Ce este citoplasma și care sunt funcțiile acesteia? Aprovizionarea cu nutrienți

Citoplasma- acesta este mediul intern al celulei, limitat de membrana celulară, cu excepția nucleului și vacuolei. S-a spus anterior că celula este formată din 80% apă. O caracteristică a structurii citoplasmei celulare este că cea mai mare parte a structurii apei celulei se află în citoplasmă. Partea solidă a citoplasmei include proteine, carbohidrați, fosfolipide, colesterol și alți compuși organici care conțin azot, săruri minerale, incluziuni sub formă de picături de glicogen (în celulele animale) și alte substanțe. Aproape toate procesele metabolismului celular au loc în citoplasmă. Citoplasma conține, de asemenea, nutrienți de rezervă și deșeuri insolubile din procesele metabolice.

Funcțiile citoplasmei sau rolul citoplasmei în celulă

Funcțiile citoplasmei sau rolul citoplasmei:
1. Conectați toate părțile celulei într-un singur întreg;
2. În ea au loc procese chimice;
3. Transporta substante;
4. Îndeplinește o funcție de suport.

 

LA caracteristicile structurale ale citoplasmei pot fi atribuite următoarele:
1. Substanță vâscoasă incoloră;
2. Este în continuă mișcare;
3. Conține organele (componente structurale permanente și incluziuni celulare și celule structurale nepermanente);
4. Incluziunile pot fi sub formă de picături (grăsimi) și cereale (proteine ​​și carbohidrați).

Puteți vedea cum arată citoplasma folosind exemplul structurii unei celule vegetale sau a unei celule animale.

Mișcarea citoplasmei

Mișcarea citoplasmei în celulă este practic continuă. Mișcarea citoplasmei în sine se realizează datorită citoscheletului sau, mai precis, datorită modificărilor de formă a citoscheletului.

Organoizi citoplasmatici

Organoizii citoplasmei celulare includ toți organoizii localizați în celulă, deoarece toți sunt localizați în interiorul citoplasmei. Toate organitele din citoplasmă sunt într-o stare mobilă și se pot mișca datorită citoscheletului.

Compoziția citoplasmei

Compoziția citoplasmei include:
1. Apă aproximativ 80%;
2. Proteine ​​aproximativ 10%;
3. Lipide aproximativ 2%;
4. Săruri organice aproximativ 1%;
5. Săruri anorganice 1%;
6. ARN aproximativ 0,7%;
7. ADN aproximativ 0,4%.
Compoziția de mai sus a citoplasmei este valabilă pentru celulele eucariote.

1. Dați exemple de ființe vii ale căror celule sunt capabile să mențină o formă constantă.

Răspuns. Celulele plantelor și ciupercilor, adică cele care au un perete celular, își mențin o formă constantă.

2. Care sunt funcțiile ribozomilor?

Răspuns. Ribozomul este cel mai important organel non-membranar al unei celule vii, servind pentru biosinteza proteinelor din aminoacizi conform unei matrice date bazate pe informatiile genetice furnizate de ARN-ul mesager (ARNm).

3. Ce este citoplasma?

Răspuns. Mediul intern al celulei - citoplasma - este un sistem complex organizat, incluzând nucleul, membrana și organele nemembranare, incluziuni care sunt suspendate în hialoplasmă. Acesta din urmă este un gel cu un grad de vâscozitate care variază în funcție de starea funcțională a celulei.

Întrebări după §15

1. Ce funcții îndeplinește citoscheletul?

Răspuns. Toate eucariotele au un sistem complex de suport în citoplasmă - citoscheletul. Este format din trei elemente: microtubuli, filamente intermediare și microfilamente.

Microtubulii pătrund în întreaga citoplasmă și sunt tuburi goale cu un diametru de 20–30 nm. Pereții lor sunt formați din fire special răsucite construite din tubulină proteică. Asamblarea microtubulilor din tubulină are loc în centrul celulei. Microtubulii sunt puternici și formează cadrul de susținere al citoscheletului. Adesea ele sunt poziționate în așa fel încât să contracareze întinderea și contracția celulei. Pe lângă funcția lor mecanică, microtubulii îndeplinesc și o funcție de transport, participând la transportul diferitelor substanțe prin citoplasmă.

Filamentele intermediare au o grosime de aproximativ 10 nm și sunt, de asemenea, de natură proteică. Funcțiile lor nu sunt în prezent bine înțelese.

Microfilamentele sunt filamente proteice cu un diametru de numai 4 nm. Baza lor este proteina actina. Uneori, filamentele de actină sunt grupate în mănunchiuri. Microfilamentele sunt cel mai adesea situate aproape de membrana plasmatică și sunt capabile să-și schimbe forma, ceea ce este foarte important, de exemplu, pentru procesele de fagocitoză și pinocitoză.

Astfel, citoplasma este pătrunsă cu structuri citoscheletice care mențin forma celulei și asigură transportul intracelular. Citoscheletul poate „dezasambla” și „asambla” rapid. Când este asamblat, organitele se pot deplasa prin structurile sale cu ajutorul unor proteine ​​speciale, ajungând în acele locuri din celulă unde sunt necesare în acest moment.

2. În ce constă centrul celular?

Răspuns. Centru celular (centrozom). Este situat în citoplasmă în apropierea nucleului și este format din doi centrioli - cilindri situați perpendicular unul pe celălalt. Diametrul fiecărui centriol este de 150–250 nm, iar lungimea este de 300–500 nm. Peretele fiecărui centriol este format din nouă complexe de microtubuli, iar fiecare complex (sau triplet), la rândul său, este construit din trei microtubuli. Tripleții centriolului sunt legați unul de celălalt printr-o serie de ligamente. Principala proteină care formează centrioli este tubulina. Tubulina este transportată în zona centrală a celulei prin citoplasmă. Aici elementele citoscheletice sunt asamblate din această proteină. Deja asamblate, sunt trimise în diferite părți ale citoplasmei, unde își îndeplinesc funcțiile.

Centriolii sunt, de asemenea, necesari pentru formarea corpurilor bazale ale cililor și flagelilor. Înainte de diviziunea celulară, centriolii se dublează. În timpul procesului de diviziune celulară, ei diverg în perechi către polii opuși ai celulei și participă la formarea filamentelor fusului.

În celulele plantelor superioare, centrul celular este structurat diferit și nu conține centrioli.

3. Ce proces se realizează în ribozomi?

Răspuns. Organelele necesare celulei pentru sinteza proteinelor sunt ribozomii. Dimensiunea lor este de aproximativ 20 x 30 nm; sunt câteva milioane într-o celulă. Ribozomii constau din două subunități - mari și mici. Fiecare subunitate este un complex de ARNr cu proteine. Ribozomii se formează în regiunea nucleolilor nucleului și apoi intră în citoplasmă prin porii nucleari. Ei efectuează sinteza proteinelor, și anume, asamblarea moleculelor de proteine ​​din aminoacizi livrați în ribozomul ARNt. Între subunitățile ribozomului există un gol în care se află molecula de ARNm, iar pe subunitatea mare există un șanț de-a lungul căruia alunecă molecula de proteină sintetizată. Astfel, în ribozomi se realizează procesul de traducere a informațiilor genetice, adică traducerea acesteia din „limbajul nucleotidelor” în „limbajul aminoacizilor”.

Ribozomii pot fi suspendați în citoplasmă, dar mai des sunt localizați în grupuri pe suprafața reticulului endoplasmatic al celulei. Se crede că ribozomii liberi sintetizează proteinele necesare pentru nevoile celulei în sine, iar ribozomii atașați la EPS produc proteine ​​„pentru export”, adică proteine ​​care sunt destinate utilizării în spațiul extracelular sau în alte celule ale corpului. .

Celulă– o unitate elementară a unui sistem viu. Diverse structuri ale unei celule vii care sunt responsabile pentru îndeplinirea unei anumite funcții sunt numite organele, ca și organele unui întreg organism. Funcțiile specifice în celulă sunt distribuite între organele, structuri intracelulare care au o anumită formă, precum nucleul celular, mitocondriile etc.

Structuri celulare:

Citoplasma. O parte esențială a celulei, închisă între membrana plasmatică și nucleu. Citosol este o soluție apoasă vâscoasă de diferite săruri și substanțe organice, impregnată cu un sistem de fire proteice - citoschelete. Cele mai multe procese chimice și fiziologice ale celulei au loc în citoplasmă. Structura: Citosol, citoschelet. Funcții: include diverse organite, mediul celular intern
Membrană plasmatică. Fiecare celulă de animale, plante, este limitată de mediu sau de alte celule de o membrană plasmatică. Grosimea acestei membrane este atât de mică (aproximativ 10 nm) încât poate fi văzută doar cu un microscop electronic.

Lipidele formează un strat dublu în membrană, iar proteinele pătrund în toată grosimea acesteia, sunt scufundate la diferite adâncimi în stratul lipidic sau sunt situate pe suprafețele exterioare și interioare ale membranei. Structura membranelor tuturor celorlalte organite este similară cu membrana plasmatică. Structura: strat dublu de lipide, proteine, carbohidrati. Funcții: restrângerea, păstrarea formei celulelor, protecția împotriva deteriorării, reglator al aportului și eliminarea substanțelor.

Lizozomi. Lizozomii sunt organite legate de membrană. Au o formă ovală și un diametru de 0,5 microni. Acestea conțin un set de enzime care distrug substanțele organice. Membrana lizozomilor este foarte puternică și împiedică pătrunderea propriilor enzime în citoplasma celulei, dar dacă lizozomul este deteriorat de orice influențe externe, atunci întreaga celulă sau o parte a acesteia este distrusă.
Lizozomii se găsesc în toate celulele plantelor, animalelor și ciupercilor.

Prin digerarea diferitelor particule organice, lizozomii furnizează „materii prime” suplimentare pentru procesele chimice și energetice din celulă. Când celulele sunt înfometate, lizozomii digeră unele organele fără a ucide celula. Această digestie parțială oferă celulei minimul necesar de nutrienți pentru o perioadă de timp. Uneori, lizozomii digeră celule întregi și grupuri de celule, ceea ce joacă un rol semnificativ în procesele de dezvoltare la animale. Un exemplu este pierderea cozii atunci când un mormoloc se transformă într-o broască. Structură: vezicule ovale, membrană în exterior, enzime în interior. Funcții: descompunerea substanțelor organice, distrugerea organelelor moarte, distrugerea celulelor uzate.

Complexul Golgi. Produsele biosintetice care intră în lumenele cavităților și tubilor reticulului endoplasmatic sunt concentrate și transportate în aparatul Golgi. Acest organel măsoară 5-10 μm.

Structura: cavități (bule) înconjurate de membrane. Funcții: acumulare, ambalare, excreție de substanțe organice, formare de lizozomi

Reticulul endoplasmatic. Reticulul endoplasmatic este un sistem pentru sinteza și transportul substanțelor organice în citoplasma unei celule, care este o structură deschisă a cavităților conectate.
De membranele reticulului endoplasmatic sunt atașate un număr mare de ribozomi - cele mai mici organele celulare, în formă de sfere cu un diametru de 20 nm. și constând din ARN și proteine. Sinteza proteinelor are loc pe ribozomi. Apoi proteinele nou sintetizate intră în sistemul de cavități și tubuli, prin care se deplasează în interiorul celulei. Cavități, tubuli, tuburi din membrane, ribozomi de pe suprafața membranelor. Funcții: sinteza substanțelor organice cu ajutorul ribozomilor, transportul substanțelor.

Ribozomi. Ribozomii sunt atașați de membranele reticulului endoplasmatic sau sunt liberi în citoplasmă, sunt aranjați în grupuri, iar proteinele sunt sintetizate pe ele. Compoziția proteinelor, ARN ribozomal Funcții: asigură biosinteza proteinelor (asamblarea unei molecule proteice din).
Mitocondriile. Mitocondriile sunt organite energetice. Forma mitocondriilor este diferită; acestea pot fi altele, în formă de tijă, filamentoase, cu un diametru mediu de 1 micron. și 7 µm lungime. Numărul de mitocondrii depinde de activitatea funcțională a celulei și poate ajunge la zeci de mii în mușchii de zbor ai insectelor. Mitocondriile sunt delimitate la exterior de o membrană exterioară, sub care se află o membrană interioară, formând numeroase proiecții - cristae.

În interiorul mitocondriilor se află ARN, ADN și ribozomi. În membranele sale sunt încorporate enzime specifice, cu ajutorul cărora energia nutrienților este transformată în energie ATP în mitocondrii, care este necesară pentru viața celulei și a organismului în ansamblu.

Membrană, matrice, excrescențe - cristae. Funcții: sinteza moleculei ATP, sinteza propriilor proteine, acizi nucleici, carbohidrați, lipide, formarea propriilor ribozomi.

Plastide. Doar în celulele vegetale: leucoplaste, cloroplaste, cromoplaste. Funcții: acumularea de substanțe organice de rezervă, atragerea insectelor polenizatoare, sinteza de ATP și carbohidrați. Cloroplastele au forma unui disc sau o minge cu un diametru de 4-6 microni. Cu o membrană dublă - externă și internă. În interiorul cloroplastei există ADN ribozom și structuri membranare speciale - grana, conectate între ele și cu membrana interioară a cloroplastei. Fiecare cloroplast are aproximativ 50 de boabe, dispuse într-un model de șah pentru a capta mai bine lumina. Membranele Gran conțin clorofilă, datorită căreia energia luminii solare este transformată în energia chimică a ATP. Energia ATP este utilizată în cloroplaste pentru sinteza compușilor organici, în primul rând carbohidrați.
Cromoplastele. Pigmenții roșii și galbeni găsiți în cromoplaste dau diferitelor părți ale plantei culorile lor roșii și galbene. morcovi, fructe de roșii.

Leucoplastele sunt locul acumulării unui nutrient de rezervă – amidonul. Există mai ales multe leucoplaste în celulele tuberculilor de cartofi. La lumină, leucoplastele se pot transforma în cloroplaste (în urma cărora celulele cartofului devin verzi). Toamna, cloroplastele se transformă în cromoplaste, iar frunzele și fructele verzi devin galbene și roșii.

Centrul celular. Este format din doi cilindri, centrioli, situati perpendicular unul pe altul. Functii: suport pentru filete ax

Incluziunile celulare fie apar în citoplasmă, fie dispar în timpul vieții celulei.

Incluziunile dense, granulare conțin nutrienți de rezervă (amidon, proteine, zaharuri, grăsimi) sau produse de deșeuri celulare care nu pot fi încă îndepărtate. Toate plastidele celulelor vegetale au capacitatea de a sintetiza și acumula nutrienți de rezervă. În celulele plantelor, depozitarea nutrienților de rezervă are loc în vacuole.

Boabe, granule, picături Funcții: formațiuni nepermanente care stochează materie organică și energie

Miez. Înveliș nuclear din două membrane, suc nuclear, nucleol. Funcții: stocarea informațiilor ereditare în celulă și reproducerea acesteia, sinteza ARN - informațional, de transport, ribozomal. Membrana nucleară conține spori, prin care are loc schimbul activ de substanțe între nucleu și citoplasmă. Nucleul stochează informații ereditare nu numai despre toate caracteristicile și proprietățile unei celule date, despre procesele care ar trebui să aibă loc în ea (de exemplu, sinteza proteinelor), ci și despre caracteristicile organismului în ansamblu. Informațiile sunt înregistrate în moleculele de ADN, care sunt partea principală a cromozomilor. Nucleul conține un nucleol. Nucleul, datorită prezenței cromozomilor care conțin informații ereditare, funcționează ca un centru care controlează întreaga activitate vitală și dezvoltarea celulei.

Citoplasma este poate cea mai importantă parte a oricărei structuri celulare, reprezentând un fel de „țesut conjunctiv” între toate componentele celulei.

Funcțiile și proprietățile citoplasmei sunt diverse; rolul său în asigurarea vieții celulei poate fi cu greu supraestimat.

Acest articol descrie majoritatea proceselor care au loc în cea mai mică structură vie la nivel macro, unde rolul principal este jucat de masa asemănătoare gelului care umple volumul intern al celulei și îi conferă aspectul și forma.

Citoplasma este o substanță transparentă vâscoasă (asemănătoare jeleului) care umple fiecare celulă și este delimitată de membrana celulară. Este format din apă, săruri, proteine ​​și alte molecule organice.

Toate organitele eucariotelor, cum ar fi nucleul, reticulul endoplasmatic și mitocondriile, sunt localizate în citoplasmă. Partea din ea care nu este conținută în organele se numește citosol. Deși poate părea că citoplasma nu are nici formă, nici structură, este de fapt o substanță foarte organizată, care este furnizată de așa-numitul citoschelet (structură proteică). Citoplasma a fost descoperită în 1835 de Robert Brown și alți oameni de știință.

Compoziție chimică

În principal, citoplasma este substanța care umple celula. Această substanță este vâscoasă, asemănătoare unui gel, constă din 80% apă și este de obicei limpede și incoloră.

Citoplasma este substanța vieții, numită și supă moleculară, în care organele celulare sunt suspendate și conectate între ele printr-o membrană lipidică cu două straturi. Citoscheletul, situat în citoplasmă, îi dă forma. Procesul fluxului citoplasmatic asigură deplasarea substanțelor utile între organele și îndepărtarea deșeurilor. Această substanță conține multe săruri și este un bun conductor de electricitate.

După cum s-a spus, substanță constă din 70−90% apă și este incoloră. Cele mai multe procese celulare au loc în ea, de exemplu, glicoza, metabolismul, procesele de diviziune celulară. Stratul exterior sticlos transparent se numeste ectoplasma sau cortexul celular, partea interioara a substantei se numeste endoplasma. În celulele vegetale are loc procesul de flux citoplasmatic, care este fluxul de citoplasmă în jurul vacuolei.

Principalele caracteristici

Următoarele proprietăți ale citoplasmei trebuie enumerate:

Structură și componente

La procariote (cum ar fi bacteriile), care nu au un nucleu legat de membrană, citoplasma reprezintă întregul conținut al celulei din membrana plasmatică. La eucariote (de exemplu, celulele vegetale și animale), citoplasma este formată din trei componente distincte: citosol, organite și diverse particule și granule numite incluziuni citoplasmatice.

Citosol, organite, incluziuni

Citosolul este o componentă semi-lichidă situată în exteriorul nucleului și în interiorul membranei plasmatice. Citosolul reprezintă aproximativ 70% din volumul celulei și este format din apă, fibre citoscheletice, săruri și molecule organice și anorganice dizolvate în apă. Conține, de asemenea, proteine ​​și structuri solubile, cum ar fi ribozomi și proteazomi. Partea interioară a citosolului, cea mai fluidă și cea mai granulară, se numește endoplasmă.

Rețeaua de fibre și concentrațiile mari de macromolecule dizolvate, precum proteinele, duc la formarea de agregate macromoleculare, care influențează puternic transferul de substanțe între componentele citoplasmei.

Organoid înseamnă „organ mic” care este asociat cu o membrană. Organelele sunt situate în interiorul celulei și îndeplinesc funcții specifice necesare pentru a menține viața acestui cel mai mic bloc de construcție al vieții. Organelele sunt structuri celulare mici care îndeplinesc funcții specializate. Se pot da următoarele exemple:

• mitocondriile;
• ribozomi;
• miez;
• lizozomi;
• cloroplaste (în plante);
• reticul endoplasmatic;
• Aparate Golgi.

În interiorul celulei se află și un citoschelet - o rețea de fibre care o ajută să-și mențină forma.

Incluziunile citoplasmatice sunt particule care sunt suspendate temporar într-o substanță asemănătoare jeleului și constau din macromolecule și granule. Pot fi găsite trei tipuri de astfel de incluziuni: secretoare, nutritive și pigmentate. Exemple de incluziuni secretoare includ proteine, enzime și acizi. Glicogenul (molecula de depozitare a glucozei) și lipidele sunt exemple principale de incluziuni de nutrienți, iar melanina găsită în celulele pielii este un exemplu de incluziuni de pigment.

Incluziunile citoplasmatice, fiind particule mici suspendate în citosol, reprezintă o gamă diversă de incluziuni prezente în diferite tipuri de celule. Acestea pot fi fie cristale de oxalat de calciu sau dioxid de siliciu din plante, fie granule de amidon și glicogen. O gamă largă de incluziuni sunt lipide care au o formă sferică, sunt prezente atât în ​​procariote, cât și în eucariote și servesc pentru acumularea de grăsimi și acizi grași. De exemplu, astfel de incluziuni ocupă cea mai mare parte a volumului de adipozite - celule de stocare specializate.

Funcțiile citoplasmei în celulă

Cele mai importante funcții pot fi prezentate în următorul tabel:

• asigurarea formei celulei;
• habitatul organitelor;
• transport de substante;
• aprovizionare cu nutrienți.

Citoplasma servește la susținerea organelelor și a moleculelor celulare. Multe procese celulare au loc în citoplasmă. Unele dintre aceste procese includ sinteza proteinelor, prima etapă a respirației celulare, Care e numit glicoliza, procesele de mitoză și meioză. În plus, citoplasma ajută hormonii să se miște în întreaga celulă, iar produsele de deșeuri sunt, de asemenea, îndepărtate prin ea.

Cele mai multe dintre diferitele acțiuni și evenimente au loc în acest lichid asemănător gelatinei, care conține enzime care promovează descompunerea deșeurilor, iar aici au loc și multe procese metabolice. Citoplasma oferă celulei formă, umplând-o și ajută la menținerea organelelor în locurile lor. Fără el, celula ar părea „dezumflată” și diverse substanțe nu s-ar putea muta cu ușurință de la un organel la altul.

Transport de substante

Substanța lichidă a conținutului celular este foarte importantă pentru menținerea funcțiilor sale vitale, deoarece permite schimbul ușor de nutrienți între organele. Acest schimb se datorează procesului de flux citoplasmatic, care este fluxul de citosol (partea cea mai mobilă și mai fluidă a citoplasmei) care transportă nutrienți, informații genetice și alte substanțe de la un organel la altul.

Unele dintre procesele care au loc în citosol includ, de asemenea transferul metaboliților. Organelele pot produce aminoacizi, acizi grași și alte substanțe, care se deplasează prin citosol către organele care au nevoie de aceste substanțe.

Fluxurile citoplasmatice duc la celula însăși se poate mișca. Unele dintre cele mai mici structuri de viață sunt echipate cu cili (structuri mici asemănătoare părului din exteriorul celulei care permit celulei să se miște prin spațiu). Pentru alte celule, de exemplu, amiba, singura modalitate de mișcare este mișcarea fluidului în citosol.

Aprovizionarea cu nutrienți

Pe langa transportul diverselor materiale, spatiul lichid dintre organele actioneaza ca un fel de camera de depozitare a acestor materiale pana in momentul in care sunt efectiv necesare de catre unul sau altul. Proteinele, oxigenul și diferitele blocuri de construcție sunt suspendate în interiorul citosolului. Pe lângă substanțele utile, citoplasma conține și produse metabolice care își așteaptă rândul până când procesul de îndepărtare le scoate din celulă.

Membrană plasmatică

Membrana celulară sau plasmatică este o formațiune care împiedică fluxul citoplasmei din celulă. Această membrană este compusă din fosfolipide care formează un dublu strat lipidic, care este semipermeabil: doar anumite molecule pot pătrunde în acest strat. Proteinele, lipidele și alte molecule pot traversa membrana celulară prin procesul de endocitoză, care produce o veziculă care conține aceste substanțe.

O veziculă care conține fluid și molecule se desprinde din membrană, formând un endozom. Acesta din urmă se deplasează în interiorul celulei către destinatarii săi. Produsele reziduale sunt eliminate prin procesul de exocitoză. În acest proces, veziculele formate în aparatul Golgi se conectează la o membrană, care împinge conținutul lor în mediu. De asemenea, membrana oferă celulei formă și servește drept platformă de susținere pentru citoscheletul și peretele celular (la plante).

Celulele vegetale și animale

Asemănarea conținutului intern al celulelor vegetale și animale indică originea lor similară. Citoplasma oferă suport mecanic structurilor interne ale celulei, care sunt suspendate în ea.

Citoplasma menține forma și consistența celulei și, de asemenea, conține multe substanțe chimice care sunt cheie pentru menținerea proceselor vitale și a metabolismului.

Reacții metabolice, cum ar fi glicoza și sinteza proteinelor, apar în conținutul de tip jeleu. În celulele vegetale, spre deosebire de celulele animale, există o mișcare a citoplasmei în jurul vacuolei, care este cunoscută sub numele de flux citoplasmatic.

Citoplasma celulelor animale este o substanță asemănătoare unui gel dizolvat în apă; ea umple întregul volum al celulei și conține proteine ​​și alte molecule importante necesare vieții. Masa asemănătoare gelului conține proteine, hidrocarburi, săruri, zaharuri, aminoacizi și nucleotide, toate organitele celulare și citoscheletul.