Составляющие цитоплазмы: Цитоплазма живой клетки – роль, функция и движение в процессе деления

Содержание

просто и понятно о ее значении в биологии

Наряду с мембранной именно цитоплазма является одной из главных частей клетки, этого строительного материала всякой органической материи. Цитоплазма играет в жизни клетки очень важную роль, она объединяет собой все клеточные структуры, способствует их взаимодействию друг с другом. Также в цитоплазме располагается ядро клетки и все органоиды. Если говорить простыми словами, то цитоплазма представляет собой такое вещество, в котором находятся все другие составные части клетки.

В состав цитоплазмы входят различные химические соединения, которые представляют собой не однородное химическое вещество, а сложную физико-химическую систему, она к тому же постоянно меняется и развивается и имеет в себе большое содержание воды. Важным компонентом цитоплазмы является белковая смесь в коллоидном состоянии в сочетании с нуклеиновыми кислотами, жирами и углеводами.

Также цитоплазма разделяется на две составные части:

Эндоплазма располагается в центре клетки и имеет более текучую структуру.

Именно в ней находятся все самые важные органоиды клетки. Экзоплазма располагается по периметру клетки, где граничит с ее мембраной, она более вязкая и плотная по консистенции. Она играет связующую роль клетки с окружающей средой.

Рисунок цитоплазмы.

Какую функцию выполняет цитоплазма? Очень важную – в цитоплазме проходят все процессы клеточного метаболизма, за исключением синтеза нуклеиновых кислот (он осуществляется в ядре клетки). Помимо этой, самой важной функции, цитоплазма играет такие полезные роли:

Способность цитоплазмы к движению является важным ее свойством, благодаря этому обеспечивается связь органоидов клетки. В биологии движение цитоплазмы называется циклозом, оно является постоянным процессом. Движение цитоплазмы в клетке может иметь струйчатый, колебательный или круговой характер.

Еще одним свойством цитоплазмы является ее деление, без которого было бы попросту невозможно само деление клетки. Деление цитоплазмы осуществляется посредством митоза и мейоза, о чем вы можете почитать больше в статье по ссылке.

И в завершение образовательное видео о сути цитоплазмы

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Цитоплазма, состав — Справочник химика 21

    Все клетки, даже самые простые, имеют мембраны. Мембраны отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, поэтому нарушение целостности мембраны приводит к гибели клетки. Мембраны не только сохраняют молекулы веществ, входящих в ее состав, но и реализуют специфику химического состава клеточной цитоплазмы. С помощью специальных устройств мембрана избирательно выбрасывает из клетки ненужные вещества и поглощает из окружающей среды необходимые.
Главные компоненты биологических мембран живых организмов — это сложные липиды. Следует обратить внимание на то, что все сложные липиды, описанные в разд. 9, имеют характерное строение для поверхностно-активных веществ, т. е. две большие неполярные углеводородные группы и полярную часть, способную к образованию водородных связей. Таким образом, эти молекулы способны самопроизвольно агрегировать, образуя в воде бислойные структуры, составляющие основу мембраны. В состав мембранного бислоя входят и молекулы белков, и свободные жирные кислоты. Последние встраиваются в бислой так, что их жирные хвосты погружены внутрь, а полярные группы во внешнюю среду и контактируют с ионами натрия с внешней, а с ионами калия с внутренней стороны бислоя (см. рис. 73). Биологические мембраны не только регулируют обмен веществ в клетке, но и воспринимают химическую информацию из внешней среды с помощью специальных рецепторов. Биологические мембраны обеспечивают иммунитет клетки, нейтрализуя чужие и свои вредные вещества.
Они также способны передавать информацию соседним клеткам о своем состоянии. Наконец, совсем недавно было обнаружено, что многие белки-ферменты могут работать только внутри мембраны, запрещая, разрешая или сопрягая ферментативные процессы. [c.407]
    В клетках прокариот органеллы, типичные для эукариот, отсутствуют. Ядерная ДНК у них не отделена от цитоплазмы мембраной. В цитоплазме находятся функционально специализированные структуры, но они не изолированы от цитоплазмы с помощью мембран и, следовательно, не образуют замкнутых полостей. Эти структуры могут быть сформированы и мембранами, но последние не замкнуты и, как правило, обнаруживают тесную связь с ЦПМ, являясь результатом ее локального внутриклеточного разрастания. В клетках прокариот есть также образования, окруженные особой мембраной, имеющей иное по сравнению с элементарной строение и химический состав. 
[c.18]

    Клетки эукариот богаты различными органеллами. Прежде всего это клеточное ядро, в котором происходят все процессы с участием ядерной ДНК, входящей в состав хроматина, в первую очередь процессы репликации, репарации и транскрипции. Даже в пределах ядра имеется распределение процессов между отдельными его частями. Наиболее четко это выражено в случае синтеза рибосомных РНК и формирования рибосом. Участки хроматина, содержащие гены рибосомных РНК, находятся в виде петель хроматина в определенной области ядра, называемой ядрышком. Здесь происходит их транскрипция с помощью РНК-полимеразы I и первые фазы формирования рибосом. Рибосомные белки, необходимые для сборки рибосом, поступают из цитоплазмы, в которой сосредоточено их производство. 

[c.432]

    Рибосомы находятся в цитоплазме клеток. Обычно они шаровидны, их размер составляет всего 15—35 нм. В рибосомах происходит биосинтез белка. В 1943 г. рибосомы были обнаружены в цитоплазме бактерий, а затем в цитоплазме животных, растений и дрожжей. Они находятся на поверхности мембраны (тогда они активны) либо свободно плавают в цитоплазме. В состав рибосом входят рибонуклеопротеиды, т. е. РНК и белковый комплекс. Молекулярная масса рибосом составляет около 10 . Белки и РНК в рибосомах содержатся в количестве примерно по 40—60%. [c.20]

    Пируват, образовавшийся в цитоплазме клетки, поступает в митохондрии, где он превращается в ацетил-КоА и Oj, при действии сложноорганизованного мультиферментного пируватдегидрогеназного комплекса (ПД-комп-лекс). В состав ПД-комплекса (табл. 19.1) входят три сложных фермента, коферменты которых достаточно прочно ассоциированы с апоферментами, и два кофермента — легко диссоциирующие (HS-KoA и НАД ). 

[c.261]

    ДНК входит в состав клеточного ядра РНК находится за пределами ядра в окружающей его жидкости, которая называется цитоплазмой. [c.461]

    Фосфор подобно азоту входит в виде остатков фосфорной кислоты в состав важнейших компонентов клеточного вещества — рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот хромосом и цитоплазмы.[c.88]


    В цитоплазме молекула и-РНК укладывается на поверхность рибосом. Одновременно и независимо в цитоплазме происходит другой процесс, также имеющий важное значение для синтеза белка молекулы т-РНК присоединяют свободные аминокислоты, активируют их и переносят к рибосомам. Каждой из 20 аминокислот, входящих в состав белков, соответствует своя т-РНК, со своей специфической последовательностью чередования нуклеотидов. Нужные для данного белка аминокислоты, доставленные в рибосому молекулами т-РНК, устанавливаются в нужной последовательности при помощи молекулы и-РНК, играющей роль шаблона, после 
[c.454]

    Активный, нли каталитический, центр фермента — это сравнительно небольшой участок молекулы белка. Аминокислотный состав остальной части молекулы, особенно тех ее участков, которые находятся на поверхности структуры, может довольно сильно меняться в результате мутаций без изменения каталитической активности фермента.

Тем не менее присоединение к различным участкам поверхности фермента других молекул может косвенно повлиять на катализ. В концентрированных растворах, каким является цитоплазма, молекулы могут агрегировать. Присоединение какой-либо молекулы к определенному участку на поверхности фермента способно изменить его структуру и в свою очередь вызвать увеличение или уменьшение каталитической активности. Так, при избыточном накоплении продукта какого-либо метаболического пути ингибитор, действующий по принципу обратной связи, взаимодействует указанным образом с ферментами и выключает их. Взаимодействия такого рода составляют один из распространенных способов регуляции. [c.64]

    Жиры подразделяются на запасные и цитоплазматические, которые являются составной частью цитоплазмы клетки, имеют постоянный состав и не расходуются даже при голодании организма. Запасные жиры накапливаются в семенах, зародышах и плодах многих растений, которые нередко служат сырьем для получения жиров, называемых маслами.

Жиры и масла, извлекаемые из жировой ткани обычными методами, представляют собой сложную химическую смесь. Главную массу ее составляют сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Эти сложные эфиры называются глицеридами. В жировой смеси [c.177]

    Репликация, транскрипция и трансляция ядерного генома. У эукариот генетическая информация, содержащаяся в ядре, распределена между хромосомами. Каждая хромосома — это нитевидная структура, содержащая ДНК, основные белки особого типа, называемые гистонами и группу негистоновых белков, которые, вероятно, играют какую-то роль в регулировании функции генов. В неделящемся, или интерфазном, ядре каждая хромосома сильно выгнута и имеет толщину всего 20-30 нм поэтому ее нельзя увидеть с помощью светового микроскопа. Интерфазное ядро содержит ядрышко — органеллу, богатую РНК и связанную со специфическим участком хромосомы — ядрышковым организатором. Ядрышковый организатор содержит множество копий генов, определяющих структуру рибосомальных РНК ядрышко служит местом синтеза высокомолекулярного РНК-предшественника, из которого затем путем расщепления образуются основные типы молекул РНК, входящих в состав цитоплазматических рибосом.

Эти РНК, а также матричные РНК, синтезируемые в других участках хромосом, выходят через ядерные поры в цитоплазму, где происходит сборка рибосом и синтезируется основная масса клеточного белка. [c.48]

    Клетка прокариот обладает рядом принципиальных особенностей, касающихся как ее ультраструктурной, так и химической организации (рис. 4). Структуры, расположенные снаружи от ЦПМ (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки), называют обычно поверхностными структурами. Термином клеточная оболочка часто обозначают все слои, располагающиеся с внешней стороны от ЦПМ (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол). ЦПМ вместе с цитоплазмой называется протопластом. Рассмотрим сначала строение, химический состав и функции поверхностных клеточных структур. [c.27]

    Полнены способны образовывать комплексы с холестерином и другими стеринами (см. далее разд. 2.8), входящими в состав клеточных мембран. После образования таких комплексов мембрана теряет способность регулировать обмен ионов и низкомолекулярных органических веществ между цитоплазмой клетки и внешней средой.[c.68]

    Приведенные нами примеры дифференцированных растительных клеток показывают, что клеточная стенка-весьма сложная структура, форма и состав которой могут заметно изменяться в процессе роста и развития клетки. При этом возможно не только добавление нового материала, но и удаление в определенных местах материала, отложенного ранее (как, например, при образовании пор в ситовидных трубках флоэмы или создании сложного рельефа на поверхности пыльцевых зерен) Все это означает, что в цитоплазме каждой дифференцирующейся клетки на стадии формирования клеточной стенки действуют какие-то тонкие механизмы пространственного и временного контроля. [c.171]


    При полном гидролизе нуклеиновых кислот образуются фосфорная кислота, сахар, пиримидины и пуриновые основания. Сахар, входящий в состав нуклеиновых кислот цитоплазмы, представляет собой D-рибозу его содержат таклсе нуклеиновые кислоты, полученные из дрожжей. Эти нуклеиновые кислоты называют рибонуклеиновыми кислотами. Сахар нуклеиновых кислот, содержащихся в клеточных ядрах, представляет собой D-2-рибодезозу [c.1044]

    По фпзико-.чимической структуре цитоплазма представляет собой коллоидное образование, в котором дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой— частицы различной химической природы. В состав цитоплазмы входят белки, сера, жиры и другие включения (рис. 74), [c.249]

    НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (лат. nu leus — ядро) — высокомолекулярные органические соединения биологического происхождения, входящие в состав белков-нуклеопротоидов и играющие важную роль в процессах жизнедеятельности всех живых организмов, Н. к. построены из большого количества мононуклеотидов, в состав которых входят фосфорная кислота и так называемые пуриновые и пиримидиновые основания (нуклеоз ды). Различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. ДНК сосредоточена преимущественно в ядрах всех клеток, в хромосомах РНК находится главным образом в цитоплазме. Считают, что ДНК имеет большое значение в передаче наследственных свойств организмов, а РНК — в синтезе белков. [c.177]

    Многие микроорганизмы, такие, как плесени и бактерии, состоят всего из одной клетки. Они могут иметь такие размеры, что их можно различать, пользуясь обычным микроскопом часто они имеют диаметр около 1 мкм (10 м), иногда же могут иметь и значительно ббльщие размеры, достигая в диаметре 1 мм и более. Клетки имеют вполне определенную структуру, включающую клеточную мембрану толщиной в несколько десятков нанометров, внутри которой заключено довольно вязкое вещество, называемое цитоплазмой часто клетки содержат и другие-структуры, различимые под микроскопом. Растения и животные состоят,, как правило, из совокупности клеток, которые могут быть самых различных типов даже в одном организме. Мыщцы, стенки кровеносных и лимфатических сосудов, разнообразные соединительные ткани, нервы и кожа человека состоят из клеток, соединенных между собой и образующих вполне определенную структуру. Кроме того, имеется множеств клеток, которые не принадлежат к этой структуре, а плавают в жидкости, входящей в состав организма. Наиболее многочисленными клетками подобного рода, являются красные клетки крови, или эритроциты Эритроциты человека имеют форму плоских дисков диаметром примерно 7,5 мкм и толщиной 2 мкм. Число эритроцитов в человеческом организме очень велико. В одном кубическом миллиметре крови содержится около пяти миллионов эритроцитов, а человек имеет около пяти литров-крови, т. е. пять миллионов кубических миллиметров крови. Следовательно, в теле человека имеется около 25-10 эритроцитов. Наряду с ними существует множество иных клеток, причем некоторые из них имеют очень небольшие размеры, подобно эритроцитам, тогда как другие значительно больше — нервная клетка может иметь диаметр около [c.383]

    У различных аминакислот гидрофобные или гидрофильные свойства выражены сильнее или слабее в соответствии с химической природой радикалов, входящих в их состав. Гидрофобность или гидрофильпость пептидов определяется их аминокислотным составом. Поверхность глобул большинства нативных белков цитоплазмы в целом гидрофильна, так как остатки гидрофобных аминокислот спрятаны внутрь глобул. У белков мембран, наоборот, гидрофобные остатки аминокислот располагаются на поверхности. Впрочем, [c.168]

    Сразу же после появления в 1953 г. гипотезы Уотсона и Крика было высказано предположение, что рибосомная РНК (рРНК), на долю которой в некоторых клетках приходится до 90% общего количества РНК, является переносчиком генетической информации из ядер в цитоплазму. Однако к 1960 г. было показано, что это предположение цеправильно. Так, в частности, несмотря на значительные различия нуклеотидного состава ДНК, размер и нуклеотидный состав РНК в рибосомах различных бактерий оказались весьма близкими (гл. 2, разд. Г, 8) [34]. Кроме того, к этому времени стало ясно, что перенос информации осуществляется при помощи относительно нестабильной, короткоживущей формы РНК, тогда как рибосомная РНК оказалась очень стабильной [35].[c.199]

    Цитоплазма является основным протоплазматичесрогм компонентом, в состав которого входят вода (70…80% и более), белки (до 60% массы сухого вещества), жиры (до 20.. .24%), углеводы (до 20…24%), минеральные вещества (до 6.. .8%). [c.195]

    АЛЬБУМИНЫ (от лат. albumen, род. падеж albuminis-белок), водорастворимые глобулярные белки, входящие в состав сыворотки крови, цитоплазмы клеток животных и растений, молока. Наиб, известны сывороточный и яичный А., а также лактальбумин (гл. компоненты соотв. сыворотки крови, яичного белка и молока). [c.108]

    П. широко распространены в животных и растит, клетках (могут находиться как в связанном с клеточной стенкой состоянии, так и в цитоплазме) они участвуют в фотосинтезе, энергетич. обмене, в трансформации пероксидов и в-в, чужеродных организму. Активность П. и изоферментный состав значительно изменяются при стрессовых состояниях, ранении, вирусном или микробном инфицировании организма.[c.489]

    Рибоиуклеииовые кислоты (РНК) — нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят фосфорная кислота, рибоза и азотистые основания — аденин, цитозин и урацил содержатся главным образом в цитоплазме и микросо-мах животных и растительных клеток. РНК участвует в биосинтезе белка. Риформинг — способ переработки нефтепродуктов с целью получения высокооктановых бензинов, ароматических углеводородов, [c.113]

    По структуре центриоли сходны со жгутиками или более короткими образованиями — ресничками (эти термины, в сущности, синонимы), обычно находятся на поверхности клеток эукариот и являются органами движения. Неподвижные клетки тела человека также нередко имеют реснички. Например, эпителий бронхов несет 10 ресничек на 1 см Г26]. Модифицированные жгутики образуют светочувствительные рецепторы нашего глаза и рецепторы вкуса на языке. Жгутики и реснички несколько больше по диаметру (около 0,2 мкм), чем центриоли, и обладают характерной внутренней структурой они состоят из И полых микротрубочек диаметром 24 нм, организованных по схеме 9 + 2 (рис. 1-5 и 1-6). Каждая микротрубочка внешне похожа на жгутик бактерии, но существенно отличается от него по химическому составу. Базальное тельце, называемое также кинетосомой (рис. 1-5), по структуре, размерам и способу воспроизведения сходно с центриолью. Микротрубочки, подобные тем, которые входят в состав жгутиков, обнаружены также в цитоплазме клеток [27]. Они выглядят как маленькие канальцы, но действительно ли играют такую роль — неясно. Скорее всего микротрубочки выполняют опорную функцию цитоокелета . В аксоне нерва микротрубочки расположены по всей длине аксона и, вероятно, составляют часть механической системы переноса клеточных компонентов. [c.37]

    Пуклеопротеины состоят из белков и нуклеиновых кислот. Последние рассматриваются как простетические группы. В природе обнаружено 2 типа нуклеопротеинов, отличающихся друг от друга по составу, размерам и физико-химическим свойствам,— дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и рибонуклеопротеины (РНН). Названия нуклеопротеинов отражают только природу углеводного компонента (пентозы), входящего в состав нуклеиновых кислот. У РНП углевод представлен рибозой, у ДНП—дезоксирибозой. Термин пуклеопротеины связан с названием ядра клетки, однако ДНП и РНП содержатся и в других субклеточных структурах. Следовательно, речь идет о химически индивидуальном классе органических веществ, имеющих своеобразные состав, структуру и функции независимо от локализации в клетке. Доказано, что ДНП преимущественно локализованы в ядре, а РНП —в цитоплазме. В то же время ДНП открыты в митохондриях, а в ядрах и ядрышках обнаружены также высокомолекулярные РНП. [c.86]

    Красные кружочки — свободные ампнокпслоты п пх остатки в соста-Цитоплазма ве полипептидной цепи. [c.510]

    При разрушении клеток С. pasteurianum гидрогеназная активность проявляется только в растворимой фракции в периплазматическом пространстве и цитоплазме. Гидрогеназа, локализованная в периплазматическом пространстве, катализирует необратимую реакцию поглощения Нз- Находящаяся в цитоплазме гидрогеназа способна катализировать реакции как поглощения, так и вьщеления Н3. У клостридиев она входит в состав ферментного комплекса, осуществляющего окислительное декарбоксилирование пирувата (см. рис. 57). [c.237]

    Исследования показывают, что при отравлении рыб цитоплазма и кариоплазма клеток подвергаются необратимым изменениям, происходит массовая гибель форменных элементов крови, изменяется количественный и качественный ее состав. Все эти морфологические измене11ия являются важными патологическими показателями при оценке характера и степени отрицательного влияния химических веществ на организм рыб, помогают глубже лонять патогенез токсикологического процесса. [c.125]

    Имеются два класса нуклеиновых кислот, различающихся мелсду собой по химической природе пентозы, входящей в состав их молекулы. Нуклеиновые кислоты, содержащие в своем составе -рибозу, называют рибонуклеиновыми кислотами, а нуклеиновые кислоты, углеводным компонентом которых является 2-дeзoк и-i/-pибoзa, носят название дезоксирибонуклеиновых кислот. Дезоксирибонуклеиновая кислота содержится в клеточных ядрах и является нуклеиновой кислотой, связанной с удвоением генов и мутациями. Рибонуклеиновая кислота содержится главным образом в цитоплазме. Она привлекала меньшее внимание исследователей, так как ей не приписывают особой роли в наследственности. Вирусы могут содержать нуклеиновую кислоту любого из этих типов [c.247]

    Клетка содержит ядро, окруженное двойной мембраной, которая имеет тот же химический состав и физические свойства, что и мембрана клетки. В цитоплазме, окружающей ядро, находятся также небольшие органеллы, образованные мембранами, обнаруживающими подвижность и химический состав, очень близкие к мембране, ограничивающей клетку. Среди этих органелл главными являются митохондрии (в них производится необходимая клеткам энергия), эргастоплазмы (синтез белков) и аппарат Гольджи (упаковка и вынос во внешнюю среду синтезированных материалов). Оптический микроскоп позволяет видеть все эти органеллы и обнаружить, что в живой клетке они претерпевают сильные деформации,. несомненно требующие подвижности их мембран. [c.282]

    Клетки трибов и водорослей по своей организации похожи на клетки высших растений. Основными частями клетки являются оболочка, протоплазма (цитоплазма) и ядро (нуклеус). В состав оболочки входит целлюлоза. Протоплазма представляет собой сложное коллоидное образование с резко выраженным поверхностным натяжением. В этой коллоидной системе непрерывной фазой является вода, а дисперсной фазой — липопротеиновые соединения. В протоплазме одноклеточных грибных организмов — дрожжей— легко обнаруживаются вакуоли, представляющие собой пустоты, заполненные клеточным соком. При делении вакуоли дочерней клетки образуются путем отпочковы-вания от вакуоли материнской клетки. В протоплазме имеются также мельчайшие гранулы-—рибосомы (микросомы), размеры которых составляют 200 ммк, обнаружить их можно лишь методом электронной микроскопии. Б рибосомах, состоящих из рибонуклеиновой кислоты и белка, происходит белковый синтез- [c. 113]

    Биологические функции. Белки могут выполнять в живых организмах самые различные функции катализировать (ферменты) и регулировать (гормоны) биохимич. реакции входить в состав соединительной ткани (напр., коллаген) или мышц (актин, миозин) служить резервными питательными веществами (гранулы белка в цитоплазме) и др. Функции дезоксирибонуклеиновой к-ты — передача генетич. информации из поколения в поколение при клеточном делении. Этот Б. служит исходной матрицей при передаче информации внутри клетки. Рибонуклеиновая к-та также участвует в этом процессе, приводящем к синтезу специфич. белков клетки. Полисахариды могут служить резервными питательными веществами (напр., крахмал, гликоген), выполнять структурные функции (напр., целлюлоза полисахариды соединительной ткани), обеспечивать специфические свойства поверхности клеток (напр.1, антигенные полисахариды микроорганизмов) или защиг ту организма в целом (напрнмер, камеди и слизи растений). [c.128]

    В цитоплазме Е. соН встречается ряд гранулообразных структурных элементов. Наиболее заметные из них-это интенсивно прокрашивающиеся рибосомы, диаметр которых у прокариот составляет около 18 нм. Рибосомы, в состав которых входят рибонуклеиновая кислота и многочисленные белковые молекулы, осуществляют синтез клеточных белков. Рибосомы часто собираются в группы, называемые полирибосомами, или полисо-мами. В цитоплазме многих бактерий [c.31]


Иммунологический «ликбез»

Не последнюю роль в отказе от иммунных препаратов играет и то, что большинством врачей иммунология воспринимается как сложнейшая, не подлежащая восприятию «китайская грамота». Каждый из нас неоднократно изучал учебник иммунологии, и каждый раз – как первый, начиная с полнейшей «стерильности», отсеивал мелкие, потребные только специалистам детали, отбивающие охоту продолжать изучение у любого самого прилежного читателя, но занимающие десятки страниц текста. Поэтому позволим себе начать с азов и представить адаптированный вариант «учения об иммунитете»; он поможет в дальнейшем разобраться с механизмом действия иммунных препаратов без каких-либо ограничений.

Организм человека имеет несколько барьеров, препятствующих проникновению инфекционного агента, распознающих его и уничтожающих. Факторы защиты постоянно взаимодействуют и подразделяются на конституциональные, или врожденные, и индуцированные, или приобретенные.

Конституциональные факторы объединяет неспецифичность действия, и, в свою очередь, они подразделяются на механические барьеры (кожа и слизистые), физико-химические (секреты желез кожи и слизистых) и иммунобиологические (гуморальные и клеточные). Реакции неспецифического иммунитета не обладают памятью, не направлены против определенного агента. Их основная роль – защита от любого агента. Это первая линия защиты, вторая – иммунная система, представляющая собой совокупность органов, тканей и клеток, обеспечивающих генетическое и структурное постоянство организма. Задача первой линии защиты – не допустить проникновение болезнетворного агента, а если он проник – вывести. Активацию факторов иммунобиологической резистентности организма вызывают бактериальные продукты, многие цитокины и антитела, компоненты комплимента. Главную роль играют фаготирующие клетки и система комплимента.

Фаготирующие клетки поглощают, разрушают чужеродный агент и выводят его из организма. Фагоциты представляют собой гранулоциты крови (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) и моноциты, которые циркулируют 1-2 дня в крови, затем мигрируют в ткани и становятся макрофагами.

Основные функции системы комплимента, состоящей из 26 сывороточных белков, – стимуляция фагоцитоза, нарушение целостности клеточных стенок микроорганизмов, воспроизводство медиаторов воспаления. Поочередно компоненты комплимента взаимодействуют с антигеном или комплексом антиген-антитело, образуя на мембране микроба повреждающий комплекс, разрушающий его.

Фагоцитоз – процесс поглощения и переваривания микроорганизмов, чужеродных частиц и клеток, состоит из четырех последовательных стадий: хемотаксис (процесс передвижения фагоцита к максимальной концентрации активирующих стимулов), адгезия (приклеивание к чужеродному агенту), поглощение и уничтожение.

К другим факторам неспецифической резистентности относятся интерфероны, естественные антитела и факторы, выделяющиеся при разрушении клеток, проявляющие бактерицидное действие (лейкины, плакины). Принципы структурного постоянства основаны на способности распознавания «свой – чужой», для чего на поверхности клеток имеются рецепторы, составляющие главный комплекс гистосовместимости – МНС. При изменении рецепторов иммунная система реагирует на клетку как на чужака. Оптимальное функционирование системы обеспечивают механизмы взаимодействия лимфоидных клеток и макрофагов, как непосредственно, так и с помощью посредников – медиаторов. Макрофаги, поглотившие и расщепившие чужеродный агент, представляют его лимфоцитам и выделяют цитокины, то есть передают информацию на вторую линию защиты [12].

Цитокины – это 18 белков межклеточного взаимодействия, вырабатываемые различными клетками. Многие цитокины оказывают сходное действие, в то же время каждый из них способен действовать на разные типы клеток. Каждый цитокин выполняет множество функций. Важно то, что цитокины осуществляют взаимодействие между клетками, они же регулируют пролиферацию, дифференцировку, активацию клеток иммунной системы и развитие иммунного ответа [13,55].

Ко второй линии защиты принадлежат органы иммунной системы и клетки, ими вырабатываемые, – лимфоциты. В центральных органах иммунной системы (костный мозг и тимус) осуществляется лимфопоэз, в периферических (селезенка, лимфоузлы, лимфоидная ткань) зрелые лимфоциты взаимодействуют между собой, антигенами и вспомогательными клетками. Лимфоциты, распознающие свои и чужеродные антигены, имеют одинаковую морфологию, но разные функции, поверхностно-клеточные маркеры, индивидуальное развитие (по клонам) и судьбу: Т-лимфоциты, В-лимфоциты и естественные киллеры (NK-клетки). Взаимодействие иммунокомпетентных клеток с другими регулируют медиаторы иммунного ответа – цитокины.

Т-лимфоцит происходит из предшественника, тот, в свою очередь, – из стволовой клетки. Созревание Т-лимфоцита завершается в детстве, далее популяция поддерживается только за счет пролиферации зрелых форм. В-лимфоциты, моноциты и гранулоциты созревают на протяжении всей жизни человека в костном мозге из стволовой клетки.

Т-лимфоциты выполняют различные функции, по этому признаку их подразделяют на субпопуляции, каждая из которых имеет свои специфические поверхностные белковые молекулы: Т-хелперы, Т-супрессоры, Т-киллеры (цитотоксические Т-лимфоциты – ЦТЛ), Т-клетки памяти. Т-хелперы распознают антигены, взаимодействуют с макрофагами и В-лимфоцитами. Т-супрессоры регулируют интенсивность иммунного ответа, предотвращая развитие аутоиммунных реакций. Т-киллеры, или ЦТЛ, лизируют клетки-мишени. Т-лимфоциты осуществляют свои функции, секретируя различные факторы (цитокины и хемокины). А представляют антиген лимфоцитам макрофаги и дендритные клетки.

В-лимфоциты имеют две субпопуляции: предшественники антителообразующих клеток, которые после антигенной стимуляции дифференцируются в плазматические клетки (синтезирующие антитела), и В-клетки памяти. На поверхности В-лимфоцита находятся рецепторы, распознающие антиген, – иммуноглобулины, состоящие из нескольких цепей и подразделяющиеся по виду цепей на пять классов.

Естественные киллеры, или NK-клетки, представляют собой большие зернистые лимфоциты, уничтожающие опухолевые клетки и клетки, поврежденные вирусами, бактериями и простейшими. Эти клетки неспособны к фагоцитозу, поэтому уничтожают инородный агент другим способом. NK-клетки выделяют встраивающиеся в поверхностную мембрану клетки-мишени порфирины, что выравнивает ионный состав цитоплазмы и внешней среды и приводит к гибели клетки. Активность NK-клеток регулируют цитокины. Активация лимфоцитов – многоступенчатый процесс, развивающийся в следующем направлении: получение сигнала, его внутриклеточная передача, пролиферация, дифференцировка и реализация функций лимфоцитов [14].

Иммунные реакции традиционно, хотя и весьма условно, разделяют на гуморальные (реализуются циркулирующими в средах организма антителами, произведенными плазматическими клетками) и клеточные (реализуются при непосредственном контакте иммунокомпетентных клеток путем выделения цитокинов и хемокинов) [13].

В норме реакция на чужеродный агент проходит четыре стадии:

  1. миграция лейкоцитов к месту внедрения;
  2. специфическое, посредством Т- и В-лимфоцитов, и неспецифическое, посредством макрофагов, связывание антигена и активация комплемента;
  3. накопление в месте внедрения антигена специфических и неспецифических клеток-эффекторов, их активация комплементом, цитокинами, кининами и метаболитами;
  4. фагоцитоз макрофагами и нейтрофилами или лизис Т-лимфоцитами и NK-клетками [14].

Мещерякова Н.Г.

Страница не найдена — Школа №5 г. Дубна

11.03.2022

Опубликован график проведения Всероссийских проверочных работ. С датами проведения работ можно ознакомиться на странице сайта ВПР

10.03.2022

На сайте опубликован график проведения городских семинаров по подготовке к ЕГЭ по английскому языку и программа городского онлайн семинара «Подготовка к КЕГЭ по информатике». Ознакомиться с информацией можно на странице сайта ЕДИНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКЗАМЕН

 

21.02.2022

2 марта 2022 года в 11.00 на базе Университета «Дубна» Глава городского округа Куликов С.А. вместе с родителями примет участие во Всероссийской акции «Единый день сдачи ЕГЭ родителями». Более подробную информацию можно узнать по ссылке

30.09.2021

ВНИМАНИЕ!

С октября 2021 года открываются курсы «Подготовка к школе».

Собрание для родителей состоится 12 октября 2021 в 18:00 в кабинете №13

Расписание занятий:

Вторник:

18.00-18.30 1 группа- кабинет № 13

2 группа- кабинет № 22

18.35-19.05 1 группа- кабинет № 22

2 группа- кабинет № 13

Кабинет № 13 –учитель Терехова Ольга                                                                     Николаевна

Кабинет № 22- учитель Экк Светлана                                                                            Евгеньевна

Запись на курсы производится С 09. 00 до 16.00, обед с 12.00 до 13.00 у секретаря школы Мякотиной Ксении Викторовны по телефону 8(49621)2-33-53

27.09.2021

Приглашаем Вас принять участие в опросе о качестве дополнительного образования в городе Дубна. Ваши ответы помогут

-определить качество и востребованность дополнительных общеразвивающих программ,

-оценить качество информационного обеспечения в сфере дополнительного образования.

Просим вас ответить на вопросы:

Анкета для родителей: https://forms.gle/LHcJrDb5hM9pNHFu5

Анкета для обучающихся: https://forms.gle/E6pR3cHmNED6DdzH9

1.1.2. Строение дрожжевой клетки — Технология производства дрожжей

 

Дрожжевая клетка состоит из оболочки, цитоплазматической мембраны и цитоплазмы. Размер клетки составляет в среднем 8-10 мкм (рисунок 1).

Рисунок 1 —  Строение дрожжевой клетки:  1 — цитоплазматическая мембрана: 2 — оболочка; 3 — рибосомы; 4 — протоплазма; 5 — ядре; 6 — митохондрия; 7 — капля жира; 8 — вакуоль; 9 — гранулы метахроматина; 10 — рубец (место, где отпочковалась дочерняя клетка).

Оболочка представляет собой плотную, прочную и эластичную структуру, способную обеспечивать постоянство формы клетки и выдерживать значительное осмотическое давление (до 2 МПа). Оболочка, обладающая избирательной проницаемостью, обеспечивает транспорт питательных веществ в клетку и удаление из неё продуктов обмена.

Цитоплазматическая мембрана расположена непосредственно под клеточной стенкой. Основная её функция — регулирование проникновения в клетку питательных веществ и выведения наружу продуктов обмена. Здесь локализуются некоторые ферменты и происходит биосинтез ряда веществ и компонентов клеточной стенки.

Цитоплазма — сложная по составу коллоидная система. В цитоплазме протекают важнейшие процессы биосинтеза и хранится генетическая информация. В ней расположены органоиды (митохондрии, рибосомы, ядро, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи) и вакуоли.

Митохондрии представляют собой сферические или удлиненные внутриклеточные органеллы, содержащие ферментные системы, главным образом переноса электронов. В функции митохондрий входят окислительные реакции, являющиеся источником энергии, перенос электронов по цепи реакций синтеза АТФ, синтез части митохондриальных белков.

Рибосомы — ультрамикроскопические гранулы в виде неправильных шариков, состоящих из белка и РНК. В рибосомах осуществляется синтез белков и ферментов.

Ядро имеет форму круглого и овального пузырька, окруженного оболочкой. Функция ядра — хранение и передача генетической информации при делении клетки.

Эндоплазматический ретикулум представляет сложную мембранную сеть, образующую множество каналов, по которым различные вещества перемещаются от внешней оболочки к центру.

Аппарат Гольджи — скопление мельчайших сплющенных телец, связанных с мембранной системой эндоплазматического ретикулума. Роль аппарата Гольджи, предположительно, заключается в создании новых мембран. Кроме того он выполняет и защитную функцию — консервирование и удаление продуктов секреции клетки.

Вакуоли занимают центральную часть клетки. Они заполнены клеточным соком, который заключен в липопротеидную оболочку. Вакуоли участвуют в осмотическом регулировании и являются местом протекания различных окислительно — восстановительных процессов. Вакуоли образуются при старении дрожжевой клетки в них содержатся питательные вещества, продукты жизнедеятельности и гранулы запасных веществ: валютина, гликогена, трегалозы, жира

Что такое цитоплазма? Структура, состав и свойства цитоплазмы

Что такое цитоплазма? Каково ее строение и состав? Какие функции она делает? В этой статье мы тщательно ответим на все эти вопросы. Не считая того, мы разглядим структурные особенности цитоплазмы и ее характеристики, также побеседуем о делении коллоидного раствора, строении клеточных мембран и важных клеточных органоидах.

Структурные единицы всех тканей и органов клеточки. Два типа их структурной организации

Понятно, что клеточки образуют ткани всех растений и животных. Эти структурные единицы всего живого могут различаться по форме, размерам и даже по внутреннему строению. Но в то же время они имеют идентичные принципы в процессах жизнедеятельности, в том числе в обмене веществ, росте и развитии, раздражимости и изменчивости. Самые простые формы жизни состоят из единственной клеточки и плодятся делением.
Учеными было выделено два типа организации клеточной структуры:

  • прокариотический;
  • эукариотический.

Они имеют огромное количество различий в собственном строении. В прокариотической клеточке структурно оформленное ядро отсутствует. Ее единственная хромосома находится конкретно в цитоплазме, другими словами никак не отделяется от других частей. Такое строение характерно микробам. Их цитоплазма бедна по составу структур, но в ней имеются маленькие рибосомы. Эукариотическая устроена еще труднее прокариотической клеточки. Ее ДНК, связанная с белком, находится в хромосомах, располагающихся в обособленном клеточном органоиде — ядре. Оно отделяется от других органоидов клеточки пористой мембраной и состоит из таких частей как: хроматин, ядерный сок и ядрышко. Все же есть и нечто общее у 2-ух типов клеточной организации. И прокариоты, и эукариоты имеют оболочку. А их внутреннее содержимое представлено особенным коллоидным веществом, в каком находятся разные органоиды и временные включения.

Эукариотическая клеточка: цитоплазма. Ее состав и функции

Итак, перебегаем к сущности нашего исследования. Что такое цитоплазма? Давайте разглядим более тщательно это клеточное образование. Цитоплазма представляет собой архиважную составляющую клеточки, располагающуюся меж ядром и плазматической мембраной. Полужидкая, она пронизана канальцами, микротрубочками, микрофиламентами и филаментами. Также под цитоплазмой можно осознавать коллоидный раствор, который характеризуется движением коллоидных частиц и иных компонент. В этой полужидкой среде, состоящей из воды, разных органических и неорганических соединений, размещаются клеточные структуры-органоиды, также временные включения. Важные функции цитоплазмы таковы. Она производит оформление всех клеточных компонент в единую систему. Благодаря наличию канальцев и микротрубочек цитоплазма делает функцию клеточного скелета и предоставляет среду для воплощения физиологических и биохимических процессов. Не считая этого, она дает возможность для функционирования всех клеточных органоидов и обеспечивает передвижение. Эти функции клеточки цитоплазмы очень важны, потому что позволяют структурной единице всего живого производить свою нормальную жизнедеятельность. Сейчас вы понимаете, что такое цитоплазма. Также ознакомлены о том, какое положение в клеточке она занимает и какую «работу» делает. Дальше мы разглядим состав и структуру коллоидного раствора более тщательно.

Есть ли отличия в цитоплазме растительной и животной клеток?

Мембранными органоидами, находящимися в коллоидном растворе, числятся аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии, лизосомы, пластиды и внешняя цитоплазматическая мембрана. В клеточках животных и растений состав полужидкой среды отличается. Цитоплазма в растительной клеточке имеет особые органоиды – пластиды. Они представляют собой специфичные белковые тельца, которые различаются по функциям, форме и окрашиваются пигментами в различные цвета. Пластиды размещаются в цитоплазме и способны передвигаться совместно с ней. Они вырастают, плодятся и вырабатывают органические соединения, содержащие ферменты. Цитоплазма в растительной клеточке имеет три вида пластид. Желтые либо оранжевые именуются хромопластами, зеленоватые – хлоропластами, а тусклые — лейкопластами. Есть и еще одна соответствующая особенность — комплекс Гольджи представлен диктиосомами, рассеянными по цитоплазме. В клеточках животных, в отличие от растительных, имеется два слоя цитоплазмы. Внешний именуется эктоплазма, а внутренний — эндоплазма. 1-ый слой прилегает к клеточной мембране, а 2-ой — находится меж ним и пористой ядерной мембраной. Эктоплазма имеет в собственном составе огромное количество микрофиламента — нитей из молекул глобулярного белка актина. Эндоплазма содержит разные органоиды, гранулки и характеризуется наименьшей вязкостью.

Гиалоплазма в эукариотической клеточке

Базу цитоплазмы эукариотов составляет так именуемая гиалоплазма. Она представляет собой слизистый, тусклый, неоднородный раствор, в каком повсевременно протекают процессы обмена веществ. Гиалоплазма (другими словами матрикс) это коллоидная система со сложным строением. В ее состав врубаются растворимые РНК и белки, липиды и полисахариды. Еще в гиалоплазме содержится существенное количество нуклеотидов, аминокислот, также ионов неорганических соединений типа Na — либо Са 2+ . Матрикс не имеет гомогенной структуры. Он представлен в 2-ух формах, которые именуются гель (жесткая) и золь (водянистая). Меж ними происходят взаимопереходы. В водянистой фазе имеется система тончайших белковых нитей, которые именуются микротрабекулами. Они связывают все структуры снутри клеточки. А в местах их скрещения находятся группы рибосом. Микротрабекулы вкупе с микротрубочками и микрофиламентами сформировывают цитоплазматический скелет. Он определяет и упорядочивает положение всех клеточных органелл.

Органические и неорганические вещества в коллоидном растворе клеточки

Давайте разглядим, каковой же хим состав цитоплазмы? Вещества, находящиеся в клеточке, можно систематизировать на две группы — органические и неорганические. 1-ая представлена белками, углеводами, жирами и нуклеиновыми кислотами. Углеводы в цитоплазме представлены моно-, ди- и полисахаридами. К моносахаридам, тусклым кристаллическим субстанциям, обычно сладковатым на вкус, относят фруктозу, глюкозу, рибозу и т. д. Большие молекулы полисахаридов состоят из моносахаридов. В клеточке они представлены крахмалом, гликогеном и целлюлозой. Липиды, другими словами молекулы жиров, образуются остатками глицерина и жирных кислот. Структура цитоплазмы: неорганические вещества представлены сначала водой, которая, обычно, составляет до 90% массы. Она делает в цитоплазме принципиальные функции.
Вода является универсальным растворителем, присваивает упругость, воспринимает конкретное роль в перемещении веществ как снутри, так и меж клеточками. Что касается макроэлементов, формирующих базу биополимеров, то более 98% всего состава цитоплазмы занимают кислород, водород, углерод и азот. Не считая их в клеточке содержатся натрий, кальций, сера, магний, хлор и др. Минеральные соли находятся в виде анионов и катионов, при всем этом их соотношение определяет кислотность среды.

Характеристики коллоидного раствора в клеточке

Разглядим дальше, каковы главные характеристики цитоплазмы. Во-1-х, это неизменный циклоз. Он представляет собой внутриклеточное движение цитоплазмы. В первый раз оно было зафиксировано и описано в 18-м столетии итальянским ученым Корти. Циклоз осуществляется во всей протоплазме, в том числе и в тяжах, связывающих цитоплазму с ядром. Если движение по любым причинам прекращается — гибнет эукариотическая клеточка. Цитоплазма непременно находится в неизменном циклозе, который находится по перемещению органоидов. Скорость движения матрикса находится в зависимости от разных причин, в том числе от света и температуры. Например, в эпидермисе чешуи лука скорость циклоза составляет около 6 м/с. Движение цитоплазмы в растительном организме оказывает большущее воздействие на его рост и развитие, содействуя транспорту веществ меж клеточками. Вторым принципиальным свойством является вязкость коллоидного раствора. Она очень варьируется зависимо от вида организма. У неких живых созданий вязкость цитоплазмы может совершенно некординально превосходить вязкость воды, у других, напротив, достигать вязкости глицерина. Считается, что она находится в зависимости от обмена веществ. Чем лучше происходит обмен, тем ниже становится вязкость коллоидного раствора.
Еще одним важным свойством является полупроницаемость. Цитоплазма в собственном составе имеет пограничные мембраны. Они, благодаря особенному собственному строению, имеют возможность избирательно пропускать молекулы одних веществ и не пропускать других. Избирательная проницаемость цитоплазмы играет самую важную роль в процессе жизнедеятельности. Она не постоянна в течение жизни, изменяется с годами и возрастает у растительных организмов при повышении интенсивности освещения и температуры. Трудно переоценить значение цитоплазмы. Она участвует в энергетическом обмене, транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов. Также матрикс считается осмотическим барьером и участвует в регуляции процессов развития, роста и клеточного деления. В том числе цитоплазма играет огромную роль при репликации ДНК.

Особенности клеточного размножения

Все растительные и животные клеточки плодятся делением. Понятно три вида — непрямое, прямое и редукционное. 1-ый по другому именуется амитоз. Непрямое размножение происходит последующим образом. Сначало «перешнуровывается» ядро, а потом происходит деление цитоплазмы. В конечном итоге формируются две клеточки, которые равномерно растут до размеров материнской. Таковой вид деления у животных встречается очень изредка. Обычно, у их происходит непрямое деление, другими словами митоз. Оно существенно труднее амитоза и характеризуется тем, что происходит усиление синтеза в ядре и удвоение количества ДНК. Митоз имеет четыре фазы, которые именуются — профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

  • 1-ая фаза характеризуется формированием клубка хроматиновых нитей на месте ядра, а потом хромосом в виде «шпилек». В этот период происходит расхождение центриолей к полюсам и формирование ахроматинового веретена деления.
  • 2-ой шаг митоза отличается тем, что хромосомы, достигая наибольшей спирализации, начинают размещаться на экваторе клеточки упорядоченно.
  • В третьей фазе происходит расщепление хромосомы на две хроматиды. При всем этом нити веретена сокращаются и оттягивают дочерние хромосомы к обратным полюсам.
  • В четвертой фазе митоза происходит диспирализация хромосом, также формирование вокруг их ядерной оболочки. Сразу происходит деление цитоплазмы. У дочерних клеток имеется диплоидный набор хромосом.

Редукционное деление характерно только половым клеточкам. При таком типе клеточного размножения происходит формирование из хромосом парных образований. Исключение составляет одна непарная хромосома. В итоге редукционного деления в 2-ух дочерних клеточках выходит половинный хромосомный набор. Непарная находится только в одной дочерней клеточке. Половые клеточки, имеющие половинный набор хромосом, созрелые и способные к оплодотворению, именуются женской и мужской гаметами.

Понятие цитоплазматической мембраны

У всех клеток животных, растений и даже у простых микробов есть особенный поверхностный аппарат, который ограничивает и защищает матрикс от наружной среды. Цитоплазматическая мембрана (плазмалемма, клеточная мембрана, плазматическая мембрана) представляет собой избирательно проницаемый слой молекул (протеины, фосфолипиды), который обхватывает цитоплазму. Он включает три подсистемы:

  • плазматическую мембрану;
  • надмембранный комплекс;
  • субмембранный опорно-сократительный аппарат гиалоплазмы.

Строение мембраны цитоплазмы таково: она содержит два слоя молекул липидов (бислой), при всем этом любая такая молекула имеет хвост и головку. Хвосты обращены друг к другу. Они гидрофобны. Головки гидрофильны и обращены вовнутрь и наружу клеточки. В бислой включены молекулы белка. При этом он асимметричен, а в монослоях размещаются различные липиды. К примеру, в эукариотической клеточке молекулы холестерина находятся во внутренней, прилегающей к цитоплазме, половине мембраны. Гликолипиды размещаются только в внешнем слое, при этом их углеводные цепи всегда ориентированы наружу. Цитоплазматическая мембрана делает важные функции, в том числе ограничивает внутреннее содержимое клеточки от наружной среды, позволяет просачиваться определенным субстанциям (глюкозе, аминокислотам) вовнутрь клеточки. Плазмалемма производит перенос веществ вовнутрь клеточки, также их вывод наружу, другими словами выделение. Через поры попадают вода, ионы и маленькие молекулы веществ, а большие твердые частички транспортируются в клеточку с помощью фагоцитоза. На поверхности мембрана образует микроворсинки, впячивания и выпячивания, что позволяет не только лишь отлично всасывать и выделять вещества, да и соединяться с другими клеточками. Мембрана предоставляет возможность прикрепления «единицы всего живого» к разным поверхностям и содействует движению.

Органоиды в составе цитоплазмы. Эндоплазматическая сеть и рибосомы

Кроме гиалоплазмы, цитоплазма содержит внутри себя и огромное количество микроскопичных органоидов, которые различаются по строению. Их присутствие в растительных и животных клеточках свидетельствует о том, что они все делают важные функции и актуально нужны. В некий степени эти морфологические образования сравнимы с органами человеческого тела либо животных, что и отдало возможность именовать их органоидами. В цитоплазме различают видимые в световой микроскоп органеллы -пластинчатый комплекс, митохондрии и центросому. С помощью электрического микроскопа в матриксе обнаруживаются микротрубочки, лизосомы, рибосомы и плазматическая сеть. Цитоплазма клеточная пронизана разными каналами, которые и получили заглавие «эндполазматическая сеть». Их мембранные стены контактируют со всеми другими органеллами и составляют единую систему, осуществляющую энергетический обмен, также перемещение снутри клеточки веществ. В стенах этих каналов находятся рибосомы, которые смотрятся как мелкие гранулки. Они могут размещаться одиночно либо группами. Рибосомы состоят из фактически равного количества рибонуклеиновой кислоты и белков. Также в их состав включен магний. Рибосомы могут не только лишь находиться в каналах ЭПС, да и свободно лежать в цитоплазме, также встречаться в ядре, где они и образуются. Совокупа каналов, имеющих рибосомы, именуются гранулярной эндоплазматической сетью. На их, не считая рибосом, размещаются ферменты, содействующие синтезу углеводов и жиров. Во внутренних полостях каналов находятся продукты жизнедеятельности клеточки. Время от времени в расширениях ЭПС формируются вакуоли — полости, заполненные клеточным соком и ограниченные мембраной. Эти органоиды поддерживают тургорное давление. Лизосомы представляют собой маленькие образования округлой формы. Они рассеяны по цитоплазме. Формируются лизосомы в ЭПС либо комплексе Гольджи, где заполняются гидролитическими ферментами. Лизосомы созданы для переваривания частиц, попавших вовнутрь клеточки вследствие фагоцитоза.

Цитоплазма: строение и функции ее органоидов. Пластинчатый комплекс Гольджи, митохондрии и центросома

Комплекс Гольджи представлен в растительных клеточках отдельными тельцами, оформленными мембранами, а в животных — канальцами, пузырьками и цистернами. Этот органоид предназначен для хим конфигурации, уплотнения и следующего вывода в цитоплазму товаров клеточной секреции. Также в нем осуществляется синтез полисахаридов и образование гликопротеидов. Митохондрии — это тельца палочковидной, нитевидной либо зернистой формы. Они ограничиваются 2-мя мембранами, которые состоят из двойных слоев фосфолипидов и белков. От внутренних мембран этих органелл отходят кристы, на стенах которых находятся ферменты. С помощью их происходит синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Митохондрии время от времени именуют «клеточными электрическими станциями», потому что они поставляют значительную часть аденозинового трифосфата. Он употребляется клеточкой как источник хим энергии. Не считая того, митохондрии делают и другие функции, в том числе: передачу сигналов, некроз клеток, клеточное дифференцирование. Центросома (клеточный центр) состоит из 2-ух центриолей, которые размещаются под углом друг к другу. Этот органоид имеется у всех животных и растений (не считая простых и низших грибов) и отвечает за определение полюсов при митозе. В делящейся клеточке поначалу делится центросома. При всем этом появляется ахроматиновое веретено, которое задает ориентиры хромосомам, расходящимся к полюсам. Не считая обозначенных органоидов в клеточке могут находиться и органеллы специального предназначения, к примеру, ресницы и жгутики. Также на определенных шагах жизнедеятельности в ней могут иметься и включения, другими словами временные элементы. К примеру, такие питательные вещества как: капельки жира, белки, крахмал, гликоген и т. д.

Лимфоциты — важные клеточки иммунной системы

Лимфоциты — это принципиальные клеточки, относящиеся к группе лейкоцитов крови человека и животных и участвующие в иммунологических реакциях. Они разделяются по размеру и структурным особенностям на три подгруппы:

  • малые — поперечником наименее 8 мкм;
  • средние — поперечником от 8 до 11 мкм;
  • огромные — поперечником выше 11 мкм.

Малые лимфоциты преобладают в крови животных. Они имеют большое ядро округленной формы, преобладающее над объемом цитоплазмы. Цитоплазма лимфоцитов этой подгруппы смотрится как ядерный ободок либо серп, прилежащий к какой-нибудь стороне ядра. Нередко в матриксе содержится некое количество азурофильных гранул маленького размера. Митохондрии, элементы пластинчатого комплекса и канальцы ЭПС малочисленны и находятся около ядерного углубления. Средние и огромные лимфоциты устроены чуть по другому. Их ядра имеют бобовидную форму, содержат наименьшее количество хроматина конденсированного. В их просто различить ядрышко. Цитоплазма лимфоцитов 2-ой и третьей групп имеет более широкий ободок. Понятно два класса лимфоцитов, так именуемые В- и T-лимфоциты. 1-ые образуются у животных в миеловидной ткани костного мозга. Эти клеточки имеют способность создавать иммуноглобулины. С помощью их В-лимфоциты ведут взаимодействие с антигенами, распознавая последних. Т-лимфоциты образуются из костномозговых клеток в тимусе (в его корковой части долек). В их цитоплазматической мембране находятся поверхностные антигены гистосовместимости, также бессчетные сенсоры, с помощью которых осуществляется определение чужеродных частиц. Малые лимфоциты, в главном, представлены T-лимфоцитами (более 70%), посреди которых имеется огромное количество долгоживущих клеток. Подавляющее большая часть B-лимфоцитов живут недолго — от одной недели до месяца.

Возлагаем надежды, наша статья оказалась полезной, и сейчас вы понимаете, что такое цитоплазма, гиалоплазма и плазмелемма. Также ознакомлены, каковы функции, строение и значение для жизнедеятельности организма этих клеточных образований.

Цитоплазма. Цитоскелет. Клеточный центр. Органоиды движения

Вопрос 1. Какие виды движения в природе вы знаете?

Биологическое, химическое, физическое, механическое (реактивное, колебательное, поступательное, вращательное, прямо — и криволинейное).

Вопрос 2. Какой механизм лежит в основе движения организмов?

Механическое движение способны вызвать химические превращения в клетках организма. Субстратом жизни служат полимерные молекулы белков и нуклеиновых кислот. Все процессы в живом организме происходят вследствие химических реакций между этими и другими молекулами, составляющими живой организм или поступающими в организм.

Также у живых организмов в основе некоторых движений лежат ответные реакции на раздражение.

Вопрос 3. Из каких элементов состоит цитоплазма клетки?

Цитоплазма представляет собой полужидкую внутреннюю среду клетки — гиалоплазму — и расположенные в ней органоиды клетки и клеточные включения.

Вопрос 4. Какие компоненты образуют цитоскелет?

В состав цитоскелета входят три вида компонентов: микрофиламенты — тонкие нити белка актина, микротрубочки — более толстые нити, построенные из белка тубулина, и промежуточные филаменты, которые представляют собой наименее изменчивую часть данного образования.

Вопрос 5. Какова роль клеточного центра в клетке?

Клеточный центр участвует в построении цитоскелета, а во время митоза и мейоза участвует в построении веретена деления. Образует цитоскелет клетки: цитоплазматические микротрубочки расходятся во все стороны из этой области и определяют геометрию клетки, действуя как рельсы, ориентирующие перемещение различных органелл.

Вопрос 6. Чем представлены органоиды движения клетки? Каково их строение?

Органоиды движения клетки представлены ресничками и жгутиками. В основании как первых, так и вторых лежат базальные тельца, совершенно идентичные центриолям (центриоли являются их матрицами).

Тело жгутика образовано девятью группами микротрубочек, расположенных по кругу, и двумя микротрубочками в центре.

Ресничка имеет точно такое же внутреннее строение. Она отличается от жгутика размерами (длина жгутика в среднем составляет 200 нм, тогда как реснички не бывают длиннее 10 нм).

Вопрос 7. Составьте сравнительную таблицу, характеризующую клеточное строение растительной, животной и грибной клеток. Продолжайте её заполнение при изучении последующих параграфов.

Вопрос 8. Используя интернет — ресурсы и дополнительную литературу, подготовьте эссе «Универсальный характер биологического движения».

Все живые организмы пребывают в постоянном движении. В повседневной жизни мы сталкиваемся в основном с движением, которое осуществляется благодаря работе мышц, — это и бег кота, и полет бабочки, и ползание дождевого червя, и плавание карася. В основе этих внешне столь различных форм движения лежит активность мышечных волокон. Но не только сокращение мышц обеспечивает движение. Одноклеточные организмы, например амебы, жгутиконосцы, инфузории, тоже обладают способностью к перемещению в пространстве (движение с помощью жгутиков и ресничек, а амебовидное движение — один из самых распространенных способов перемещения клеток). Перемещения разного рода осуществляются и внутри самих клеток — движение вакуолей, транспортных пузырьков, содержащих выработанный клеткой секрет, изменение формы клетки и образование перетяжки между дочерними клетками в ходе клеточного деления, расхождение хромосом делящейся клетки.

Из приведенных примеров следует, что движение всех живых организмов является механическим движением, т.е. оно является универсальным для всех живых организмов. Значит, несмотря на огромное разнообразие форм движения живых существ, все они оказываются достаточно сходными и основанными на одних и тех же молекулярных механизмах.

Все процессы в живом организме происходят вследствие химических реакций между молекулами белков, нуклеиновых кислот и другими молекулами, составляющими живой организм или поступающими в организм. Именно химические реакции и являются причиной механического движения живых организмов. Каким же образом?

Среди различных белков, составляющих организм, важную роль играют молекулы, получившие название белки–молекулярные моторы. Они химические превращения способны вызвать механическое движение. Характерным свойством таких молекул является способность изменять свою форму, т.е. взаиморасположение отдельных составляющих молекулы. Примером такого белка является миозин, молекула которого при наблюдении в электронный микроскоп видна как короткая толстая нить с утолщением — головкой на одном из концов. Эта головка способна поворачиваться относительно нити.

При повороте головка способна совершать механическую работу. Откуда берется энергия для такой работы? Ее поставляет молекула АТФ — универсальный источник энергии для клеток всех живых организмов.

Однако при движении головки относительное изменение длины молекулы миозина оказывается незначительным. Мышцы, созданные из таких молекул, могли бы сокращаться на единицы процентов (реальное сокращение мышц может доходить до 50 %). И природа «исхитрилась» создать мотор, работающий циклически, подобно тепловым двигателям, созданным человеком. Правда, произошло это за миллиарды лет до создания человеком тепловых двигателей. Биологический двигатель состоит из двух молекул — миозина, осуществляющего движение, и актина, молекулы которого, соединяясь между собой, образуют длинные тонкие нити.

Это доказывает исследование амебоидного движения, которое показало, что в прилежащем к наружной плазматической мембране амеб слое цитоплазмы имеется сеточка из нитей актина и миозина. Сокращение и расслабление этой сеточки фактически изменяет упругость наружной оболочки, в результате чего цитоплазма перетекает в область, где эта упругость меньше. В этой области образуется вырост — псевдоподия, которая закрепляется на окружающих амебу телах. Затем вещество амебы постепенно перекачивается в область, где закрепилась псевдоподия, после чего цикл повторяется. Подобный способ движения характерен также для лейкоцитов. Перемещаясь, как амебы, эти клетки скапливаются вокруг проникших в организм инородных объектов и нейтрализуют их вредное воздействие на организм.

Движение при помощи жгутиков и ресничек чрезвычайно распространено среди одноклеточных организмов. Изгибаясь, жгутики и реснички совершают сложное движение. Движение жгутика напоминает движение гребного винта. Движение реснички напоминает движение рук человека, плывущего брассом: вначале следует прямой удар ресничкой, затем она изгибается и медленно возвращается в исходное положение.

Жгутики и реснички не содержат мышц. Под микроскопом видно, что жгутики и реснички состоят из микротрубочек, образованных молекулами белков. К каждой микротрубочке прикреплены ручки, образованные белком — молекулярным мотором. А сам цикл движения состоит в том, что ручки микротрубочки цепляются за соседнюю микротрубочку, затем, изгибаясь, подтягивают соседнюю микротрубочку, после чего, отцепляясь, возвращаются в исходное положение. Таким образом, функцию актина в актин — миозиновом комплексе в данном случае выполняют микротрубочки. Если микротрубочки одним концом скреплены между собой, то при циклическом движении ручек происходит изгиб микротрубочек.

Вопрос 9. Почему в процессе эволюции в роли основных структурных элементов мембран стали выступать именно липиды, а не белки или углеводы?

Физико — химические свойства компонентов мембраны были тщательно подобраны в ходе эволюции так, чтобы:

• мембрана разделяла «внутренний мир» клетки от окружающего ее пространства;

• но в то же время осуществляла взаимодействие клетки с внешней средой, избирательно пропуская многие вещества;

• мембрана была функционально динамичной (микровязкость и фазовые переходы липидов позволяют это).

• создалась среда для протекания множества биохимических и энергетических процессов;

• создалась эффективная платформа для функционирования и взаимодействия мембранных белков.

• компоненты мембраны активно участвовали в процессах, протекающих в мембранах и клетке в целом.

Все это возможно благодаря липидам, и хотя, большую часть полезной работы выполняют белки, которыми мембрана буквально «нашпигована», роль липидного матрикса очень велика. Липиды — это не просто «океан», в котором «плавают» белки. Это «умный океан», благодаря которому возможно существование клеток.

Вопрос 10. Обсудите с одноклассниками, какие известные вам структуры клетки не входят в состав её цитоплазмы и почему.

Цитоплазма представляет собой полужидкую внутреннюю среду клетки, которую называют гиалоплазмой. Но в клетке есть структуры, которые не входят в состав её цитоплазмы, — это цитоскелет, клеточный центр и органоиды движения (реснички и жгутики). Эти структуры созданы тонкими белковыми нитями и микротрубочками. Также в состав цитоплазмы не входят цитоплазматическая мембрана и ядро. Потому что их функции кардинально отличаются от функций цитоплазмы. Так мембрана выполняет барьерную, структурную, защитную, регуляторную функции, а ядро содержит генетическую информацию и управляет жизнедеятельностью клетки.

Вопрос 11. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 «Наблюдение плазмолиза и деплазмолиза в клетках кожицы лука».

Цель: познакомиться с плазмолизом растительной клетки.

Оборудование: микроскоп, покровные и предметные стёкла, препаровальная игла, пипетка, фильтровальная бумага, репчатый лук.

Реактивы: вода, дистиллированная вода, раствор йода, 3 % — ный раствор хлорида натрия.

Ход работы:

1.Приготовьте временный препарат растительной клетки. Для этого отделите от кусочка луковицы мясистую чешуйку. Пинцетом снимите с внутренней стороны чешуйки тонкую плёнку. Положите кусочек плёнки на предметное стекло, нанесите на него каплю раствора йода и накройте покровным стеклом.

2. Рассмотрите препарат при малом, а затем при большом увеличении. Найдите клеточную стенку, окрашенное йодом ядро (возможно, и ядрышки), цитоплазму, неокрашенные вакуоли. Зарисуйте и подпишите увиденное.

На малом увеличении

На большом увеличении

4. Нанесите на один край покровного стекла 3 % — ный раствор хлорида натрия, а с противоположной стороны положите полоску фильтровальной бумаги, которая впитает часть воды. Наблюдайте за состоянием цитоплазмы в клетках (при большом увеличении). Вода из цитоплазмы клетки будет переходить в окружающую среду. Объём цитоплазмы при этом уменьшится, и она начнёт отходить от клеточных стенок. Постепенно цитоплазма примет форму шара. Это явление называют плазмолизом. Зарисуйте увиденное, объясните происходящий процесс.

Плазмолиз происходит в результате того, что под воздействием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки (изменяется осмотическое давление), наблюдается отхождение протоплазма от клеточных стенок, в результате потери вакуолями (уменьшаются в размерах) и протоплазмой части воды.

5. Добавьте под покровное стекло дистиллированную воду. Что происходит с цитоплазмой? Это явление называют деплазмолизом. Зарисуйте увиденное. Сделайте вывод.

Цитоплазма клеток насыщается водой и востанавливает исходное состояние.

Вывод: цитоплазма эластична, вследствие этого она способна в гипертоническом растворе отставать от оболочки клетки, а в гипотоническом вновь восстанавливать первоначальное положение. Мембрана полупроницаема: пропускает воду и не пропускает растворенные в ней вещества. Плазмолиз и деплазмолиз можно наблюдать только в живых клетках.

4 основных компонента цитоплазмы (со схемой)

Следующие пункты выделяют четыре основных компонента цитоплазмы. Компоненты: 1. Основная плазма или цитоплазматический матрикс 2. Органоиды или органеллы 3. Включения или эргастические вещества 4. Вакуоли.

 

Цитоплазма: Компонент № 1. Основная плазма или цитоплазматический матрикс :

В световой микроскопии термин «основная плазма» относится к жидкой фракции цитоплазмы, в которой взвешены другие компоненты протопласта.

В ультраструктуре основное вещество или цитоплазматический матрикс определяется как вязкая, гомогенная, прозрачная и прозрачная жидкая часть цитоплазмы. Он обладает необычным свойством быть способным как к вязкому течению, как жидкость, так и к упругим деформациям, как твердое тело.

Цитоплазматический матрикс вблизи внешней мембраны имеет тенденцию быть плотным, как твердое тело, и обычно называется эктоплазмой, тогда как цитоплазматический матрикс внутри клетки, обычно в жидком состоянии, называется эндоплазмой.

Основная плазма содержит множество неорганических солей и ионов, а также углеводы, белки, жиры и многие другие органические вещества, которые находятся за пределами разрешения электронного микроскопа. Это однородное основное вещество до сих пор остается проблемой, потому что структурный мир атомов цитоплазмы до сих пор остается неизвестным и нуждается в исследовании.

Цитоплазма: компонент № 2. Органоиды или органеллы :

Множество живых тел определенной структуры и функций находятся во взвешенном состоянии в цитоплазме, которые известны как органоиды или органеллы. Эти органеллы являются основными местами различной цитоплазматической активности. Органеллы бывают двух типов: одни связаны с химическими работами или метаболизмом цитоплазмы, а другие связаны с механическими работами.

Органеллы, участвующие в химической работе цитоплазмы, включают:

(i) Пластиды (только в растительных клетках),

(ii) Митохондрии,

(iii) Комплекс Гольджи,

(iv) Рибосомы,

(v) Эндоплазматический ретикулум и

(vi) Лизосомы, микротельца и пероксисомы.

Другие виды органелл, участвующих в механической работе цитоплазмы:

(i) Микротрубочки,

(ii) Центросомы (не обнаружены в клетках высших растений),

(iii) Жгутики и реснички.

а. Пластиды:

Это окрашенные или бесцветные цитоплазматические тельца, присутствующие во всех растительных клетках, кроме грибов и прокариот. Только благодаря наличию этих пластид клетки растений имеют различную окраску.

По цвету эти пластиды можно разделить на следующие типы:

(i) Лейкопласты или лейкопласты (бесцветные),

(ii) Хлоропласты (зеленые),

(iii) Хромопласты (кроме зеленого цвета).

Хромопласты отвечают за желтую, розовую, красную окраску цветков, плодов и молодых листьев растений. Лейкопласты иногда называют амилопластами, если они запасают крахмал. Амилопласты находятся главным образом в клетках запасающих органов, например, в клубнях картофеля.

Пластиды обычно окрашены благодаря присутствию нескольких видов красящих веществ, называемых пигментами.

Некоторые важные пигменты и соответствующие им цвета перечислены ниже:

Эти пигменты находятся в пластидах. Однако есть некоторые пигменты, например антоцианы, которые не находятся в пластидах, а растворяются в основном веществе цитоплазмы. Голубая, красная и розовая окраска некоторых цветков и молодых листовых листьев появляется из-за присутствия антоцианов.

Хлоропласт является самым важным среди всех пластид и главным местом фотосинтеза в растительных клетках. Хлоропласты имеют различные формы и размеры. У высших растений они обычно имеют форму двояковыпуклой линзы и имеют диаметр от 4 до 6 мкм и толщину от 2 до 3 мкм.

Их количество в клетке варьирует от растения к растению и от ткани к ткани. В ювенильных клетках обычно отсутствуют хлоропласты, но они содержат субмикроскопические тельца, называемые пропластидами, из которых по мере созревания клеток развиваются хлоропласты.Хлоропласт развивается только в клетках, подвергающихся воздействию света.

б. Митохондрии:

Существует несколько терминов-синонимов для митохондрий, таких как хондриохонды, хондриомы, митосомы, хондриосомы и так далее. Именно Колликер в 1880 году наблюдал гранулообразные структуры в мышечных клетках насекомых. Флемминг (1882) назвал их филами, а позднее Альтманн (1890) назвал их биопластами.

В 1897 г. Бенда продемонстрировал подобные объекты в клетках и присвоил им название митохондрии. Льюис и Льюис (1914) продемонстрировали возможность того, что митохондрии связаны с некоторой метаболической активностью клетки, а Хогебум (1948) показал, что митохондрии являются главными местами клеточного дыхания. Наличие митохондрий в растительной клетке впервые было обнаружено Ф. Мевесом в 1904 г. у нимфеи.

Митохондрии присутствуют практически во всех аэробных клетках. Они отсутствуют у бактерий, других прокариотических клеток и зрелых эритроцитов многоклеточных организмов.

Митохондрии ограничены двумя слоями единичных мембран. Внутренний слой инвагинируется, образуя пальцевидные, пластинчатые или мешковидные пластинки в просвете митохондрии. Эти складки или пластинки называются кристами. Пространство между наружной и внутренней мембранами и центральное пространство заполнено вязким митохондриальным матриксом, содержащим окислительные ферменты и коферменты.

Митохондрии представляют собой бесцветные тельца, широко распространенные в основном веществе цитоплазмы. Их легко отличить от других цитоплазматических компонентов путем окрашивания. Они выборочно окрашиваются специальным красителем Янус зеленый.

Митохондрии имеют разную форму. Они могут быть фибриллярными, сферическими, палочковидными и овальными и могут переходить из одной формы в другую в зависимости от физиологических условий клеток.

Митохондрии обычно имеют диаметр от 0,5 до 1,0 мкм и достигают длины до 40 мкм. Они содержат многочисленные ферменты, участвующие в окислительных стадиях цикла Кребса в дыхательном процессе.Высокоэнергетические фосфатные соединения, такие как аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ), также синтезируются и хранятся в митохондриях.

Эти фосфатные соединения после распада высвобождают огромное количество энергии, необходимой для завершения многих химических процессов цитоплазмы. Вот почему митохондрии считаются «электростанцией» клетки.

Они являются основными, но не единственными местами окисления, так как окисление некоторых соединений происходит и в основном веществе цитоплазмы с помощью присутствующих в ней ферментов (рис. 1.19).

в. Комплекс Гольджи:

Эта цитоплазматическая органелла названа в честь ее первооткрывателя Гольджи. Структура была открыта в 1898 году. Тельца Гольджи также называют липохондриями. В течение нескольких лет существовали значительные разногласия по поводу существования этой органеллы. Большинство ранних биологов считали, что это артефакт процедур фиксации или окрашивания.

Исследования с фазово-контрастным микроскопом в начале 1940-х годов также показали существование телец Гольджи.Изучение электронных микрофотографий тонких срезов клеток в 1950-х годах окончательно доказало существование телец Гольджи во всех клетках эукариот. Аппарата Гольджи у прокариот нет.

Электронно-микроскопические исследования показали, что эта органелла состоит из ряда компактно сгруппированных гладкоконтурных ограниченных мембраной везикул различной формы и размеров и различного числа мелких вакуолей [рис. 1.19 (б)].

Мембраны комплекса Гольджи состоят из липопротеинов. Функции комплекса Гольджи заключаются в хранении белков и ферментов и секреции многих важных материалов, включая материалы клеточных стенок.

д. Эндоплазматический ретикулум:

Термин «эндоплазматический ретикулум» был введен Porter and Kallman (1952). Благодаря использованию ультратонких срезов и усовершенствованной техники фиксации, разработанной Палейдом и Портером (1954), было наконец установлено, что эндоплазматический ретикулум представляет собой полости самых разных форм и размеров, окруженные мембранами.

Эндоплазматический ретикулум встречается почти повсеместно в эукариотических клетках. Он отсутствует в бактериальных и миксофитных клетках. Это система или сеть соединенных между собой тонких канальцев, связанных мембраной, называемых канальцами (рис. 1.20). Очевидно, что эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой полую систему.

Иногда он представляет собой непрерывную систему, соединенную с одной стороны с плазматической мембраной, а с другой стороны с ядерной оболочкой. Эта непрерывность не распознается в тонких срезах клетки.Мембраны эндоплазматического ретикулума усеяны одним слоем непрозрачных частиц рибонуклеопротеина, называемых рибосомами.

Эндоплазматический ретикулум в определенной области клетки может быть лишен рибосомных частиц.

эл. Функция:

Функции эндоплазматического ретикулума до конца еще не изучены. Каналикулы эндоплазматического ретикулума, вероятно, служат системой для транспортировки сырья из цитоплазматического окружения к ферментативному аппарату, расположенному в митохондриях и других частях клетки, и они также обеспечивают пути для диффузии метаболитов по всей клетке.

Каналикулы действуют как каналы для транспортировки секреторных продуктов. Palade (1956) наблюдал секреторные гранулы в полости эндоплазматического ретикулума.

Различные секреторные гранулы гранулярного эндоплазматического ретикулума транспортируются в другие органеллы следующим образом:

Гранулярный ЭР → агранулярный ЭР → цисты тела Гольджи → секреторные гранулы

Эндоплазматический ретикулум действует как ультраструктурный скелетный каркас в клетке. Эндоплазматический ретикулум обеспечивает увеличенную поверхность для различных ферментативных активностей. Он содержит множество ферментов, которые осуществляют различные метаболические реакции.

ф. Микросомы:

Микросомы представляют собой особый тип органелл в цитоплазме, которые описываются как небольшие везикулы, ограниченные тонкими поверхностными мембранами из липопротеинов, пропитанными мелкими рибосомными частицами. Предполагается, что они развились, когда канальцы эргастоплазмы разбились на маленькие сферы.

Микросомы рассеяны в цитоплазме. Эти богатые РНК тела являются главными местами синтеза белка, а их мембраны участвуют в синтезе стероидов.

г. Лизосомы, микротельца и пероксисомы:

В цитоплазматическом матриксе животных клеток обнаруживаются тельца различной формы, обычно ограниченные одной поверхностной мембраной и содержащие гидролитические ферменты. Их называют лизосомами (рис. 1.19). О лизосомах впервые сообщил де Дюв в 1955 г.

В 1964 г. П. Матиле продемонстрировал наличие лизосом у гриба Neurospora. Лизосомы происходят из комплекса Гольджи. Лизосомы имеют литический характер и участвуют в переваривании внутриклеточных веществ.

Функция мембраны лизосом состоит в том, чтобы отделить гидролитические ферменты от остальной части клетки, тем самым защищая клетку от самопереваривания. Когда клетки умирают, лизосомы выделяют свои ферменты, которые быстро переваривают клетку. Лизосомы растительных клеток представляют собой связанные с мембраной запасающие гранулы, содержащие множество гидролитических ферментов, и они состоят из сферосом, алейроновых зерен и вакуолей.

час. Микротела:

В основной плазме многих клеток обнаруживаются сферические или яйцевидные тела, связанные мембраной, различного размера, 0,2-1,5 мкм в диаметре, которые называются микротельцами. Эти тела окружены единой мембраной и содержат плотные или кристаллические материалы, матрикс. Недавно было обнаружено, что они содержат ферменты, в частности каталазы, оксидазы и ферменты метаболизма перекиси водорода.

я. Рибосомы:

В цитоплазме клетки находятся частицы, состоящие из рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белков.Они называются рибосомами. Эти частицы свободно находятся в цитоплазме, а также остаются прикрепленными к мембране эндоплазматического ретикулума.

Размеры рибосом несколько различаются, составляя примерно 150 Å у бактерий, хлоропластов и митохондрий и 140-200 Å в цитоплазме эукариотических клеток растений и животных. Каждая рибосома состоит из двух субъединиц; меньшая подгруппа, называемая 40-секундной подгруппой, и более крупная подгруппа, называемая 60-секундной подгруппой.

Рибосомы остаются прикрепленными к мембране эндоплазматического ретикулума большей субъединицей.Меньшая субъединица остается прикрепленной к большей субъединице, образуя колпачковую структуру. Рибосомы являются главными местами синтеза белка.

л. Микротрубочки :

Микротрубочки и цитоплазматические филаменты недавно были обнаружены в цитоплазме самых разных клеток как растений, так и животных, и теперь их можно рассматривать как универсальный компонент эукариотических клеток. Цитоплазматические филаменты представляют собой палочки неопределенной длины и толщиной 40-50 Å.Такие нити наблюдаются в большинстве недифференцированных растительных клеток.

Филаментозная система предположительно является частью механического механизма, преобразующего химическую энергию в работу и, таким образом, вызывающего быстрое течение цитоплазмы и обеспечивающего силу. Они прямые и неопределенной длины и имеют полый вид. Каждая микротрубочка представляет собой совокупность от 10 до 14 продольных микрофиламентов (рис. 1.21).

Также возможно, что субъединицы, ответственные за формирование цитоплазматических филаментов, могут агрегировать таким образом, чтобы формировать микротрубочки непосредственно без предварительного образования микрофиламентов.Электронно-микроскопическое исследование пролило много света на структуру этих цитоплазматических канальцев.

Они отличаются от других трубчатых структур, таких как эндоплазматический ретикулум, тельца Гольджи. Микротрубочки имеют внешний диаметр от 200 до 270 Å и имеют электронно-плотную стенку толщиной от 50 до 70 Å. Они находятся во вращающемся состоянии. Они присутствуют в ядерном веретене, кинетосомах и ресничках.

Таким образом, подобно филаментам, микротрубочки, по-видимому, участвуют в механизме движения.Эти канальцы также играют важную роль в поддержании формы клетки. Таким образом, подобно филаментам, микротрубочки образуют часть цитоскелета в цитоплазматическом матриксе. Другие функции этих канальцев еще предстоит выяснить.

к. Центросома :

В клетках некоторых низших растений и всех животных имеется лучистая структура в цитоплазме, очень близко расположенная к ядру. Это называется центросомой. Термин центросома был введен Т. Бовери в 1888 г.Он состоит из лучистой системы, звездчатых или астральных лучей, и пары гранул, центриолей или диплосом (рис. 1.19).

Центриоли — самостоятельные самовоспроизводящиеся тельца длиной 300—500 мкм и диаметром от 150 до 160 мкм. Между собой они образуют угол 90°. Ультраструктура клетки показывает, что центриоль представляет собой небольшой бочкообразный цилиндр, состоящий из равномерно расположенных девяти продольно ориентированных триплетов палочек или фибрилл, погруженных в плотный аморфный матрикс.

Один конец центриоли закрыт, а другой открыт.

Самая внутренняя единица каждого триплета обозначена субфибриллой А, а две другие субфибриллы В и С. Все три субфибриллы имеют микротрубочки с плотным ободком и менее плотным центром, что придает им вид полых. На самом деле не установлено, являются ли они трубочками или твердыми волокнами с плотной корой и светлой внутренней частью.

Субфибриллы А девяти триплетов равномерно распределены по окружности диаметром около 150 мкм, и каждый триплет наклонен так, что линия, проходящая через центры его субъединиц, образует угол около 30° с касательной к этой окружность в середине субфибриллы А.

Таким образом, расположение фибрилл в стенке центриоли напоминает набор порохов пиротехнической вертушки. Субфибрилла А снабжена двумя короткими расходящимися плечами. Одно из двух плеч, направленное внутрь по радиусу, имеет свободный конец, направленный к центру центриоли, а другое плечо, направленное наружу, соединяется с субфибриллой С следующего триплета.

Последовательные триплеты, таким образом, связаны друг с другом, субфибриллой А, рис. С, по окружности центриоли серией тонких линейных плотностей (рис.1.22).

Внутренняя часть центриоли обычно заполнена гомогенной цитоплазмой низкой плотности, но может содержать одну или несколько мелких плотных гранул. Иногда от них также отходят фиброзные отростки или микротрубочки. В некоторых типах клеток две или более перицентриолярных структур или сателлитов развернуты вокруг центриоли. Они принимают различные формы.

Недавно в центриолях было замечено присутствие ДНК и РНК. Вероятно, информацию для синтеза центриолей получают из крошечной ДНК, содержащей единицу массы около 2·10 90 246 -16 90 247 г.

л. Функция:

Центросома выполняет в клетке механическую функцию. Перед началом деления ядра центросома делится на две. Две центросомы мигрируют к двум противоположным полюсам ядра, где участвуют в формировании митотического аппарата и руководят разделением хромосом при делении ядра.

м. Жгутики и реснички :

Реснички и жгутики быстро бьются, а сократительные нитевидные отростки выходят из цитоплазмы.Недавно их исследовали с помощью электронного микроскопа, и было обнаружено, что реснички и жгутики в царстве растений и животных имеют идентичную структуру.

Реснички были определены как длинные цилиндрические отростки, сужающиеся к кончику и состоящие из комплекса осевых филаментов, встроенных в матрикс и заключенных в цилиарную мембрану, которая в основании непрерывна с собственно клеточной мембраной.

Хотя между ресничками и жгутиками нет принципиальных структурных различий, их можно отличить друг от друга по следующим признакам:

(i) Жгутиков в каждой клетке немного, а ресничек много.

(ii) Длина жгутиков пропорциональна размеру клетки, тогда как реснички маленькие. Стержень реснички 0,2-0,25 мкм в диаметре и 5-10 мкм. длинная. Жгутики варьируются от этой длины до 150 мкм и более.

(iii) Жгутики бьются независимо и демонстрируют волнообразные движения, в то время как реснички имеют тенденцию сокращаться в скоординированных ритмах и двигаться в виде размашистых или маятниковых движений.

Жгутики и реснички имеют «комплекс осевых волокон», состоящий из постоянного числа внутренних фибрилл или микротрубочек, то есть 11, из которых два находятся в центре, а девять равномерно расположенных микрофибрилл остаются расположенными вокруг двух центральных фибрилл. (9 + 2).Эти одиннадцать фибрилл остаются погруженными в матрикс жидкой консистенции и заключенными в единую мембрану толщиной 90 Å (рис. 1.23).

Две центральные фибриллы комплекса осевых волокон находятся в синглетном состоянии. Они имеют приблизительно круглое поперечное сечение, 240 А в диаметре и около 360 А от центра к центру. Они окружены центральной оболочкой, которая в продольном разрезе имеет спиралевидную структуру (рис. 1.24). Они имеют трубчатую форму с более плотной внешней частью и светлой центральной сердцевиной.

Девять периферических фибрилл отличаются от двух центральных фибрилл тем, что являются дублетами (т. е. каждая состоит из двух субфибрилл). Они имеют приблизительно 38 А на 260 А в поперечном сечении. Одна субфибрилла каждого дублета обозначается как субфибрилла А, а другая — как субфибрилла В.

Субфибрилла А имеет круговой профиль, в то время как субфибрилла В имеет серповидную форму и разделяет сектор стенки субфибриллы А. Изогнутая перегородка между ними, таким образом, является частью стенки субфибриллы А и выпукла к субфибрилле В.Субфибрилла В, независимая от субфибриллы Å, не будет полной трубочкой (рис. 1.24 и 1.25).

Субфибрилла А несет 2 коротких ответвления, направленных к субфибрилле В следующего дублета. Гиббонс продемонстрировал, что эти плечи состоят из белков, названных им динеином, которые, по-видимому, участвуют в выполнении механической работы. Внутренняя часть субфибриллы А в ресничках некоторых типов клеток выглядит темнее, чем у субфибриллы В.

Ресничные фибриллы или канальцы и цитоплазматические микротрубочки сходны по внешнему виду и размеру и, подобно цитоплазматическим микротрубочкам, цилиарные микротрубочки состоят примерно из 10-14 цитоплазматических филаментов.Комплекс микротрубочек как в ресничках, так и в жгутиках оканчивается у своего основания базальным телом или базальным тельцем, которое представляет собой полый цилиндр с той же структурой, что и центриоль.

Считается, что базальные тела ресничек и жгутиков возникают в результате редупликации центриолей. Способ редупликации центриолей вообще неизвестен, но, как и способ редупликации хромосом, центриоли движутся к поверхностной мембране клетки и образуют базальные тельца или кинетосомы, которые, в свою очередь, дают начало ресничкам или жгутикам.

Базальные гранулы, расположенные у основания ресничек или жгутиков, также способны делиться на две, и каждая дочерняя гранула способна производить новую ресничку или жгутик, в зависимости от обстоятельств.

Архитектура реснички тесно связана с биением реснички. Направление биения ресничек перпендикулярно линии, соединяющей два центральных канальца.

Цитоплазма: компонент № 3. Эргастические вещества или цитоплазматические включения :

В основном веществе цитоплазмы видны многочисленные неживые тела, называемые цитоплазматическими включениями.Эти вещества образуются в результате обмена веществ и накапливаются в виде гранул или кристаллов, как, например, карбонат кальция, оксалат кальция, зерна крахмала, белки, пигменты, дубильные вещества, смолы и масляные капли.

Цитоплазма: Компонент № 4. Вакуоль :

В основном веществе цитоплазмы помимо живых компонентов могут быть видны одна или несколько вакуолей. Вопрос о том, следует ли рассматривать вакуоль как клеточную органеллу, остается спорным.Вакуоли имеют вакуолярные мембраны или тонопласты и заполнены вакуолярным соком.

До сих пор остается открытым вопрос, ограничены ли вакуоли мембраной или цитоплазматическим интерфейсом. Некоторые вакуоли, по-видимому, представляют собой гладкостенные везикулы, образованные эндоплазматическим ретикулумом, и имеют фибриллярные отростки, т. е. эндоплазматический ретикулум вносит свой вклад в мембраны вакуолей.

Эта точка зрения была подвергнута сомнению на том основании, что вакуоли не связаны ни с эндоплазматическим ретикулумом, ни с ядерной мембраной.

Вторая школа мысли считает, что вакуоли происходят из аппарата Гольджи. Развитие вакуолей в клетках верхушки побега ячменя подтверждает вторую точку зрения. Вакуоли увеличиваются в объеме за счет простого слияния более мелких.

. Молленхауэр и его сотрудники (1961), напротив, предполагают другой тип развития вакуолей в клетках корневого чехлика. Было обнаружено, что аппарат Гольджи этих клеток образует маленькие везикулы, служащие для транспортировки вещества к периферии клетки.Вещество вакуоли после отложения переходит в состав клеточной стенки, а вакуолярная мембрана сливается с плазматической мембраной.

Вакуоли широко распространены в клетках как растений, так и животных. У некоторых примитивных одноклеточных организмов вакуоли содержат пищевые частицы, поэтому их называют пищевыми вакуолями. Эти полости обладают особым свойством сжатия и расширения.

Они выкачивают из цитоплазмы избыточное количество воды и продуктов жизнедеятельности и таким образом поддерживают определенное внутреннее давление в клетке.Жидкая часть вакуоли, так называемый вакуолярный сок, никогда не бывает живым веществом. Это водный раствор растворимых отходов, включая пигменты, сахара, мочевую кислоту и т. д.

Определение, функция, структура и расположение

Определение, функция, структура и расположение


Определение: Что такое цитоплазма?

В клеточной биологии цитоплазма представляет собой очень вязкое (гелеобразное) вещество, заключенное в клеточную мембрану. Он состоит из воды (около 85%), белков (от 10 до 15%), липидов (от 2 до 4%), нуклеиновых кислот, неорганических солей и полисахаридов в меньших количествах.

В зависимости от клетки цитоплазма может также иногда содержать гранулы включений (например, накопленные питательные вещества и пигменты и т. д.).

Помимо клеточной мембраны, которая заключает в себе все компоненты клетки, в цитоплазме находится большинство клеточных органелл (рибосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум и др.). По этой причине большая часть метаболической активности происходит в цитоплазме.

 

*  Органеллы также являются частью цитоплазмы.

*  Цитоплазма составляет девять десятых всей клетки.

 

Некоторые другие функции цитоплазмы включают:

 

  • Поддержание формы клетки
  • Движение клеток
  • Обмен веществами

 

Недавние открытия, касающиеся цитоплазмы:

 

·          В зависимости от активности бактериальная цитоплазма может проявлять свойства стекла.

·          Отделение желтка от цитоплазмы у эмбрионов рыб имеет решающее значение для развития личинок рыб.

·          «Атипичная центриоль» в цитоплазме связана с бесплодием, врожденными дефектами и выкидышами.

·          Разные клеточные органеллы по-разному «чувствуют» цитоплазму.

 


Местоположение

Как упоминалось ранее, цитоплазма заключена в клеточную мембрану, как и другие клеточные компоненты/органеллы.Однако, что касается конкретного местоположения, это зависит от типа ячейки.

Например, в эукариотических клетках цитоплазма расположена между клеточной мембраной/плазматической мембраной и ядерной мембраной.

В отличие от прокариотических клеток эукариотические клетки содержат мембраносвязанное ядро. Эта ядерная оболочка отделяет ядро ​​от других частей клетки. В результате цитоплазма ограничена пространством между ядерной мембраной и клеточной мембраной.

У прокариот, с другой стороны, отсутствует настоящее ядро ​​(материал ДНК, содержащийся в ядерной мембране). В результате отсутствует ядерная мембрана, отделяющая генетический материал (ДНК) от других компонентов клетки.

Таким образом, у прокариот цитоплазма занимает всю клеточную среду внутри плазматической мембраны. При этом все клеточные компоненты/органеллы, включая генетический материал, взвешены в цитоплазме.

 

По расположению цитоплазма также делится на два слоя.К ним относятся эктоплазма и эндоплазма. По большей части они используются для описания цитоплазмы простейших (в частности, амеб), которая различается по структуре, местоположению и функциям.

 

Эктоплазма   — это внешний слой цитоплазмы эукариотической клетки (амебы). Таким образом, он расположен непосредственно под плазматической мембраной или рядом с ней. У таких клеток и амеб этот слой цитоплазмы хорошо виден с учетом его расположения.

Некоторые из основных характеристик эктоплазмы включают:

 

  • Негранулированный
  • Менее плотный и, следовательно, более прозрачный
  • Тонкий и поверхностный
  • Содержит актиновые филаменты в большем количестве поддержка)

 

У амебы эктоплазма играет важную роль в передвижении. Это достигается изменением кислотности и щелочности воды в эктоплазме.

Здесь изменение щелочности/кислотности воды приводит к изменению количества воды в псевдоподии. В результате организм меняет направление в зависимости от удлинения или укорочения псевдоподия в результате концентрации воды.

 

Эндоплазма  — В отличие от эктоплазмы, эндоплазма представляет собой внутренний слой цитоплазмы. Таким образом, он расположен глубже в клетке, где он окружает ядро. Она содержит много гранул (секреторных пузырьков) и поэтому более плотная по сравнению с эктоплазмой.

Некоторые из других компонентов эндоплазмы включают в себя:

  • аминокислоты
  • углеводы
  • липидов
  • ферменты
  • Вода
  • Неорганические ионы
  • Различные молекулярные соединения

, учитывая, что эндоплазма содержит многие органеллы эндомембранной системы; это место большинства процессов, происходящих в клетке. Таким образом, он вносит значительный вклад в различные метаболические активности клеток, а также в деление клеток.

 

Как и эктоплазма, эндоплазма также играет важную роль в передвижении. Здесь эндоплазма вытекает и заполняет псевдоподиум, где превращается в эктоплазму.

Изменение щелочности или кислотности этой жидкости приводит к изменению концентрации воды, позволяя организму двигаться в определенном направлении в зависимости от местонахождения пищевых веществ.

Поскольку эктоплазма в псевдоподии заставляет амебу двигаться в одном направлении, эктоплазма на хвостовом конце медленно превращается в эндоплазму, содержащую больше гранул.Это позволяет циклу продолжаться, позволяя организму менять направление в зависимости от своих потребностей.


Определение терминов

Цитозоль — Цитозоль представляет собой внутриклеточную жидкость цитоплазмы. Он в значительной степени состоит из воды (более 70 процентов) и окружает все органеллы, расположенные/взвешенные в цитоплазме. Некоторые из других компонентов цитозоля включают растворимые молекулы различного размера, белки, а также растворенные ионы.

Характеристики цитозола:

          7.0 -74 Дальность рН

        • Вязкость, аналогичная воде
        • менее 0,0002 мм концентрации ионов кальция
        • Высокое количество заряженных макромолекул

        Функции:

         

        Являясь внутриклеточной жидкостью цитоплазмы, цитозоль участвует в передаче сигналов, исходящих от клеточной мембраны. Он способствует передаче сигналов от плазматической мембраны к ядру (ядро является эффективным местом).

        Помимо своей роли в передаче сигналов, цитозоль также участвует в транспортировке метаболитов (например, аминокислот в эукариотических клетках), а также является местом метаболических химических реакций у прокариот.

        См. разницу между цитоплазмой и цитозолем здесь.

        * Разница между цитоплазмой и цитозолем заключается в том, что цитозоль представляет собой жидкость (внутриклеточную жидкость) клетки, тогда как цитоплазма состоит из всех компонентов клетки внутри клеточной мембраны (за исключением ядра).

         

        Нуклеоплазма  — Также известная как кариоплазма и ядерный сок, нуклеоплазма представляет собой тип протоплазмы, содержащейся в ядерной мембране.

        Как и цитозоль, нуклеоплазма в основном состоит из воды, различных молекул, а также растворенных ионов. Помимо поддержания формы и структуры ядра, нуклеоплазма также участвует в транспортировке различного материала, необходимого для клеточного метаболизма и других функций.

         

        *  По сравнению с цитозолем (в цитоплазме) нуклеоплазма сильно желеобразна.

        *  Прокариотические клетки не имеют нуклеоплазмы.

         

        Протоплазма   — Термин протоплазма, описанный как основа жизни после ее открытия, иногда используется для обозначения цитоплазмы и внутренних компонентов клетки в целом. Он состоит из белков, липидов, сахаров и крахмалов (углеводов), фосфатов, калия и натрия (неорганические соли) и воды.

         

        *  В то время как цитоплазма включает клеточные компоненты внутри клетки (за исключением ядра), термин протоплазма иногда используется для обозначения всех компонентов внутри клетки, включая ядро.


        Цитоплазматическая структура

        Как упоминалось ранее, цитоплазма в основном состоит из воды (вода является самым большим компонентом). Помимо воды, сахаров, неорганических солей и других органических компонентов, цитоплазма также состоит из различных органелл, которые также образуют эндомембранную систему и цитоскелет.

        Эндомембранная система состоит из:

        CytoSkeleton состоит из:

          • MicroTubles
          • Микрофиламенты
          • Промежуточные нити

          Различные компоненты цитоплазмы имеют разные функции, которые способствуют к правильному функционированию клетки.В то время как эндомембранные системы играют важную роль в транспорте различных материалов, цитоскелет служит для поддержания структурной целостности клетки.

           

          *  Компоненты цитоплазмы находятся в постоянном движении и поэтому нестабильны (фиксированы на месте).


          Функции

          По существу функции цитоплазмы можно отнести к ее компонентам.

          Некоторые из этих функций включают в себя:


          Транспорт

          Цитоплазма участвует в нескольких формах транспорта.Эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, оба компонента эндомембранной системы, представляют собой некоторые из систем, участвующих в транспортировке материала (белков и липидов соответственно) из одной точки клетки в другую.

          Цитоплазма также участвует в транспортировке и последующем удалении продуктов жизнедеятельности из клеток через структуры, известные как везикулы.

           


          Поддержание формы и структуры клетки

          Как уже упоминалось, цитоплазма представляет собой вязкую матрицу, в основном состоящую из воды.Оказывая внешнее давление (тургорное давление) на клеточную мембрану, он вносит свой вклад в общую форму клетки.

          Помимо давления, оказываемого жидкостью, цитоплазма также влияет на форму и структуру клетки через ее цитоскелет. Как упоминалось ранее, цитоскелет состоит из микротрубочек и микрофиламентов (а также промежуточных филаментов).

          Как и в случае со скелетной системой высших животных, цитоскелет определяет форму клетки на плазматической мембране.

           


          Защита

          Состоящая из цитозоля, вязкой жидкости, цитоплазма защищает различные компоненты клетки, действуя как подушка, которая поглощает некоторые удары, которые в противном случае могут повредить органеллы.

          Таким образом, цитоплазма служит для защиты внутренних компонентов клетки, действуя как барьер между внутренним и внешним.


          Хранение

          Различные молекулы (липиды, жиры, крахмал и т.д.) могут плавать в цитоплазме.Некоторые из этих молекул используются для построения различных структур клеток. Однако до того, как они будут использованы, эти молекулы плавают в цитоплазме, где они хранятся.

          По этой причине некоторые клетки могут содержать высокие уровни данных молекул в цитоплазме. Адипоциты, например, являются хорошими примерами клеток, которые хранят большое количество липидов в своей цитоплазме.

          В цитоплазме можно обнаружить несколько ферментов. Таким образом, цитоплазма также является местом метаболизма ряда веществ.Эти активности происходят с большей скоростью в таких органеллах, как митохондрии.

           

          * Стоит отметить, что, как и хлоропласт и ядро, митохондрии не являются частью эндомембранной системы.

           

           

          Некоторые другие функции цитоплазмы:

          Подробнее об окрашивании клеток здесь.


          Подробнее о прокариотах и ​​эукариотах

          Вернуться на главную страницу органелл

          Вернуться на главную страницу клеточной биологии

          Вернуться из цитоплазмы на главную страницу MicroscopeMaster


          Каталожные номера

          Джеймс Н. Вайс. (2001). Цитоплазма.

          Лакна Панавала. (2017). Разница между цитоплазмой и нуклеоплазмой. ResearchGate.

          Лакна Панавала. (2017). Разница между цитозолем и цитоплазмой. ResearchGate.

          Скотт Д.Кобаяши и др. (2003). Цитоплазматические мембранные системы: структура, функция

          и транспортировка мембран.

          Ссылки -content/uploads/2010/11/BIO101-Difference-Between-Cytosol-and-Cytoplasm.pdf

          Узнайте, как размещать рекламу на MicroscopeMaster!

          Цитоплазма — Энциклопедия Нового Света

          Цитоплазма — это все «вещество» внутри внешней мембраны биологической клетки, за исключением ядра и ядерной мембраны в случае эукариот.«Цитоплазма» иногда используется для обозначения только жидкости, которая не разделена на органеллы (мембранные, отдельные компартменты), но здесь она используется в широком смысле, включая органеллы.

          У прокариот внутренняя часть клетки заполнена цитоплазмой, внутри которой свободно плавают генетический материал и рибосомы.

          У эукариот цитоплазма представляет собой часть клетки, расположенную между ядерной оболочкой (ядерной мембраной) и клеточной мембраной. Он включает как цитозоль (заполненное жидкостью пространство вне органелл), так и клеточные органеллы, плавающие в цитозоле (Alberts et al., 1989). Цитозоль состоит из воды, солей, органических молекул и множества ферментов, катализирующих реакции. Органеллы в цитоплазме включают митохондрии, хлоропласты (у растений), эндоплазматический ретикулум (ER) (шероховатый и гладкий ER), аппарат Гольджи, лизосомы, эндосомы и пероксисомы (Alberts et al., 1989). Каждый тип органелл имеет свою собственную функцию, ферменты и другие специализированные молекулы.

          Хотя внутренняя часть клеток может показаться хаотичной, с различными органеллами, разбросанными по всему цитозолю, на самом деле существует сложная организация. Например, существует внутренний каркас (цитоскелет), который объединяет органеллы и координирует клеточное деление, в то время как белки перемещаются в соответствующие места на основе транспортных сигналов прикрепленных к ним молекулярных единиц. Каждая органелла обеспечивает функцию клетки (и, следовательно, других органелл) и, в свою очередь, получает пользу от клетки (и других органелл).

          Функция

          Цитоплазма удерживает все клеточные органеллы вне ядра, а также поддерживает форму и консистенцию клетки. Это также место хранения необходимых для жизни химических веществ, которые участвуют в жизненно важных метаболических реакциях, таких как анаэробный гликолиз и синтез белка.

          Цитозоль, представляющий собой ту часть цитоплазмы, которая занимает внутриклеточное пространство за пределами ограниченных мембраной органелл, является местом синтеза белка и большей части промежуточного метаболизма клетки (Alberts et al.1989). В метаболизме участвуют тысячи ферментов (Alberts et al., 1989). Многие из вновь синтезированных белков остаются в цитозоле, если им не хватает сигнала для транспорта — около половины, согласно Alberts et al. (1989). Цитозоль также играет важную роль в клетке, выступая в качестве «молекулярной похлебки», в которой органеллы подвешены и удерживаются вместе жировой мембраной.

          У бактерий химические реакции происходят в цитоплазме, и весь генетический материал находится в цитоплазме во взвешенном состоянии.

          Компоненты цитоплазмы

          Органеллы; Цитоплазма помечена в центре справа

          Цитоплазма состоит из ионов и растворимых макромолекул, таких как ферменты, углеводы, различные соли и белки, а также большое количество РНК.

          Цитоскелет представляет собой внутренний каркас (или «каркас») в цитоплазме и состоит из актиновых филаментов (или микрофиламентов), микротрубочек и промежуточных филаментов. Цитоскелет помогает поддерживать форму клетки, способствует движению клетки (с помощью таких структур, как жгутики и реснички), организует органеллы, способствует внутриклеточному транспорту (например, движению везикул и органелл), помогает клеточному делению и хромосомному процессу. движение, и помогает в прилипании клетки к поверхности.

          Водянистая часть цитоплазмы — прозрачная, бесструктурная, жидкая часть — также известна как гиалоплазма . Гиалоплазма в основном представляет собой цитозоль без микротрубочек и микрофиламентов. Он может быть более или менее водоподобным или жидким в зависимости от условий среды и фаз активности клетки. В случае вязкой твердой массы жидкость вне органелл может называться цитогелем, а не цитозолем в более жидких случаях. В целом краевые области клетки водоподобны.

          Органеллы (такие как митохондрии, хлоропласты, лизосомы, пероксисомы, рибосомы, вакуоли, цитоскелеты и сложные структуры клеточных мембран, такие как эндоплазматический ретикулум) в цитоплазме нерастворимы.

          Несмотря на то, что все клетки обладают цитоплазмой, клетки из разных биологических доменов могут сильно различаться по характеристикам своей цитоплазмы. В животном мире цитоплазма занимает почти половину объема клетки, в то время как в растительных клетках цитоплазма занимает гораздо меньше места из-за наличия вакуолей (вакуоли представляют собой ограниченные мембраной компартменты внутри некоторых эукариотических клеток, которые могут выполнять различные секреторные, экскреторные функции). , и запасающие функции, а иногда и не считаются частью цитоплазмы) (Esau 1965).

          Ссылки

          Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

          • Альбертс Б. , Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рафф, К. Робертс и Дж. Д. Уотсон. 1989. Молекулярная биология клетки . Нью-Йорк: Издательство Гарленд. ISBN 0824036956
          • Исав, К. 1965. Анатомия растений , 2-е изд. Джон Уайли и сыновья.
          • Нэнни, Д.Л. 1983. «Инфузории и цитоплазма». Журнал наследственности 74(3): 163-170.

          Кредиты

          New World Encyclopedia писатели и редакторы переписали и дополнили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

          История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

          Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

          Цитоплазма – определение и примеры

          Цитоплазма
          сущ., множественное число: цитоплазмы
          [ˈsaɪtəʊˌplæzəm]
          Определение: содержимое клетки, окруженное клеточной мембраной, но не включая ядро, если оно присутствует

          известен как строительный блок всей жизни. Блоки состоят из множества частиц и компонентов, прежде чем он станет полным блоком. Как и блок, клетка живого организма также состоит из многих компонентов.

          Цитология , изучение клеток говорит нам о том, что внутри клетки могут быть ядра, другие органеллы и цитоплазма. Что такое цитоплазма? Как определить цитоплазму?

          В биологии цитоплазма представляет собой богатый полужидкий материал, присутствующий в клетках организмов, закрытых клеточной мембраной. Он содержит различные цитоплазматические компоненты, такие как цитозоль, цитоплазматические структуры, митохондрии и другие органеллы.В некоторых источниках ядро, представляющее собой видную органеллу, взвешенную в клеточной жидкости, считается частью цитоплазмы. Таким образом, в данном случае это будет самая большая органелла в цитоплазме. Однако эта точка зрения принимает цитоплазму как синоним протоплазмы. Протоплазма — это жидкое живое содержимое клетки, которое состоит в основном из цитоплазмы и нуклеоплазмы . Цитоплазма, в свою очередь, представляет собой протоплазматическое содержимое между клеточной мембраной и ядерной оболочкой.Таким образом, более строгое определение цитоплазмы исключает ядро. Цитоплазма определяется как клеточный компонент внутри клетки между клеточной мембраной и ядерной оболочкой ядра . (Goodman et al., 2007) Учитывая это определение, где мы можем найти цитоплазму? Где он расположен? Цитоплазма находится внутри клетки. В эукариотической клетке, такой как животная и растительная клетка, цитоплазма находится между клеточной мембраной и ядерной оболочкой.Что касается прокариотической клетки, такой как бактериальная, без четко определенного ядра, то цитоплазма — это просто все, что находится внутри клетки, окруженное клеточной мембраной. На рисунке 1 ниже показана схема клетки с аннотированной цитоплазмой.

          Рис. 1: Схема, показывающая различные части клетки с выделением цитоплазмы и ядра.

          Все ли клетки имеют цитоплазму? Все клетки имеют цитоплазму. Однако размер цитоплазмы может варьироваться от одной клетки к другой.Полностью дифференцированная сперматозоид, например, потерял бы большую часть своих цитоплазматических органелл. Его голова в зрелом возрасте имеет очень мало цитоплазмы и чрезвычайно компактное ядро, что обеспечивает более обтекаемую структуру для подвижности. Напротив, яйцеклетка представляет собой большую клетку из-за большой цитоплазмы, которую она имеет. На самом деле она считается самой большой клеткой человеческого тела, будучи примерно в 10 000 раз больше, чем сперматозоид. Причина, по которой яйцеклетка большая, заключается в том, что она содержит достаточное количество питательных веществ, которые поддержат жизнь, если она оплодотворится и даст начало зиготе.

          Рисунок 2: Схематическое изображение сперматозоида, оплодотворяющего яйцеклетку Биологическое определение:
          Цитоплазма представляет собой насыщенную вязкую жидкость, присутствующую в клетках организмов, закрытых клеточной мембраной. Он состоит из цитозоля, внутриклеточных структур, митохондрий и других органелл. Хотя цитоплазма может использоваться как синоним протоплазмы, между ними есть небольшая разница. Протоплазма — это живое содержимое клетки, состоящее из цитоплазмы и нуклеоплазмы (жидкость внутри ядра).Цитоплазма, в свою очередь, исключает нуклеоплазму и, следовательно, является тем протоплазматическим содержимым между клеточной мембраной и ядерной оболочкой. Этимология: от Греческое « кито» -, « китос», что означает «контейнер», «вместилище», «тело» и греческое « плазма» . Родственные формы: цитоплазматический (прилагательное). См.: ячейка. Сравните: цитозоль, протоплазма

          Что делает цитоплазма? Основное назначение цитоплазмы – быть суспензионной средой клетки.Цитоплазма в клетках животных обеспечивает безопасность органелл клеток и способствует подвижности клетки. Функции цитоплазмы в растительной клетке почти идентичны функциям животной клетки. Цитоплазма в растительной клетке помогает с подвеской органелл, поддерживает внутреннюю структуру клетки, а также помогает растительной клетке сохранять свою форму. Цитоплазмы, особенно цитоплазма клеток, состоят из различных сегментов.

          Из чего состоит цитоплазма? Водянистая часть цитоплазмы называется цитозолем .Цитозоль состоит в основном из воды с небольшим количеством других растворенных солей и ионов. Обратите внимание, что цитозоль — это не то же самое, что цитоплазма, поскольку мы сравниваем цитозоль и цитоплазму. Разница между цитозолем и цитоплазмой заключается в том, что цитозоль является компонентом цитоплазмы. Цитозоль известен как жидкий сегмент цитоплазмы. Остальные части цитоплазмы состоят из органелл и включений.

          Физическая природа

          Цитоплазма представляет собой своего рода загадку, поскольку она служит как для подвижности, так и для структуры клетки.Это позволяет органеллам перемещаться по клетке, гарантируя, что сама клетка имеет прочную структуру. Поток внутрь и наружу клетки, известный как цитоплазматический поток , играет решающую роль в многочисленных клеточных функциях. Однако этот поток зависит от типа клетки и проницаемости, которую он допускает в своей цитоплазме. Например, многие клеточные процессы и функции включают диффузию клеточных компонентов через клеточную мембрану. Передача клеточных сигналов является одним из таких процессов. Более крупные структуры и молекулы часто нуждаются в помощи при перемещении по цитоплазме, тогда как более мелкие, такие как ионы кальция, не имеют проблем с диффузией в цитоплазму клетки и из нее.

          В виде золь-геля

          Иногда известно, что цитоплазма ведет себя подобно цитоплазме золь-геля. Золь-гель представляет собой смесь молекул, которые иногда действуют как слитный раствор или жидкость (золь), а иногда действуют как твердая (гелевая) интегрированная сеть.

          В виде стекла

          Также было замечено, что цитоплазма иногда имеет стеклоподобное поведение. Это когда цитоплазма действует так, как если бы она приближалась к стеклованию как стеклообразующая жидкость.Это исходит из теории, что иногда цитоплазма может содержать много твердых компонентов, и, следовательно, цитозоль должен действовать как стекло и удерживать твердые компоненты вместе, чтобы они не двигались чрезмерно. Однако такое поведение по-прежнему допускает перемещение органелл и других включений через цитоплазму и мембрану, если это необходимо. Эта способность цитоплазмы как бы « замораживать » все на месте на самом деле становится очень удобным механизмом самозащиты. Это замороженное состояние предотвратило бы вредное физическое воздействие на клетку, в то же время позволяя клеточной деятельности происходить всякий раз, когда она возвращается в более жидкое состояние.

          Другие точки зрения

          Некоторые другие исследования задавались вопросом, движутся ли составляющие цитоплазмы отдельно от самой цитоплазматической сущности. Теоретически они направляются моторными белками, которые способствуют этому неброуновскому движению внутри клеток, а не случайным силам, вызывающим движения.

          Структура цитоплазмы

          Как упоминалось ранее, цитоплазма представляет собой частично жидкое гелеобразное вещество внутри клетки, которое содержит ядро ​​и другие цитоплазматические органеллы и окружено клеточной мембраной.Цитоплазму легко наблюдать, окрашивая клетку и исследуя ее под микроскопом. Основными компонентами цитоплазмы являются цитозоль, органеллы и цитоплазматические включения. Ниже на рисунке 3 представлена ​​хорошо маркированная схема структуры цитоплазмы.

          Рис. 3. Размеченная схема структуры цитоплазмы. Предоставлено: CNX OpenStax — схема клеток растений.

          Цитозоль

          Цитозоль представляет собой часть цитоплазмы, которая является жидкоподобной частью. Он в основном состоит из воды, растворенных минералов и нитей цитоскелета.Однако он не содержит никаких органелл, но удерживает их внутри клетки как часть всей цитоплазмы. Он состоит из воды, органических молекул и растворенных ионов. Самый высокий процент компонента цитозоля составляет вода, т.е. около 70%. Типичными ионами в цитозоле млекопитающих являются калий, натрий, хлорид, бикарбонат, аминокислоты в белках, магний и кальций. Цитозоль служит местом, где происходят многие химические реакции. У прокариот именно здесь протекает большинство метаболических реакций (другие происходят в клеточной мембране).У эукариот именно здесь подвешены органеллы и другие цитоплазматические структуры. Поскольку цитозоль содержит растворенные ионы, он играет роль в осморегуляции и передаче клеточных сигналов. Он также участвует в генерации потенциалов действия в клетках, таких как эндокринные, нервные и мышечные клетки.

          Органеллы

          Органеллы представляют собой связанные с мембраной специализированные структуры внутри клеток, которые выполняют специфические для клетки задачи. Термин « органелл » основан на органах, поскольку органы у животных и человека работают одинаково при выполнении определенной задачи для тела.На рисунке 3 представлены различные органеллы растительной и животной клеток. В эукариотических клетках ядро, например, представляет собой органеллу, содержащую генетический материал, и, следовательно, оно контролирует клеточную активность, такую ​​как метаболизм, рост и размножение, регулируя экспрессию генов. Хлоропласты представляют собой пластиды, содержащие зеленые пигменты, необходимые для фотосинтеза. Митохондрии — это органеллы, которые синтезируют энергию для разнообразных метаболических процессов. Эндоплазматический ретикулум представляет собой взаимосвязанную сеть уплощенных мешочков или канальцев, участвующих в синтезе липидов, углеводном обмене, детоксикации лекарств и прикреплении рецепторов к белкам клеточной мембраны.Он также участвует во внутриклеточном транспорте, таком как транспорт продуктов (грубого эндоплазматического ретикулума) в другие части клетки, такие как аппарат Гольджи. Аппарат Гольджи состоит из стопок, связанных мембраной. Он участвует в гликозилировании, упаковке молекул для секреции, транспортировке липидов внутри клетки и образовании лизосом. Другими цитоплазматическими структурами, обнаруженными в цитоплазме, являются вакуоли и рибосомы. Рибосомы, место синтеза белка, состоят из белка и РНК.Некоторые рибосомы не связаны, тогда как другие прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму.

          Цитоплазматические включения

          Цитоплазматические включения являются частью цитозоля, но не связаны с мембраной, поэтому они не считаются органеллами. Вместо этого они взвешены в цитозоле в виде мелких нерастворимых частиц. Цитоплазматические включения зависят от типа клетки, в которой они находятся. Например, животная клетка не имеет и не нуждается в крахмале, гликогене полигидроксибутирата (ПГБ) , потому что это единицы хранения энергии, которые необходимы растительным клеткам после фотосинтеза. .С другой стороны, имеются цитоплазматические включения, называемые липидными каплями . Они используются как растительными, так и животными клетками для хранения липидов, таких как жирные кислоты. Липидные капли состоят как из липидов, так и из белков, поэтому они не растворяются в цитозоле.

          Функция цитоплазмы

          В цитоплазме (как эукариот, так и прокариот) выполняются функции расширения, роста и метаболизма клеток. В цитоплазме участвуют многочисленные химические реакции, включая клеточный метаболизм, поскольку она действует как мост между клеточной мембраной и большинством органелл.Цитоплазма также выполняет множество других функций, в том числе:

          • Поддержка и структура
            • Помогает с клеточной структурой и мутностью. Это помогает клеткам сохранять свою форму, что важно для расположения клеток.
            • Для удержания органелл на месте. Как упоминалось ранее, цитоплазма удерживает связанные с мембраной органеллы внутри клетки и не дает им совершать ненужные движения.
            • Цитозоль – часть цитоплазмы – заполняет пустые места в клетке, не покрытые органеллами (тоже часть цитоплазмы).
          • Защита
            • Для защиты элемента и его компонентов от повреждений. Цитоплазма, помогая сохранять форму клетки, а также способная удерживать органеллы на месте, играет важную роль в стратегиях защиты клетки.
            • Часто цитоплазма действует как амортизатор при атаке клетки и смягчает удары по клетке.
          • Хранение
            • Он содержит такие материалы, как единицы хранения и ферменты, необходимые для многих метаболических процессов.
            • В растительных клетках они включают важные единицы хранения, которые используются для хранения избытка глюкозы, образующейся во время фотосинтеза.
          • Транспорт
            • В процессе движения цитоплазмы цитоплазма способствует транспортировке органелл и цитоплазматических включений по всей клетке.
            • Цитоплазма также выводит отходы из клетки.
              Если бы в клетке не было цитоплазмы, клетка не могла бы функционировать. Он был бы плоским и не имел бы формы. Кроме того, органеллы также не могли бы находиться в клетке.

          Цитокинез

          Когда происходит размножение и деление клеток, цитоплазма также разделяется, чтобы стать частью новых клеток. Деление цитоплазмы называется цитокинезом. Это происходит во время мейоза или митоза клетки. Конечным результатом обычно являются две (2) новые дочерние клетки (митоз) или четыре (4) новых гамет или половых клетки (мейоз).На рисунке ниже показан цитокинез, происходящий как в животной, так и в растительной клетке.

          Рисунок 4: Цитокинез в животной и растительной клетке. Изображение предоставлено: Академия Хана.

          Цитоплазматический поток

          Также известный как протоплазматический поток, цитоплазматический поток возникает, когда сама цитоплазма перемещается внутри клеточной мембраны в растительной или животной клетке. Движение осуществляется в основном как транспортная система в клетке для доставки необходимых компонентов в места, где они должны быть. Например, для перемещения органелл для метаболической активности или доставки белков и питательных веществ в ядро ​​и другие органеллы. Принцип работы цитоплазматического потока не совсем понятен. Однако считается, что со смесью моторных белков и аденозинтрифосфата (АТФ) процесс происходит и способен транспортировать молекулы по всей клетке. На видео ниже можно увидеть потоки цитоплазмы в клетке Eldodea.

           

           

          Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о цитоплазме.

          Следующий

          5.5: Цитоплазма и цитоскелет — Biology LibreTexts

          Заглянуть внутрь клетки

          Рисунок \(\PageIndex{1}\) может выглядеть как красочное произведение абстрактного искусства или ультрасовременный ковер, но это не то и другое. На самом деле это модель внутренней части клетки. Это художественное представление того, что вы могли бы увидеть, если бы смогли заглянуть внутрь одного из этих основных строительных блоков живых существ. Внутри камеры, очевидно, многолюдно и оживленно.Он содержит цитоплазму, растворенные вещества и множество структур; и это улей бесчисленных биохимических процессов, происходящих одновременно.

          Рисунок \(\PageIndex{1}\): изображение цитозоля, показывающее микротрубочки (голубой), актиновые филаменты (темно-синий), рибосомы (желтый и фиолетовый), растворимые белки (голубой), кинезин (красный), небольшие молекулы. (белый) и РНК (розовый).

          Цитоплазма

          Цитоплазма представляет собой густой, обычно бесцветный раствор, который заполняет каждую клетку и окружен клеточной мембраной. Цитоплазма давит на клеточную мембрану, заполняя клетку и придавая ей форму. Иногда цитоплазма действует как водянистый раствор, а иногда приобретает гелеобразную консистенцию. В эукариотических клетках цитоплазма включает весь материал внутри клетки, но вне ядра, которое содержит свое собственное водянистое вещество, называемое нуклеоплазмой . Все органеллы эукариотических клеток, такие как эндоплазматический ретикулум и митохондрии, расположены в цитоплазме. Цитоплазма помогает удерживать их на месте.Это также место большинства метаболических процессов в клетке, и оно позволяет материалам легко проходить через клетку.

          Часть цитоплазмы, окружающая органеллы, называется цитозолем и представляет собой жидкую часть цитоплазмы. Он состоит примерно на 80 процентов из воды, а также содержит растворенные соли, жирные кислоты, сахара, аминокислоты и белки, такие как ферменты. Эти растворенные вещества необходимы для поддержания жизнедеятельности клетки и осуществления метаболических процессов. Например, ферменты, растворенные в цитозоле, расщепляют более крупные молекулы на более мелкие продукты, которые затем могут использоваться органеллами клетки.Продукты жизнедеятельности также растворяются в цитозоле до того, как они попадут в вакуоли или будут вытеснены из клетки.

          Хотя прокариотические клетки не имеют органелл (у них есть рибосомы), они все же имеют цитоплазму. Именно в цитоплазме происходит большая часть клеточной активности, включая многие метаболические пути, происходящие внутри органелл, такие как фотосинтез и аэробное дыхание.

          Цитоскелет

          Хотя может показаться, что цитоплазма не имеет формы или структуры, на самом деле она высокоорганизована.Каркас белковых каркасов, называемый цитоскелетом , обеспечивает структуру цитоплазмы и клетки. Цитоскелет состоит из нитевидных филаментов и трубочек, пересекающих цитоплазму. Вы можете увидеть эти нити и канальцы в клетках на рисунке \(\PageIndex{2}\). Как следует из названия, цитоскелет похож на клеточный «скелет». Он помогает клетке сохранять свою форму, а также помогает удерживать клеточные структуры, такие как органеллы, на месте в цитоплазме.

          Рисунок \(\PageIndex{2}\): Цитоскелет.Цитоскелет придает клетке внутреннюю структуру, подобную каркасу дома. На этой фотографии актиновые филаменты и канальцы цитоскелета окрашены в зеленый и красный цвет соответственно. Синие точки — ядра клеток.

          Цитоскелет эукариот состоит из сети длинных тонких белковых волокон. Эти нитевидные белки постоянно перестраиваются, чтобы адаптироваться к постоянно меняющимся потребностям клетки. Три основных типа волокон цитоскелета — это микротрубочки, промежуточные филаменты и микрофиламенты (таблица \(\PageIndex{1}\)).

          • Микротрубочки являются самыми толстыми структурами цитоскелета. Чаще всего они состоят из филаментов, которые представляют собой полимеры альфа- и бета-тубулина и расходятся наружу из области вблизи ядра, называемой центросомой. Две формы тубулина образуют димеры (пары), которые вместе образуют полые цилиндры. Цилиндры закручиваются друг вокруг друга, образуя микротрубочки. Микротрубочки помогают клетке сохранять свою форму. Они удерживают органеллы на месте и позволяют им перемещаться по клетке, а также образуют митотическое веретено во время клеточного деления.Микротрубочки также входят в состав ресничек и жгутиков — органелл, помогающих клетке двигаться.
          • Микрофиламенты состоят из двух тонких актиновых цепочек, скрученных друг вокруг друга. Микрофиламенты в основном сосредоточены непосредственно под клеточной мембраной, где они поддерживают клетку и помогают клетке сохранять свою форму. Микрофиламенты образуют цитоплазматические расширения, такие как микроворсинки и псевдоподии, которые позволяют определенным клеткам двигаться.Взаимодействие белков актина и миозина вызывает сокращение мышечных клеток. Микрофиламенты присутствуют почти в каждой клетке, их много в мышечных клетках и в клетках, которые двигаются, изменяя форму, таких как фагоциты (лейкоциты, которые ищут в организме бактерии и других захватчиков).
          • Промежуточные филаменты (IF) отличаются по строению от одного типа клеток к другому. IF может состоять из виментина , кератина , десмина или ламина .Каждый тип ячейки может иметь уникальную комбинацию IF. Например, промежуточные филаменты из кератина находятся в клетках кожи, волос и ногтей. IF организуют внутреннюю структуру клетки, удерживая органеллы и обеспечивая прочность. Они также являются структурными компонентами ядерной оболочки. Промежуточные филаменты, состоящие из белка кератина, находятся в клетках кожи, волос и ногтей.
          Таблица \(\PageIndex{1}\): Структура цитоскелета
          Характеристика Микротрубочки Промежуточные нити Микрофиламенты

          Диаметр волокна

          Около 25 нм

          от 8 до 11 нм

          Около 7 морских миль

          Белковая композиция

          Тубулин с двумя субъединицами, альфа- и бета-тубулином

          Один из различных типов белков, таких как ламин, виментин, десмин и кератин

          Актин

          Форма

          Полые цилиндры из двух белковых цепочек, скрученных друг вокруг друга

          Спирали белковых волокон, скрученные друг с другом

          Две цепи актина, закрученные друг вокруг друга

          Основные функции

          Движение органелл и пузырьков; формируют митотические веретена во время размножения клеток; подвижность клеток (в ресничках и жгутиках)

          Организация формы ячейки; позиционирует органеллы в цитоплазме, структурно поддерживает ядерную оболочку и саркомеры; участвует в межклеточных и межклеточных соединениях

          Сохранять клеточную форму; обеспечивает движение определенных клеток за счет образования цитоплазматических расширений или сокращений актиновых волокон; участвует в некоторых межклеточных или межклеточных соединениях

          Рубрика: Биология человека в новостях

          Новость о важном исследовании цитоплазмы эукариотических клеток появилась в начале 2016 года. Исследователи из Дрездена, Германия, обнаружили, что когда клетки лишены достаточного количества питательных веществ, они могут по существу отключаться и впадать в спячку. В частности, когда клетки не получают достаточного количества питательных веществ, они прекращают свой метаболизм, уровень их энергии падает, а рН их цитоплазмы снижается. Их обычно жидкая цитоплазма также принимает твердое состояние. Клетки кажутся мертвыми и как будто наступило своего рода трупное окоченение. Исследователи считают, что эти изменения защищают чувствительные структуры внутри клеток и позволяют клеткам выживать в сложных условиях.Если питательные вещества возвращаются в клетки, они могут выйти из своего спящего состояния целыми и невредимыми. Они будут продолжать расти и размножаться, когда условия улучшатся.

          Это важное фундаментальное научное исследование было проведено на нечеловеческом организме: одноклеточных грибах, называемых дрожжами. Тем не менее, это может иметь важные последствия для человека, потому что у дрожжей есть эукариотические клетки со многими из тех же структур, что и человеческие клетки. Дрожжевые клетки, по-видимому, способны «обмануть» смерть, отключив все жизненные процессы контролируемым образом.Исследователи надеются, что продолжающиеся исследования помогут понять, можно ли обучить человеческие клетки этому «трюку».

          Обзор

          1. Опишите состав цитоплазмы.
          2. Каковы некоторые функции цитоплазмы?
          3. Опишите строение и функции цитоскелета.
          4. Цитоплазма состоит из клеток? Почему или почему нет?
          5. Назовите два типа структур цитоскелета.
          6. Верно или неверно. Цитоплазма обычно зеленая.
          7. Верно или неверно. Ядро клетки заполнено цитоплазмой.
          8. Что вы заметили на рисунке \(\PageIndex{2}\) различных структур цитоскелета выше (показаны красным и зеленым цветом) в этих различных структурах?
          9. Опишите один пример метаболического процесса, происходящего в цитозоле.
          10. В эукариотических клетках весь материал внутри клетки, но вне ядра, называется ___________.
          11. Как называется жидкая часть цитоплазмы?
          12. Какое химическое вещество составляет большую часть цитозоля?
          13. Когда дрожжевые клетки, лишенные питательных веществ, впадают в спячку, их цитоплазма переходит в твердое состояние. Как вы думаете, какое влияние окажет твердая цитоплазма на нормальные клеточные процессы? Поясните свой ответ.
          14. В чем разница между цитоплазмой и цитозолем?
          15. Назовите три основные части цитоскелета.
          16. Перечислите две функции эукариотического цитоскелета

          Подробнее

          Посмотрите видео ниже, чтобы узнать о моторных белках, которые транспортируют клеточный материал с помощью цитоскелета.

          Состав и организация цитоплазмы в пребиотических клетках

          Int J Mol Sci. 2011 г.; 12 (3): 1650–1659.

          Школа наук об окружающей среде, Университет Гвельфа, Онтарио, N1G 2W1, Канада; Электронная почта: [email protected]; Тел. : +1-519-824-4120; Факс: +1-519-837-0442

          Поступила в редакцию 26 января 2011 г.; Пересмотрено 15 февраля 2011 г.; Принято 23 февраля 2011 г.

          Авторские права © 2011 принадлежат авторам; лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья цитировалась другими статьями в PMC.

          Abstract

          В этой статье обсуждается предполагаемый состав и организация цитоплазмы в пребиотических клетках с теоретической точки зрения, а также на основе того, что в настоящее время известно о бактериальной цитоплазме. Неизвестно, была ли первая пребиотическая цитоплазма микроскопического масштаба первоначально заключена в примитивной непрерывной полупроницаемой мембране или представляла собой несодержащееся гелеобразное вещество, которое позже было заключено в непрерывную мембрану. Другая возможность заключается в том, что первая цитоплазма в пребиотических клетках и примитивная мембрана были организованы одновременно, что позволило быстро перейти к первой клетке (клеткам), способной к росту и делению, тем самым способствуя возникновению жизни на Земле менее миллиарда. лет после образования Земли.Предполагается, что организация и состав цитоплазмы первоначально развивались от неструктурированного микроскопического гидрогеля к более сложной цитоплазме, которая могла иметь объемную величину около 0,1–0,2 мкм 3 (возможно, меньше, если наноклетка) до первое деление клетки.

          Ключевые слова: бактерии, пребиотическая цитоплазма, генетические инструкции, гидрогель, происхождение цитоплазмы, пространственная организация , генетические инструкции, а затем появление пространственно организованных [1], трансдуцирующих энергию [2], живых бактериальных клеток, способных к росту/делению и последующей эволюции [3–12].Бактерии и бактериальная цитоплазма, которые когда-то считались и описывались как мешочки с нуклеиновыми кислотами, рибосомами, липидами, белками, аминокислотами и ионами, теперь лучше понимаются как пространственно организованные и регулируемые молекулярные биосистемы с ДНК-кодами инструкций [13,14]. . В настоящее время известно, что бактерии имеют пространственную организацию [14], включающую уплотнение ДНК, РНК, структуры цитоскелета, многочисленные специфические белки клеточного деления и тысячи рибосом (например, 10 000–12 000 на клетку и до 72 000 при быстром экспоненциальном росте), присутствующих в объемах. колеблется примерно от 0.2 (или даже меньше) до нескольких мкм 3 , в зависимости от вида и условий произрастания в окружающей среде. Объемы клеток зависят от различных видов бактериальных клеток и стадии их роста в различных и часто быстро меняющихся условиях окружающей среды. Цитоплазма клетки может составлять, например, 60–70% от общего объема клетки, и ее нельзя понимать как простой водный раствор, а лучше как структурированную гелевую среду [15,10]. Среду бактериальной клетки можно разделить на три категории или зоны [14].Это (1) нуклеоидная зона, состоящая из комплексов нуклеиновая кислота/белок, (2) структурная зона, состоящая из белков цитоскелета, и (3) метаболическая зона, состоящая из пространства между первой и второй категориями [14].

          Одним из открытых вопросов, которые ученые должны задать и выяснить, является состав и организация пребиотической цитоплазмы, поскольку эксперименты и наблюдения сложны, а некоторые даже невозможно провести в настоящее время. Это может измениться благодаря более новаторским исследованиям возможности синтетической микробной жизни, способной к делению клеток.

          В сочетании с этим вопросом о происхождении прецитоплазмы возникает стабильная пограничная структура; полупроницаемая, непрерывная, пребиотическая мембрана, способная заключать в себе прецитоплазму размером около 3 мкм или даже меньше для пребиотических и, возможно, живых наноклеток. Другими особенностями организации и состава пребиотической цитоплазмы могут быть пространственное молекулярное скопление в небольшом прецитоплазматическом объеме и короткие диффузионные расстояния, возникающие при отсутствии каких-либо активных транспортных систем.Диффузия имеет свои ограничения, поскольку размеры бактериальных клеток должны были бы быть меньше, чем у современных бактерий, если бы не присутствовали процессы активного транспорта. Размер бактериальной клетки должен быть достаточно мал, чтобы обеспечить некоторые процессы диффузии, но достаточно велик, чтобы содержать цитоплазму и все необходимые молекулы, макромолекулы и ионы в неограниченных концентрациях. Преимущество переполненной микроскопической цитоплазмы состоит в том, что первой пребиотической цитоплазме и последующим живым клеткам потребуется менее 1 мкм 3 цитоплазмы, а расстояния диффузии будут минимальными.Пространственная молекулярная скученность была бы преимуществом в организации первых, стабильных, предбиотических клеток.

          обобщает некоторые возможные особенности состава и организации примитивной цитоплазмы и цитоплазмы в первых живых клетках, способных к росту и делению. Также правдоподобно предположить происхождение или источник первой примитивной цитоплазмы в пребиотических клетках и что цитоплазма в первых клетках, способных к росту и делению, прогрессировала от простой неструктурированной прецитоплазмы до более структурированной или организованной цитоплазмы.Это было бы правдоподобным прогрессом при организации цитоплазмы из геохимических веществ (например, состоящих из углерода, азота, железа, возможно, полициклических ароматических углеводородов и любых элементов и соединений, которые присутствовали на ранней Земле; и некоторых, вероятно, неизвестных, если бы они присутствовали), воды и даже возможно, маслянистые углеводороды или амфифильные соединения (например, современным примером является декановая кислота). Точный состав прецитоплазмы, конечно, неизвестен. Это огромный пробел в знаниях, где все еще требуются правдоподобные гипотезы и дополнительные исследования.Гелеобразная структура (структуры) может быть полностью на водной основе, гидрофобными или амфифильными соединениями на углеводородной основе или комбинацией двух различных химических фаз (например, гидрофобной и гидрофильной), взаимодействующих (или смешивающихся). Присутствие первых молекул и организующих полимеров будет влиять и даже контролировать динамику воды во время организации прецитоплазмы. Один огромный информационный пробел заключается в том, что точный состав прецитоплазмы неизвестен и в настоящее время может быть только предположен.

          Таблица 1.

          Некоторые вероятные особенности состава и организации первой пребиотической цитоплазмы (или прецитоплазмы) и, в конечном счете, цитоплазмы в первых живых бактериальных клетках, способных к росту и делению.

          ■ Пребиотическая цитоплазма и цитоплазма в современных бактериальных клетках представляют собой трехмерную биосистему, некоторые активности которой в настоящее время локализованы в клеточных зонах [21].
          ■ Объем цитоплазмы порядка 1 мкм 3 или менее более чем достаточен для всех нуклеиновых кислот, липидов, белков, других макромолекул, молекул, ионов и рибосом.Сферическая структура бактериальной клетки диаметром около 250–300 нм достаточна для жизнеспособной клетки, способной к делению.
          ■ Диффузия (и осмос воды) на короткие расстояния (микроны) была возможна и достаточна.
          ■ Вероятна кластеризация пребиотических молекул (молекулярная скученность, молекулярная организация); начало ранней пространственной организации при отсутствии органических, генетических инструкций.
          ■ Первоначальная форма бактериальной клетки, вероятно, была сферической, поскольку белки цитоскелета отсутствовали и были необходимы.
          ■ Пребиотическая бактериальная цитоплазма, возможно, имела структуру геля (структурированная вода).
          ■ Пребиотическая цитоплазма обеспечивает стабильную микросреду для организации пребиотических, а затем и живых клеток.
          ■ Отсутствовали или не требовались внутренние мембраны.
          ■ Генетический материал может уплотняться в микроскопической цитоплазме.
          ■ Скручивание ДНК также было возможно в цитоплазме пребиотических клеток и в цитоплазме первых живых клеток.
          ■ Количество органических, генетических инструкций, необходимых для микроскопического объема цитоплазмы и первой жизнеспособной бактериальной клетки (клеток), представляло собой небольшое ядро ​​или минимальный геном из нескольких сотен генов.
          ■ Бактериальная цитоплазма может содержать до 76 000 рибосом на клетку [14]; достаточное количество и достаточно близко к транскрибируемой мРНК для быстрой трансляции. мРНК связывается с рибосомами путем диффузии в цитоплазме. Цитоплазматический поток не требуется.Пространственное кукареканье полезно для этой деятельности.
          ■ Рибосомы из-за их больших размеров, вероятно, мало диффундируют или перемещаются в бактериальной цитоплазме. Однако транскрипты с более низкой молекулярной массой могут диффундировать на короткие расстояния к рибосомам в отсутствие потока цитоплазмы.
          ■ Прецитоплазма в пребиотических клеточных структурах и цитоплазма в живых клетках были частью организующей, открытой, термодинамической биосистемы с более низкой энтропией (меньшей случайностью), чем энтропия окружающей среды (более случайной).
          ■ В прецитоплазме стабилизировалась внутренняя осмоляльность цитоплазмы.
          ■ Ионы (например, калий, кальций, марганец, магний) могут проникать в пребиотическую цитоплазму или гель путем диффузии, задерживаться и становиться доступными для клеточной организации.
          ■ В пребиотической цитоплазме возможны процессы поляризации (в конечном счете необходимые для регулируемого бактериального деления средней клетки), особенно при наличии правильных генетических инструкций.
          ■ Пребиотическая цитоплазма может оставаться стабильной в диапазоне температур и pH и обеспечивает некоторую защиту от УФ-облучения.
          ■ Возможна диффузия газов в пребиотическую цитоплазму и из нее.
          ■ Возможны границы раздела между водными и маслянистыми углеводородными микроскопическими средами и даже эмульсиями при наличии турбулентности или механического перемешивания.
          ■ В пребиотической цитоплазме возможны ферментативные и неферментативные биохимические реакции.Ферменты, если они присутствуют, обеспечивают скорость и направление организующей биохимии. И скорость, и направление необходимы для регулируемой экспрессии генов и обеспечения быстрого времени генерации в бактериальных клетках.
          ■ Уменьшается десикация гелеобразной пребиотической цитоплазмы.
          ■ Цитоплазма синтезируется и затем разделяется во время деления бактериальной клетки. Пребиотическая цитоплазма могла быть физически разделена.
          ■ Положительный заряд макромолекул и малые катионы лишь частично нейтрализуют отрицательный заряд липидов и макромолекул. Результатом является отрицательная стабилизация цитоплазматических макромолекул [5].
          ■ Передача энергии происходит через окруженную мембраной цитоплазму.
          ■ Происхождение бактериальной стенки и цитоплазматической мембраны (ЦМ) во время появления первой бактерии, способной к росту и делению, до сих пор остается загадкой.
          ■ Пространственная организация бактериальных клеток требует лучшего понимания механизмов, которые локализуют белки в определенных местах в необходимых концентрациях и в определенные моменты времени [1].
          ■ Теперь возможен анализ экспрессии всего генома в бактериальных клетках, подвергающихся воздействию различных условий окружающей среды.
          ■ Можно ли получить полную и функциональную синтетическую бактериальную цитоплазму, а затем синтетические бактериальные клетки?
          ■ Работает ли так много разных частей бактериальной клетки как единая биосистема в разных временных масштабах? Ответ заключается в организации, правильных генных инструкциях, выраженных в правильное время для правильной продолжительности времени в условиях, которые находятся в пределах допустимых для бактерий диапазонов. Детали еще нужно лучше понять.

          2. Будут ли когда-либо известны происхождение и состав первой неструктурированной цитоплазмы?

          Происхождение бактериальной жизни представляет собой огромную загадку с экспериментальной точки зрения, поскольку бактериальные окаменелости и молекулярные сигнатуры (например, ДНК, РНК, липиды, белки) не всегда легко обнаружить для исследования. Древнюю ДНК можно восстановить из некоторых образцов окружающей среды; однако это не привело к новым знаниям о происхождении первого генетического материала.Кроме того, пребиотическая цитоплазма должна была происходить из неодушевленных геохимических веществ и воды посредством механизмов [5], которые в настоящее время не поняты и общепризнаны.

          Зарождение бактериальной жизни обычно происходит в воде, так как все живое нуждается в воде. Это не совсем правильно, так как бактерии могут быть высушены вымораживанием и сохраняться в течение многих лет. Тем не менее, согласно нашим текущим знаниям, жизни требуется вода для метаболизма и воспроизводства. Молекулярный механизм, необходимый для жизни, не развился без воды в качестве растворителя.Сегодня мы знаем, что микроорганизмы могут быть извлечены из образцов сырой нефти, но неизвестно, выживают ли они только в этом субстрате из сырой нефти, или возможны рост и деление клеток, особенно на границе между нефтью и водой и/или в эмульсии.

          Зарождение жизни на Земле, вероятно, произошло в анаэробных, но экстремальных условиях по сравнению с современными условиями. В более ранней статье была выдвинута гипотеза о том, что пребиотический гель, совершивший переход в бактериальную биопленку и бактериальный мат, является правдоподобным развитием и средой для возникновения жизни [20].Было высказано предположение, что события в происхождении первой бактериальной клетки (клеток) представляют собой пребиотический гель на минеральной поверхности или между ней (например, можно предположить, что монтмориллонит) делает переход к живой биопленке или биосистеме бактериальных клеток, способных к росту. и деление, и последующая дарвиновская эволюция посредством естественного отбора, переноса генов и мутационных событий.

          В этой статье предпринята попытка понять состав и структуру примитивной цитоплазмы.Происхождение примитивной цитоплазмы, пребиотических клеток, а затем жизнеспособных бактериальных клеток не потребовало бы макромасштабной среды, если бы достаточное количество воды, питательных веществ и условия окружающей среды находились в пределах, подходящих для возникновения жизни в микроскопических размерах (например, микрон или меньше) или несколько микроскопических участков, возможно, даже рядом друг с другом. Одна из гипотез состоит в том, что зарождение жизни произошло в водно-углеводородной смеси [17] с доменом размеров микронного порядка, прикрепленным или стабилизированным на или между минеральными поверхностями [18].В недавней главе Trevors et al. [18] также исследовал возможные экологические места зарождения жизни и обсудил зарождение жизни на минеральных поверхностях в гидрогеле и переход к биопленке. Следующий раздел расширяет обсуждение, пытаясь понять состав и организацию первой цитоплазмы до возникновения первых бактериальных клеток, способных к росту и делению.

          3. Гипотетический состав и структура первой цитоплазмы

          Состав первой цитоплазмы (прецитоплазмы) мог быть простым не содержащим геля гелем, который прогрессировал до содержащей гелевую цитоплазму внутри примитивной стабильной мембранной границы с некоторой организацией, до более структурированная цитоплазма непосредственно перед первым делением бактериальной клетки.Начальный состав прецитоплазмы и состав цитоплазмы при первом клеточном делении могли сильно различаться. Последняя цитоплазма была бы более организованной и содержала бы все необходимые клеточные механизмы для роста и деления клеток, возможно, как минимальная клетка с минимальным или основным геномом.

          Первоначальная когезионная, структурированная, организующая цитоплазма должна иметь размер порядка 10 90 246 -16 90 247 л, в конечном итоге окруженная примитивной мембраной толщиной порядка 10 90 246 -9 90 247 м (или шириной) . Эти величины могли быть меньше в примитивной наноячейке. Представленная точка зрения состоит в том, что количество цитоплазмы, необходимое для зарождения жизни, находится в пределах микроскопического молекулярного диапазона. Молекулярного масштаба, сплоченной цитоплазмы было бы достаточно. Чтобы расширить этот аргумент, количество микроскопических субсайтов, содержащихся в 1 мл прецитоплазмы, было бы огромным. Это могло увеличить количество участков в когезионном геле или в цитоплазме, которые потенциально могли бы стать более организованными, заключенными в стабильную мембрану, а затем перейти в единую живую бактериальную клетку.Когезионная вода и, возможно, поверхность раздела или эмульсия масло-вода были первоначальным источником прецитоплазмы, которая могла улавливать и удерживать (путем диффузии) достаточные концентрации малых молекул, таких как калий, натрий, кальций, магний, железо, марганец, цинк, молибден, медь. и фосфат, как некоторые примеры, необходимые для первых живых клеток. Аминокислоты и, в конечном счете, белки, ДНК, РНК и рибосомы станут частью организующей цитоплазмы, заключенной в простую, но стабильную цитоплазматическую мембрану.Источники ионов будут доступны из местных геохимических источников. Все это могло произойти без каких-либо органических, генетических инструкций в виде ДНК и/или РНК. Источник, организация и состав прецитоплазмы были этапами организации материи на пути к зарождению бактериальной жизни.

          Еще одна задача состоит в том, чтобы выяснить происхождение специфических и правильных органических генетических инструкций в цитоплазме, где информация, содержащаяся в инструкциях, кодировалась и декодировалась во время транскрипции и трансляции, а продуцируемые белки были необходимы для роста и деления клеток.Примитивная, но организующая цитоплазма является лучшим местом для этого, , т. е. , происхождения органических генетических инструкций в стабильной, содержащейся прецитоплазме. В настоящее время ищут естественный механизм возникновения правильных органических, генетических инструкций, ведущих к регулируемой и контролируемой сборке бактериальных клеток, способных к росту и делению и способных к специфической экспрессии генов в изменяющихся условиях окружающей среды с последующей дарвиновской эволюцией. .

          Микроскопическая гелеобразная среда прецитоплазмы не вызывает ограничений/проблем диффузии для газов и молекул, но обеспечивает правдоподобную гипотезу для одной части загадки происхождения бактериальной жизни – стабильной организующей микроскопической среды в домене достаточного размера для минимальной клетки и в конечном итоге минимальный основной геном.Кроме того, должна была быть некоторая защита от обезвоживания, защита от экстремальных изменений pH, температуры и осмотического давления, возможность проникновения некоторого количества солнечного излучения, но также обеспечение некоторой защиты, защита от реакций разложения и благоприятствование реакциям полимеризации, необходимым в процессах клеточной организации. Структура прецитоплазмы также удерживает молекулы в микроскопическом месте и, возможно, даже в бесчисленных микроскопических прецитоплазматических местах. Гелевый тип, организующий прецитоплазму, возможно, имел решающее значение для организации пребиотических клеток, поскольку окружающая среда будет способствовать стабильности нуклеиновых кислот, белков, липидов и способности воды в геле образовывать трехмерные молекулярные сети, которые представляют собой водород. связанный.Осмотическая регуляция и способность преодолевать флуктуации во внешней среде с более высокой энтропией должны были иметь решающее значение как для происхождения примитивной цитоплазмы, так и для впоследствии клеток, способных к росту и делению. Любое событие, которое удаляет воду из прецитоплазмы, может вызвать обезвоживание и препятствовать организации первой прецитоплазмы и пребиотических клеток.

          Внутренняя и внешняя диффузия в прецитоплазму также будет затронута, как только появится первая примитивная мембрана.Этот тип пребиотической цитоплазмы или гелевой среды предлагает преимущества, не требуя источника энергии, активных транспортных процессов, цитоплазматической мембраны или изначального наличия генетических инструкций. Локальная, микроскопическая энтропия снижается по мере того, как организующая прецитоплазма становится менее случайной (более низкая энтропия), чем более случайная окружающая среда. Как только микроскопическая энтропия начинает уменьшаться и продолжает уменьшаться за счет пребиотической организации, вероятность существования живой клетки возрастает, поскольку локальные микроскопические условия начинают напоминать или приобретать некоторые характеристики настоящей живой клетки, а не случайности.

          Переход (еще не эволюция) к более организованной, пребиотической клетке с более низкой энтропией и организующая прогрессия к клетке, способной к росту и делению, потребует основного биохимического метаболизма с реагентами/продуктами, рибосомами и ростом; все зависит от правильных, органических, генетических инструкций. мРНК также могла бы диффундировать в пределах микроскопических расстояний цитоплазмы, чтобы легко контактировать с рибосомами. рН цитоплазмы будет более стабильным, менее подверженным быстрым изменениям и в пределах, необходимых для биохимии клетки.Все это может быть лучше достигнуто в организованной микроскопической цитоплазме с более низкой энтропией, чем в окружающей среде. Механизм(ы) организации в отсутствие генетических инструкций до сих пор неизвестен; однако гель прецитоплазмы решает проблемы происхождения пребиотических клеток, а затем и жизни.

          Также предполагалось, что гидрофобная среда (ГС) углеводородов была возможной средой для зарождения бактериальной жизни на Земле [6,17]. Происхождением углеводородов в ТМ была полимеризация метана в ранней атмосфере, катализируемая ультрафиолетовым облучением [17], которая затем оседала в виде осадков на Землю и образовывала гидрофобную углеводородную среду.ТМ будет способствовать реакциям полимеризации, в отличие от реакций гидролиза в воде, которые вызывают разложение, а не полимеризацию, и молекулярную организацию.

          4. Обзор и перспективы

          Теория эволюции и текущие исследования не объясняют загадку организации и возникновения жизни на Земле или где-либо еще. Тем не менее, с помощью множества подтверждающих свидетельств, он объясняет эволюцию жизни после появления первых живых бактериальных клеток, способных к росту и делению, а также мутаций и переноса генов (трансдукция, конъюгация, трансформация) при естественном отборе, оказывающем изменяющееся давление отбора.Высказывалась даже гипотеза, что запрограммированная гибель клеток является необходимой предпосылкой многоклеточности [19]. Контролируемая смерть имеет преимущества перед смертью в результате несчастного случая, поскольку она обеспечивает контролируемый механизм удаления стареющих людей, и ресурсы становятся доступными для более молодых поколений. Однако гибель клеток у бактерий происходит, когда бактериальные клетки не переносят условия окружающей среды (за пределами допустимых диапазонов).

          Открытый вопрос о том, как физическая и химическая деятельность преобразовала неодушевленные молекулы земной массы (или, возможно, массы где-либо еще во Вселенной) в замкнутую микроскопическую цитоплазму, а затем в бактериальные клетки, способные к росту и делению, до сих пор остается огромной исследовательской задачей.Исследовательскому сообществу серьезно мешает неспособность проводить некоторые эксперименты и делать наблюдения. Мы надеемся, что это изменится с использованием подходов синтетической биологии [20] для разработки и создания прокариотических клеток, способных к росту и делению.

          Признано, что предполагаемое происхождение и состав прецитоплазмы и пребиотических клеток до живых бактериальных клеток требует подтверждающих/не подтверждающих наблюдений и экспериментов, если и когда это возможно.Одной из многих проблем исследования является незнание состава примитивной цитоплазмы и того, была ли она строго водной, более гелеобразной или водно-масляной эмульсией, каким-то образом стабилизированной на минеральных поверхностях и между ними.

          Липиды (глицерин, связанный с жирными кислотами и другими группами, такими как фосфат; жирные кислоты имеют как гидрофобные водоотталкивающие, так и гидрофильные участки, растворимые в воде) могли предшествовать полипептидам и нуклеиновым кислотам, поскольку они способны самоорганизовываться в клетки -подобные конструкции с внутренней и внешней стороной.Если у пребиотической жизни, а затем у живых клеток было одно раннее требование, то это был компартмент с внутренней пространственной организацией прецитоплазмы, а затем регуляция [21]. Это говорит о том, что мембраны могли быть одним из первых компонентов самоорганизующейся клеточной структуры. Биологические мембраны выполняют множество функций, включая создание внутреннего и внешнего (клеточного компартмента), генерацию и хранение энергии в механизмах окислительного фосфорилирования и фотосинтеза, транспорт ионов и питательных веществ и катализируемые ферментами реакции [22].Более того, простые примитивные мембраны могли образоваться без какого-либо ферментативного катализа и оставаться достаточно стабильными для последующей самоорганизации с последующей биохимической оптимизацией. Липиды и липидоподобные молекулы способны самопроизвольно образовывать капли, мицеллы, бислои и везикулы в водной среде или на границе водной среды и атмосферы [22]. Везикула состоит из миллионов молекул, удерживаемых вместе нековалентными взаимодействиями [22].У них также есть важная характеристика, центральная для самоорганизации жизни; везикулы имеют длительное время жизни, необходимое для самоорганизации примитивных клеток.

          Межзвездные облака можно рассматривать как фабрики сложного молекулярного синтеза [23], а молекулы, используемые в живой биохимии, присутствуют в планетарных атмосферах, поверхностях, метеоритах, кометах и ​​астероидах, которые были доставлены на раннюю Землю в результате столкновений [23]. Их можно рассматривать как часть молекулярного инструментария, необходимого для организации и состава первой жизни на Земле.Особенно важными были бы прецитоплазма и мембраны, способные организовываться в стабильную граничную структуру (примитивная мембрана), такие как те, о которых сообщили Namani и Deamer [24], изготовленные из децикламина и декановой кислоты в мольном соотношении 1:1. Такая стабильная мембрана с повышенной стабильностью имела бы огромное преимущество перед примитивной мембраной, состоящей исключительно из жирных кислот, в происхождении жизни. Стабильный пограничный слой, такой как мембрана, окружающая прецитоплазму, был типом структуры, необходимой для организации клетки, которую можно описать как гель [25], где макромолекулы, такие как белки и ионы, играют важную роль в структурировании/организации внутриклеточной воды. который помогает в организации мягкого вещества — клетки [25].

          Кроме того, микроскопические гели могли действовать интерактивным образом, комбинируя или обменивая свое содержимое путем диффузии и механического перемешивания, таким образом обеспечивая доступ к молекулам и подходящим концентрациям (без истощения), необходимым для возникновения жизни на Земле. Предполагаемая прогрессия представляет собой пребиотический гель или прецитоплазму → более организованную прецитоплазму → цитоплазму в первой живой клетке (клетках) → клеточный цикл (период от одного клеточного деления до следующего клеточного деления) (бактериальные клетки, способные к удвоению цитоплазмы и генетического материала, и последующее распределение того и другого на две клетки-потомки) с локальным, микроскопическим уменьшением энтропии в клетках по сравнению с более высокой энтропией внешней среды. Точные временные масштабы, необходимые для зарождения бактериальной жизни и первых клеточных циклов, до сих пор неизвестны.

          Исследование первой пребиотической организации в отсутствие генетических инструкций и клеточных структур является сложной задачей, поскольку эксперименты могут быть трудными для планирования и реализации. Более того, эксперименты не обязательно могут помочь в выяснении перехода от неживой к первой живой клетке. Возможно, существовало множество способов возникновения жизни, и подход лабораторной синтетической биологии мог отличаться от того, что действительно происходило в прошлом на Земле и/или где-либо еще.

          Благодарности

          Это исследование было поддержано премией программы открытий NSERC (Канада) Дж. Т. Треворсу.

          Ссылки

          2. Williams RJP. Химический прогресс в эволюции и изменения в использовании пространства во времени. Дж. Теор. биол. 2011; 268:146–159. [PubMed] [Google Scholar]3. Фортер П. Две эпохи мира РНК и переход в мир ДНК: история вирусов и клеток. Биохимия. 2005; 87: 793–803. [PubMed] [Google Scholar]5. Спитцер Дж., Пулман Б.Роль биомакромолекулярного скопления, ионной силы и физико-химических градиентов в сложностях возникновения жизни. микробиол. Мол. биол. 2009; 73:371–388. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]6. Треворс Дж. Т. Гидрофобная среда (ГС) граница раздела воды, клеточное деление и самосборка жизни. Теор. Бионауч. 2002; 121:163–174. [Google Академия]7. Треворс Дж. Т. Обобщения о бактериологии: термодинамика, открытые системы, генетические инструкции и эволюция. Антони Ван Левенгук.2010;97:313–318. [PubMed] [Google Scholar]8. Треворс Дж. Т. Подходящая микроскопическая энтропия для происхождения микробной жизни: микробиологические методы представляют собой проблему. Дж. Микробиол. Методы. 2010; 83: 341–344. [PubMed] [Google Scholar]9. Треворс Дж. Т. Исследование перехода от неживого к первому микроорганизму: методы и эксперименты — большие проблемы. Дж. Микробиол. Методы. 2010; 81: 259–263. [PubMed] [Google Scholar] 10. Треворс Дж.Т., Поллак GH. Гипотеза: Происхождение жизни в гидрогелевой среде.прог Биофиз. Мол. биол. 2005; 89: 1–8. [PubMed] [Google Scholar] 13. Браво А., Серрано-Эррас Г., Салас М. Компартментализация репликации прокариотической ДНК. ФЭМС микробиол. 2005; 29:25–47. [PubMed] [Google Scholar] 14. Вендевиль А., Ларивьер Д., Фурментин Э. Перечень бактериальных макромолекулярных компонентов и их пространственная организация. ФЭМС микробиол. 2011; 35:395–414. [PubMed] [Google Scholar] 15. Поллак Г.Х. Клетки, гели и двигатели жизни. Издательство Эбнер и сыновья; Сиэтл, Вашингтон, округ Колумбия, США: 2001.[Google Академия] 16. Треворс Дж. Т. Гипотеза возникновения микробной жизни в пребиотическом геле и переход к живой биопленке и микробному мату. Comptes Rendus Biologies Academie des Sciences, Париж. 2011 в печати. [PubMed] [Google Scholar] 17. Морчио Р., Траверсо С. Гидрофобный поверхностный слой: изначальная колыбель жизни. биол. Форум. 1992; 92: 105–117. [Google Академия] 18. Треворс Дж. Т., Бей А.К., Ван Эльзас Дж.Д. Гипотезы микросреды для возникновения микробной жизни на Земле. В: Секбах Дж., Гордон Р., редакторы.Происхождение: генезис, эволюция и разнообразие жизни. 2-е изд. Спрингер; Дордрехт, Нидерланды: 2011 г., в печати. [Google Академия] 19. Хюттенбреннер С., Майер С., Лейссер С., Полгар Д., Штрассер С., Груш М., Крупица Г. Эволюция программ клеточной гибели как предпосылка многоклеточности. Мутат. Рез. 2003; 543: 235–249. [PubMed] [Google Scholar] 20. Исмагилов Р.Ф., Махарбиз М. Можем ли мы построить синтетические многоклеточные системы, контролируя передачу сигналов развития в пространстве и времени? Курс. мнение хим. биол.2007; 11: 604–611. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]21. Шапиро Л., Лосик Р. Динамическая пространственная регуляция в бактериальной клетке. Клетка. 2000; 100:89–98. [PubMed] [Google Scholar] 22. Сегре Д.Д., Бен-Эли Д., Димер Д.В., Ланцет Д. Мир липидов. Ориг. Жизнь Эвол. биосф. 2001; 31: 119–145. [PubMed] [Google Scholar] 23. Эренфройнд П., Спаанс М., Холм Н.Г. Эволюция органического вещества в космосе. Филос. Транзакция. Математика. физ. англ. науч. 2011; 13: 538–554. [PubMed] [Google Scholar] 24. Намани Т., Димер Д.В.Стабильность модельных мембран в экстремальных условиях. Ориг. Жизнь Эвол. Биопсфера. 2008; 38: 329–341. [PubMed] [Google Scholar] 25. Митра-Дельмотт Г., Митра А.Н. Наследие Аллади Рамакришнана в математических науках. Спрингер; Дордрехт, Нидерланды: 2010. Магнетизм, коллоиды FeS и происхождение жизни; стр. 529–564. [Google Scholar]

          МЕЛКИЙ ЧАСТИЧНЫЙ КОМПОНЕНТ ЦИТОПЛАЗМЫ

          J Biophys Biochem Cytol. 1955 г., 25 января; 1(1): 59–68.

          (Из лабораторий Института медицинских исследований Рокфеллера)

          Copyright © Copyright, 1955, Институт медицинских исследований Рокфеллера Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

          Abstract

          В основном веществе цитоплазмы клеток млекопитающих и птиц описан дисперсный компонент малых размеров (от 100 до 150 А) и высокой плотности. Во многих типах клеток, которые, по-видимому, имеют общую высокую степень дифференцировки, новый компонент преимущественно связан с мембраной эндоплазматического ретикулума; тогда как в других типах клеток, характеризующихся быстрой пролиферацией, она более или менее свободно распределяется в основном веществе цитоплазмы.В Обсуждении предпринята попытка объединить наблюдения, представленные в этой статье, с уже доступной цитологической, гистохимической и цитохимической информацией.

          Полный текст

          Полный текст этой статьи доступен в формате PDF (1,7M).

          Избранные ссылки

          Эти ссылки находятся в PubMed. Возможно, это не полный список литературы из этой статьи.

          • ШМИТТ ФО, ГЕРЕН ББ. Волокнистая структура аксона нерва в зависимости от локализации «нервных трубочек».J Эксперт Мед. 1950 г., 1 мая; 91 (5): 499–504. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
          • BENNETT HS, PORTER KR. Электронно-микроскопическое исследование срезов грудной мышцы домашней птицы. Ам Дж Анат. 1953 г., июль; 93 (1): 61–105. [PubMed] [Google Scholar]
          • WEISS P, FERRIS W. Электронные микрограммы эпидермиса амфибий личинок. Разрешение ячейки опыта. 1954 г., май; 6 (2): 546–549. [PubMed] [Google Scholar]
          • PORTER KR. Наблюдения за субмикроскопическим базофильным компонентом цитоплазмы. J Эксперт Мед.1953 г., май; 97 (5): 727–750. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
          • PALADE GE, PORTER KR. Исследования эндоплазматического ретикулума. I. Его идентификация в клетках in situ. J Эксперт Мед. 1954 г., 1 декабря; 100 (6): 641–656. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
          • PALADE GE. Исследование фиксации для электронной микроскопии. J Эксперт Мед. 1952 г., март; 95 (3): 285–298. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
          • PORTER KR, BLUM J. Исследование микротомии для электронной микроскопии. Анат Рек.1953 г., декабрь; 117 (4): 685–710. [PubMed] [Google Scholar]
          • PALADE GE. Изучение структуры митохондрий под электронным микроскопом. J Гистохим Цитохим. 1953 г., июль; 1 (4): 188–211. [PubMed] [Google Scholar]
          • PETERMANN ML, HAMILTON MG. Ультрацентробежный анализ макромолекулярных частиц нормальной и лейкемической селезенки мышей. Рак рез. 1952 г., май; 12 (5): 373–378. [PubMed] [Google Scholar]
          • PETERMANN ML, MIZEN NA, HAMILTON MG. Макромолекулярные частицы нормальной и регенерирующей печени крыс.Рак рез. 1953 г., апрель-май; 13 (4–5): 372–375. [PubMed] [Google Scholar]
          • PETERMANN ML, HAMILTON MG, MIZEN NA. Электрофоретический анализ макромолекулярных нуклеопротеиновых частиц цитоплазмы млекопитающих. Рак рез. 1954 г., июнь; 14 (5): 360–366. [PubMed] [Google Scholar]
          • SLAUTTERBACK DB. Электронно-микроскопические исследования мелких цитоплазматических частиц (микросом). Разрешение ячейки опыта. 1953 г., сен; 5 (1): 173–186. [PubMed] [Google Scholar]
          • BERNHARD W, HAGUENAU F, GAUTIER A, OBERLING C.Субмикроскопическая структура цитоплазматических элементов базофилов в фуа, поджелудочной железе и слюнных железах; étude de coupes ultrafines au микроскоп électronique. Z Zellforsch Mikrosk Anat. 1952; 37 (3): 281–300. [PubMed] [Google Scholar]
          • SCHNEIDER WC, HOGEBOOM GH. Цитохимические исследования тканей млекопитающих; выделение клеточных компонентов дифференциальным центрифугированием: обзор. Рак рез. 1951 г., январь; 11 (1): 1–22. [PubMed] [Google Scholar]
          • WATSON ML, AVERY JK.Развитие нижнего резца хомяка по данным электронной микроскопии. Ам Дж Анат. 1954 г., июль; 95 (1): 109–161. [PubMed] [Google Scholar]
          • PORTER KR. Электронная микроскопия базофильных компонентов цитоплазмы. J Гистохим Цитохим. 1954 г., сен; 2 (5): 346–375. [PubMed] [Google Scholar]
          • DALTON AJ, FELIX MD. Цитологическая и цитохимическая характеристика вещества Гольджи эпителиальных клеток придатка яичка in situ, в гомогенатах и ​​после выделения. Ам Дж Анат. 1954 г., март; 94 (2): 171–207.[PubMed] [Google Scholar]

          Статьи из Журнала биофизической и биохимической цитологии предоставлены здесь с разрешения The Rockefeller University Press


          .

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.