Электронно-микроскопическое строение цитоплазмы

Главное достижение в изучении цитоплазмы - это установление принципа мембранной организации цитоплазмы.

Т.е. в основе структуры цитоплазмы лежат биологические мембраны – тонкие пленки толщиной 0,4 - 10 нм, основу которых составляют фосфолипиды и белки.

Структура мембран

 

 

В настоящее время наиболее признана жидкостно-мозаичная модель строения мембраны (см. рис. 1).

Мебрана состоит из бислоя фосфолипидов (гидрофильные (водорастворимые) головы которых обращены наружу, а гидрофобные (не растворимые в Н₂О) концы внутрь). В бислой фосфолипидов погружены глобулярные белки. Эти белки, называемые интегральными, часто выступают с одной или обеих сторон мембраны.

Две поверхности мембраны различаются по химическому составу. Интегральные белки ориентированы внутри бислоя определенным образом и участки их молекул, выступающие за пределы бислоя в разные стороны, различаются по аминокислотному составу и третичной структуре. Часть белков пронизывает мембрану насквозь (гидрофильные поры), а часть погружены в билипидный слой частично.

На внутренней поверхности мембраны к основным интегральным белкам прикрепляются дополнительные периферические белки, на внешней - короткоцепочные углеводы. По-видимому углеводы играют важную роль во взаимодействии между клетками и в модификации их поверхности.

Т.о., фосфолипидный бислой определяет основную структуру клеточных мембран, а за большую часть функций ответственны белки.

Белки-ферменты - регулируют связанные с мембранами реакции,

белки-переносчики - транспорт веществ,

белки-рецепторы - преобразуют химические сигналы из окружающей среды.

Некоторые интегральные белки, по-видимому "заякорены" и остаются на одном месте, а липидный бислой очень подвижен (поэтому модель строения называется жидкостной). Некоторые белки более или менее свободно плавают в нём и также, как и молекулы фосфолипидов, могут перемещаться, образуя различные ансамбли, или мозаики, структура которых постоянно меняется (поэтому модель строения мембраны называется мозаичной).

Все мембраны - живые, замкнутые и непрерывные (без открытых концов), полупроницаемые компоненты цитоплазмы.

Основные функции мембран клетки:

1)Отграничивают содержимое клетки от внешней среды.

2)Создают внутриклеточные отсеки - компартменты (или компартименты), в которых протекают противоположные биохимические процессы синтеза и распада.

3)Участвуют в создании внутренней структуры органоидов.

4)Воспринимают информацию из внешней среды.

5)Обеспечивают иммунитет - устойчивость к заболеваниям.

6)Нейтрализуют чужеродные и собственные ядовитые вещества.

7)Осуществляют межклеточные контакты.

8)Важнейшее свойство - полупроницаемость - избирательная проницаемость для разных веществ.

Виды мембран в клетке: Пограничные мембраны клетки: 1) внешняя - плазмалемма - отграничивает протопласт от внешней среды; внутренние: 2) тонопласт - отграничивает протопласт от клеточного сока вакуоли, 3) мембраны органоидов.

Кроме мембран в цитоплазме различают гиалоплазму.

Гиалоплазма (матрикс, основное вещество цитоплазмы) - однородная бесцветная, водно-коллоидная система, которая связывает все находящиеся в ней органоиды, обеспечивая их взаимодействие, и является средой, в которой они нормально функционируют. В состав гиалоплазмы входят растворимые белки (ферменты гликолиза, активации аминокислот при синетезе белка, многие АТФ-азы и др.), которые регулируют все протекающие в ней процессы углеводного, липидного и аминокислотного обмена, а также растворимые РНК, полисахариды, липиды. Она способна к активному движению и участвует во внутриклеточном транспорте веществ.

 

Часть структурных белковых компонентов гиалоплазмы формируют особые надмолекулярные агрегаты с упорядоченной ориентацией молекул - микротрубочки и микрофиламенты.

Микротубочки - это тонкие полые цилиндрические структуры длиной от 100 нм до 1 мкм и диаметром 24 нм. Основной компонент микротрубочек - белок тубулин, кроме него в их состав входит около 20 различных белков.

Динамические постоянно образующиеся и разрушающиеся структуры.

Функции:

- образуют сеть в цитоплазме интерфазных клеток (цитоскелет) и поддерживают форму клетки.

- обр. веретено деления, участвуют в расхождении хромосом при митозе и мейозе и входят в состав жгутиков.

- предполагают их участие во внутриклеточном транспорте, перемещении органоидов, формировании клеточной оболочки, секреторной функции.

Микрофиламенты - нити сократительного белка актина диаметром 4 - 7 нм. Образуют сплошное сплетение под плазмалеммой, в цитоплазме формируют пучки из параллельно ориентированных нитей или трехмерный гель. Являются сократимыми элементами цитоскелета, по-видимому, играют роль в токах цитоплазмы. Являются сократимыми элементами цитоскелета. Предполагают, что микрофиламенты, сокращаясь, скользят друг относительно друга и таким образом генерируют движение цитоплазмы.