранението на резервни хранителни вещества се извършва във вакуоли.

Зърна, гранули, капкиФункции: непостоянни образувания, съхраняващи органична материя и енергия

Ядро. Ядрена обвивка от две мембрани, ядрен сок, ядро. Функции: съхранение на наследствена информация в клетката и нейното възпроизвеждане, синтез на РНК - информационна, транспортна, рибозомна. Ядрената мембрана съдържа спори, чрез които протича активен обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата. Ядрото съхранява наследствена информация не само за всички характеристики и свойства на дадена клетка, за процесите, които трябва да се случват в нея (например синтез на протеини), но и за характеристиките на организма като цяло. Информацията се записва в ДНК молекулите, които са основната част от хромозомите. Ядрото съдържа ядро. Ядрото, поради наличието на хромозоми, съдържащи наследствена информация, функционира като център, който контролира цялата жизнена дейност и развитие на клетката.

Цитоплазмата е може би най-важната част от всяка клетъчна структура, представляваща вид „съединителна тъкан“ между всички компоненти на клетката.

Функциите и свойствата на цитоплазмата са разнообразни, ролята й в осигуряването на живота на клетката трудно може да бъде надценена.

Тази статия описва повечето от процесите, протичащи в най-малката жива структура на макро ниво, където основна роля играе гелообразната маса, която изпълва вътрешния обем на клетката и й придава външния вид и формата.

Цитоплазмата е вискозно (желеобразно) прозрачно вещество, което изпълва всяка клетка и е ограничено от клетъчната мембрана. Състои се от вода, соли, протеини и други органични молекули.

Всички органели на еукариотите, като ядрото, ендоплазмения ретикулум и митохондриите, са разположени в цитоплазмата. Частта от него, която не се съдържа в органелите, се нарича цитозол. Въпреки че може да изглежда, че цитоплазмата няма нито форма, нито структура, тя всъщност е високо организирано вещество, което се осигурява от така наречения цитоскелет (протеинова структура). Цитоплазмата е открита през 1835 г. от Робърт Браун и други учени.

Химичен състав

Основно цитоплазмата е веществото, което изпълва клетката. Това вещество е вискозно, гелообразно, състои се от 80% вода и обикновено е бистро и безцветно.

Цитоплазмата е субстанцията на живота, наричана още молекулярна супа, в който клетъчните органели са окачени и свързани помежду си чрез двуслойна липидна мембрана. Цитоскелетът, разположен в цитоплазмата, му придава формата. Процесът на цитоплазмения поток осигурява движението на полезни вещества между органелите и отстраняването на отпадъчните продукти. Това вещество съдържа много соли и е добър проводник на електричество.

Както беше казано, вещество Състои се от 70-90% вода и е безцветен. Повечето клетъчни процеси протичат в него, например, гликоза, метаболизъм, процеси на клетъчно делене. Външният прозрачен стъкловиден слой се нарича ектоплазма или клетъчна кора, вътрешната част на веществото се нарича ендоплазма. В растителните клетки протича процесът на цитоплазмения поток, който е потокът на цитоплазмата около вакуолата.

Основни характеристики

Трябва да се изброят следните свойства на цитоплазмата:

Структура и компоненти

При прокариоти (като бактерии), които нямат свързано с мембрана ядро, цитоплазмата представлява цялото съдържание на клетката в плазмената мембрана. При еукариотите (например растителни и животински клетки) цитоплазмата се формира от три отделни компонента: цитозол, органели и различни частици и гранули, наречени цитоплазмени включвания.

Цитозол, органели, включвания

Цитозолът е полутечен компонент, разположен отвън на ядрото и отвътре на плазмената мембрана. Цитозолът представлява приблизително 70% от обема на клетката и се състои от вода, цитоскелетни влакна, соли и органични и неорганични молекули, разтворени във вода. Също така съдържа протеини и разтворими структури като рибозоми и протеазоми. Вътрешната част на цитозола, най-течната и гранулирана, се нарича ендоплазма.

Мрежата от влакна и високите концентрации на разтворени макромолекули, като протеини, водят до образуването на макромолекулни агрегати, които силно влияят на преноса на вещества между компонентите на цитоплазмата.

Органоид означава "малък орган", който е свързан с мембрана. Органелите са разположени вътре в клетката и изпълняват специфични функции, необходими за поддържане живота на този най-малък градивен елемент на живота. Органелите са малки клетъчни структури, които изпълняват специализирани функции. Могат да се дадат следните примери:

• митохондриите;
• рибозоми;
• сърцевина;
• лизозоми;
• хлоропласти (в растенията);
• ендоплазмения ретикулум;
• Апарат на Голджи.

Вътре в клетката има и цитоскелет - мрежа от влакна, които й помагат да поддържа формата си.

Цитоплазмените включвания са частици, които са временно суспендирани в желеобразно вещество и се състоят от макромолекули и гранули. Могат да бъдат открити три вида такива включвания: секреторни, хранителни и пигментирани. Примери за секреторни включвания включват протеини, ензими и киселини. Гликогенът (молекула за съхранение на глюкоза) и липидите са отлични примери за включвания на хранителни вещества, а меланинът, открит в кожните клетки, е пример за включвания на пигмент.

Цитоплазмените включвания, като малки частици, суспендирани в цитозола, представляват разнообразен набор от включвания, присъстващи в различни видове клетки. Това могат да бъдат или кристали от калциев оксалат или силициев диоксид в растенията, или гранули от нишесте и гликоген. Широка гама от включвания са липиди, които имат сферична форма, присъстват както в прокариотите, така и в еукариотите и служат за натрупване на мазнини и мастни киселини. Например, такива включвания заемат по-голямата част от обема на адипозитите - специализирани клетки за съхранение.

Функции на цитоплазмата в клетката

Най-важните функции могат да бъдат представени в следната таблица:

• осигуряване на формата на клетката;
• местообитание на органели;
• транспорт на вещества;
• доставка на хранителни вещества.

Цитоплазмата служи за поддържане на органелите и клетъчните молекули. Много клетъчни процеси протичат в цитоплазмата. Някои от тези процеси включват протеинов синтез, първият етап от клетъчното дишане, което се нарича гликолиза, процеси на митоза и мейоза. В допълнение, цитоплазмата помага на хормоните да се движат в клетката и отпадъчните продукти също се отстраняват през нея.

Повечето от различните действия и събития се извършват в тази подобна на желатин течност, която съдържа ензими, които насърчават разграждането на отпадъчните продукти, и много метаболитни процеси също се извършват тук. Цитоплазмата осигурява на клетката форма, изпълва я и спомага за поддържането на органелите на техните места. Без него клетката би изглеждала „изпусната“ и различни вещества не биха могли лесно да се преместят от един органел в друг.

Транспорт на вещества

Течното вещество на съдържанието на клетката е много важно за поддържане на нейната жизнена активност, тъй като позволява лесен обмен на хранителни вещества между органелите. Този обмен се дължи на процеса на цитоплазмен поток, който е потокът от цитозол (най-подвижната и течна част от цитоплазмата), транспортиращ хранителни вещества, генетична информация и други вещества от един органел до друг.

Някои от процесите, които протичат в цитозола, включват също метаболитен трансфер. Органелата може да произвежда аминокиселина, мастна киселина и други вещества, които се движат през цитозола до органелата, която се нуждае от тези вещества.

Цитоплазмените потоци водят до самата клетка може да се движи. Някои от най-малките жизнени структури са снабдени с реснички (малки подобни на косми структури от външната страна на клетката, които позволяват на клетката да се движи в пространството). За други клетки, например амеба, единственият начин за движение е движението на течност в цитозола.

Снабдяване с хранителни вещества

В допълнение към транспортирането на различни материали, течното пространство между органелите действа като вид камера за съхранение на тези материали до момента, в който те действително се нуждаят от един или друг органел. Протеини, кислород и различни градивни елементи са суспендирани в цитозола. В допълнение към полезните вещества, цитоплазмата съдържа и метаболитни продукти, които чакат своя ред, докато процесът на отстраняване ги отстрани от клетката.

Плазмената мембрана

Клетъчната или плазмената мембрана е образувание, което предотвратява изтичането на цитоплазма от клетката. Тази мембрана е съставена от фосфолипиди, които образуват липиден двоен слой, който е полупропусклив: само определени молекули могат да проникнат през този слой. Протеини, липиди и други молекули могат да преминат през клетъчната мембрана чрез процеса на ендоцитоза, който произвежда везикула, съдържаща тези вещества.

Везикула, съдържаща течност и молекули, се отделя от мембраната, образувайки ендозома. Последният се придвижва вътре в клетката до своите реципиенти. Отпадъчните продукти се елиминират чрез процеса на екзоцитоза. В този процес везикулите, образувани в апарата на Голджи, се свързват с мембрана, която изтласква съдържанието им в околната среда. Мембраната също така придава на клетката форма и служи като поддържаща платформа за цитоскелета и клетъчната стена (при растенията).

Растителни и животински клетки

Сходството на вътрешното съдържание на растителните и животинските клетки показва сходния им произход. Цитоплазмата осигурява механична опора на вътрешните структури на клетката, които са окачени в нея.

Цитоплазмата поддържа формата и консистенцията на клетката и също така съдържа много химикали, които са ключови за поддържането на жизнените процеси и метаболизма.

Метаболитни реакции като гликоза и протеинов синтез се случват в желеподобното съдържание. В растителните клетки, за разлика от животинските клетки, има движение на цитоплазмата около вакуолата, което е известно като цитоплазмен поток.

Цитоплазмата на животинските клетки е вещество, подобно на гел, разтворен във вода, запълва целия обем на клетката и съдържа протеини и други важни молекули, необходими за живота. Гелообразната маса съдържа протеини, въглеводороди, соли, захари, аминокиселини и нуклеотиди, всички клетъчни органели и цитоскелет.