Цитоплазматический аппарат (цитоплазма) представляет собой всё содержимое клетки, находящееся под плазмолеммой и состоящее из гиалоплазмы, органоидов и включений клетки.
Гиалоплазм а (матрикс цитоплазмы, истинная внутренняя среда цитоплазмы) представляет собой многофазную дисперсную систему, вкоторой дисперсной средой является вода, а дисперсной фазой - молекулы органических и неорганических веществ (таблица), а также фрагменты биологических мембран и органоидов клетки, поглощённые клеткой частицы и вещества.
В упорядоченной многокомпонентной системе гиалоплазмы отдельные зоны могут менять своё агрегатное состояние в зависимости от условий или от функциональной задачи; в бесструктурной, на взгляд, гиалоплазме могут возникать и распадаться различные фибриллярные и нитчатые комплексы белковых молекул. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур и обеспечении химического взаимодействия их друг с другом.
Гиалоплазма пронизана микротрубочками, филаментами и микрофиламентами, полимеризация и распад которых обеспечивают обратимые переходы участков цитоплазмы из золя (более жидкого состояния) в более вязкое состояние – гель.
В животных клетках различают два слоя цитоплазмы: 1) наружный слой (эктоплазма), лишенный гранул и большинства органоидов, обладающий относительно высокой вязкостью; 2) внутренний слой (эндоплазма), содержащий различные органоиды и гранулы, обладающий относительно меньшей вязкостью.
Органеллами (органоидами) клетки называют постоянные части клетки, имеющие определённое строение и выполняющие специфические функции. Различают мембранные и немембранные органеллы.
Мембранные органоиды (органеллы)
Эндоплазматическая сеть (эндоплазматическийретикулум, цитоплазматическая сеть) - совокупность сообщающихся между собой канальцев, вакуолей и «цистерн», стенка которых образована элементарными биологическими мембранами. По наличию рибосом на поверхности различают шероховатый и гладкий ЭПС.
Основными функциями гранулярной ЭПС являются:
1) синтез на прикреплённых рибосомах белков (секретируемых белков, белков клеточных мембран и специфических бежов содержимого мембранных органоидов);
2) гидрокеширование, сулъфатирование, фосфорилирование и гликозширование белков;
3) транспорт веществ в пределах цитоплазмы;
4) накопление как синтезируемых, так и транспортируемых веществ;
5) регуляция биохимических реакций, связанная с упорядоченностью локализации в структурах ЭПС веществ, вступающих в реакции, а также их катализаторов - ферментов..
Основными функциями гладкой ЭПС являются:
1) синтез липидов, включая мембранные липиды;
2) синтез углеводов (гликогена и др.);
3) синтез холестерина;
4) обезвреживание токсических веществ эндогенного и экзогенного происхождения;
5) накопление ионов Са2+;
6) восстановление кариолеммы в телофазе митоза;
7) транспорт веществ;
8) накопление веществ.
Пластинчатый комплекс (комплекс Гольджи, аппарат Гольджи) - органоид клетки, участвующий в окончательном формировании продуктов её жизнедеятельности (секретов, коллагена, гликогена, липидов и других продуктов), а также в синтезе гликопротеидов. Образован тремя составляющими 1) стопкой уплощённых цистерн (мешочков); 2) пузырьками; 3) секреторными пузырьками (вакуолями). Зона скопления этих элементов получила название диктиосомы
Основными функциями комплекса Гольджи являются:
1) синтез гликопротеинов и полисахаридов;
2) модификация первичного секрета, его конденсация и упаковка в мембранные пузырьки (формирование секреторных гранул);
3) процессинг молекул (фосфорилирование, сульфатирование, ацилирование и т.п.);
4) накопление секретируемых клеткой веществ;
5) образование лизосом;
6) сортировка синтезированных клеткой белков у трансповерхности перед их окончательным транспортом;
7) транспорт веществ.
. Лизосомы - это мелкие ограниченные элементарной мембраной пузырьки, содержащие гидролитические ферменты. Это органоиды внутриклеточного переваривания. Выделяют несколько разновидностей лизосом: первичные лизосомы (гидролизные пузырьки), вторичные лизосомы (фаголизосомы, или пищеварительные вакуоли), эндосомы, фагосомы, аутофаголизосомы, остаточные тельца.
. Митохондрии - органоиды энергетического обмена. Митохондрии представляют собой мембранные органоиды, обеспечивающие клетку (организм) энергией. Источником запасаемой в виде фосфатных связей АТФ энергии являются процессы окисления.
Митохондрии имеют относительно короткий жизненный цикл (около 10 суток). Разрушение их происходит путём аутофагии, а новообразование - путём деления (перешнуровки) предшествующих митохондрий. Последнему предшествует репликация митохондриальной ДНК, которая происходит независимо от репликации ядерной ДНК в любые фазы клеточного цикла.
Немембранные органоиды (органеллы)
Рибосомы - органоиды клетки, осуществляющие биосинтез белка.
Уэукариот рибосомы образуются в ядрышке. На ядрышковой ДНК синтезируются предшественники рРНК, которые покрываются поступающими из цитоплазмы рибосомальными белками, расщепляются до нужных размеров и формируют рибосомныесубчастицы, выходящие в цитоплазму. Поэтому полностью сформированных рибосом в ядре нет.
Микротрубочки представляют собой полые цилиндрические образования диаметром 24-25 нм и длиной до нескольких микрометров.В клетке микротрубочки могут располагаться: а) в виде отдельных элементов; б) в пучках, в которых они связаны друг с другом поперечными мостиками (отростки нейронов); в) в составе пар или дублетов (осевая нить ресничек и жгутиков); г) в составе триплетов (центриоли и базальные тельца). Основными функциями микротрубочек являются:
1) поддержание формы и полярности клетки;
2) обеспечение упорядоченности расположения компонентов клетки;
3) участие в образовании других, более сложныхорганоидов (центриоли, реснички и т.д.);
4) участие во внутриклеточном транспорте;
5) обеспечение движения хромосом при митотическом делении клетки;
б) обеспечение движения ресничек.
Микрофиламенты - тонкие белковые нити диаметром 5-7 нм, встречающиеся практически во всех типах клеток. Они могут располагаться в цитоплазме пучками, сетевидными слоями ши поодиночке. Основным белком микрофиламентов является актин, кроме него в состав микрофиламентов могут входить миозин, тропомиозин, а также несколько десятков актинсвязывающих белков.
Основными функциями микрофиламентов являются:
1) обеспечение определённой жёсткости и упругости клетки за счёт кортикальной сети микрофиламентов;
2) изменение консистенции цитозоля, в том числе при переходе золя в гель;
3) участие в эндоцитозе и экзоцитозе;
4) обеспечение подвижности немышечных клеток
5) участие в сокращении мышечных клеток и волокон;
6) стабилизация локальныхвыпячиваний плазматической мембраны, обеспечиваемой пучками поперечно сшитых актиновыхфиламентов (микроворсинки, стереоцилии);
7) участие в формировании межклеточных
Органоиды специального значения. Присутствуют только в специализированных клетках отдельных типов. К ним отнесены реснички, жгутики, микроворсинки, микрофибриллы и др.
Ядерный аппарат клетки
Ядро - главный обязательный органоид клетки у многоклеточных и многих одноклеточных организмов.
Биологическое значение ядра определяется его главным содержимым - гигантскими молекулами ДНК, способными к транскрипции и трансляции.
Основными функциями ядра клетки являются:
1) хранение генетической (наследственной) информации клетки;
2) обеспечение реализации генетической информации, контролирующей разнообразные процессы в клетке;
3) воспроизведение и передача генетической информации при делении клетки.
Клетка содержит, как правило, одно ядро, однако существуют и многоядерные клетки. Ядро обычно соответствует форме клетки и имеет сферическую форму. Ядро интерфазной (неделящейся) клетки состоит из 4-х компонентов: кариоплазмы (ядерного сока или кариолимфы), хроматина, ядрышка и кариолеммы (ядерной оболочки, или нуклеолеммы).
