Коллоидно-химические свойства цитоплазмы

Цитоплазма, ее хим. состав и структура. Клеточные мембраны.

Цитоплазма — это основная часть протопласта, в которой раз­мещены все органеллы клетки. Она содержит в среднем 80 % воды и 20 % сухих веществ. Высокое содержание воды в цито­плазме не является случайным, оно указывает на значительную роль этого вещества, в жизнедеятельности клетки. Молекула воды представляет собой ярко выраженный диполь (Н⁺ — ОН"), который ориентируется вокруг заряженных частиц, образуя связанную воду: осмотически связанную — с ионами и молекулами и коллоидно связанную — с мицеллами. Это приводит к возникновению кол­лоидной структуры цитоплазмы. Сухое вещество цитоплазмы представлено различными класса­ми веществ. Из основных конституционных веществ здесь при­сутствуют белки (главным образом), рибонуклеиновые кислоты (в небольшом количестве) и липиды (преимущественно в мембра­нах). Основой цитоплазмы являются белки, молекулы которых боль­шей частью настолько крупные, что не растворяются в воде (кроме альбуминов) и образуют коллоидные растворы. Предпосылкой этого служит большое число заряженных частиц в белковой молекуле, особенно в ее боковых цепях, вокруг которых ориентируются ди­поли воды, образуя гидратационные оболочки. Так складывается сложная коллоидная система — золь, которая устойчива до тех пор, пока мицеллы белка несут на себе заряды и гидратированы. При частичной потере молекул воды, что бывает при изменении рН раствора, происходит частичная потеря гидратационной воды и сближение заряженных частиц. При этом коллоид разделяется на две фазы (явление коацервации, которое может быть обратимым). При полной потере гидратационных оболочек вслед­ствие сильных воздействий (кипячение, соли тяжелых металлов) происходит полное слипание частиц и выпадение белка в оса­док — коагуляция, которая бывает необратимой и вызывает гибель цитоплазмы. Таким образом, коллоиды цитоплазмы — бел­ки — представляют собой не беспорядочную смесь веществ, а коллоидную структуру, составляющую основную массу ци­топлазмы — ее матрикс, в который погружены органеллы клетки.

Мембраны клетки можно рассматривать как структурные образования цитоплазмы. Различают два типа мембран — цитоплазматические и внутриклеточные. Цитоплазматические ограничивают цитоплазму со стороны оболочки (п л а з м а л е м м а) и со стороны вакуоли (тонопласт). Внутриклеточные — это мембраны различных органелл, которые отделяют внутреннюю часть органеллы от цитоплазмы. Мем­браны состоят из двух слоев липидов, среди которых много фосфолипидов, повернутых друг к другу своими гидрофобными концами. В билипидный слой встроены глобулы белков, выполняющие функции мембран. Мембраны имеют мелкие поры, через которые по градиенту концентрации могут проходить низкомолекулярные ве­щества. Вещества с крупными молекулами, а также ионы против градиента проходят через мембраны только путем, активного пе­реноса.

Функции цитоплазматических мембран (особ. плазмалеммы): Структурная - создание поверхностей раздела двух ча­стей клетки, что необходимо для раздельного размещения фермен­тов и упорядочения протекания ферментативных реакций обмена веществ. Транспортная — поглощение и выделение веществ (полупроницаемосгь или избирательная проницаемость) и регуляция пассивного и активного транспорта через мембрану. Осмотическая — поддержание осмотических свойств клетки. Энергетическая — аккумуляция и трансформация энер­гии, прежде всего световой, и создание электрохимических потен­циалов. Рецепторно-регуляторная — восприятие внешних сигналов-раздражителей и передача ответных сигналов клетки как реакции на раздражение.

Коллоидно-химические свойства цитоплазмы

Разнообразие веществ и коллоидная структура обусловливают особые свойства, придающие цитоплазме характер жидкости и тв. тела одно­временно — коллоидно-химические. Вязкость — способность сопротивляться перемещению ча­стиц. Она обусловлена внутренним трением молекул и присуща только жидким телам. Поэтому наличие вязкости сближает цитоплазму с жидкостями и придает ей свойства жидкости. Цитоплазма имеет высокую вязкость — в 20 раз выше вязкости воды. Величина вязкости зависит от структурных особенностей цитоплазмы и ее физиологического состояния, поэ­тому она неодинакова в разных тканях и изменяется в зависи­мости от вида и возраста растения, а также от условий произрастания. Вязкость цитоплазмы реагирует на колебания тем­пературы среды. Эластичность — способность противостоять механиче­ским воздействиям (растяжению, сжатию) и возвращаться в пер­воначальное состояние после их окончания. Это свойство сближает цитоплазму с твердым телом и указывает на существование внут­ренних структур. Эластичность также изменчива и зависит от внутренних физиологических причин и внешних факторов. Особенно сильно уменьшается она при обезвоживании клетки, что может вызывать разрывы цитоплазмы при засухе и повреждение или гибель клетки. Изоэлектрическая точка (ИЭТ) — такая реакция среды клетки (значение рН), при которой число положительных и отрицательных зарядов белков уравнивается. Вследствие этого белок оказывается практически незаряженным и очень неустойчи­вым, так что незначительное вмешательство может привести его к коагуляции. ИЭТ чаще всего бывает в слабокислом интервале рН. Это положение нестабильно, оно зависит от состава белков и нуклеиновых кислот и от их состояния. Среда обитания действует на эти вещества, изменяя их, и через них влияет на величину ИЭТ. Движение цитоплазмы постоянно происходит в нормально функционирующей клетке. Определяют его обычно по передвижению органелл, например хлоропластов. Различают три типа движения: 1) колебательно-скользящее — движение частиц вперед и обратно; 2) циркуляционное от цен­тра к периферии и от периферии к центру; 3) ротационное — внутри клетки по периферии. Движение цитоплазмы имеет важное значение для внутрикле­точного транспорта веществ. Оно обусловлено активными процессами ж/д идущими с затратой энергии. Об этом можно судить по ускорению движения при внесении в клетку АТФ и замедлению при действии на нее дыхательными ядами (цианидом, фторидом и др.).