Цитоплазма живої клітки. Будова та функції цитоплазми. Ключові органели цитоплазми

В основі будови тварин, як і всіх інших організмів, лежить клітка. Вона є складну системукомпоненти якої взаємопов'язані за допомогою різноманітних біохімічних реакцій Точна будова конкретної клітини залежить від тих функцій, що вона виконує в організмі.

Клітини рослин, тварин та грибів (всіх еукаріотів) мають загальний планбудови. У них є клітинна мембрана, ядро ​​з ядерцем, мітохондрії, рибосоми, ендоплазматична мережата низку інших органел та інших структур. Однак, незважаючи на схожість, тваринні клітини мають свої характерні особливості, що відрізняють їх як від клітин рослин, і грибів.

Тварини клітини покриті тільки клітинною мембраною. У них немає ні целюлозної клітинної стінки (як у рослин), ні хітинової (як у грибів). Клітинна стінка тверда. Тому, з одного боку, вона забезпечує ніби зовнішній скелет (опору) клітині, але, з іншого боку, не дає можливості клітин рослин і грибів поглинати речовини захопленням (фагоцитоз і піноцитоз). Вони їх всмоктують. Тварини клітини здатні до такого способу харчування. Клітинна мембрана еластична, що дає можливість певною мірою змінювати форму клітини.

Зазвичай тваринні клітини дрібніші, ніж клітини рослин та грибів.

Цитоплазма- це внутрішній рідкий вміст клітини. Вона в'язка, тому що є розчином речовин. Постійний рух цитоплазми забезпечує переміщення речовин та компонентів клітини. Це сприяє перебігу різних хімічних реакцій.

Центральне місце у тваринній клітці займає одне велике ядро. Ядро має власну мембрану (ядерну оболонку), що відокремлює його вміст від вмісту цитоплазми. У ядерній оболонці є пори, якими відбувається транспорт речовин і клітинних структур. Усередині ядра знаходиться ядерний сік (його склад дещо відрізняється від цитоплазми), ядерцеі хромосоми. Коли клітина ділиться, то хромосоми скручуються і можна побачити у світловий мікроскоп. У клітини, що не діляться, хромосоми мають ниткоподібну форму. Вони перебувають у «робочому стані». Саме тоді ними відбувається синтез різних типів РНК, які надалі забезпечують синтез білків. У хромосомах зберігається генетична інформація. Це код, реалізація якого визначає життєдіяльність клітини, також він передається дочірнім клітинам під час поділу батьківської.

Мітохондрії, ендоплазматична мережа (ЕПС), комплекс Гольджі також мають мембранну оболонку. У мітохондріяхвідбувається синтез АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти). У її зв'язках запасається велика кількістьенергії. Коли ця енергія знадобиться для життєдіяльності клітини, АТФ поступово розщеплюватиметься з виділенням енергії. на ЕПСчасто знаходяться рибосомина них відбувається синтез білків. По каналах ЕПС відбувається відтік білків, жирів та вуглеводів у комплекс Гольджіде ці речовини накопичуються і потім відщеплюються у вигляді крапельок, оточених мембраною, при необхідності.

У рибосом немає мембран. Рибосоми - одні з найдавніших компонентів клітини, оскільки вони є у бактерій. На відміну від еукаріотів, у клітинах бактерій немає справжніх мембранних структур.

У тваринній клітці є лізосоми, Що містять речовини, що розщеплюють поглинену клітиною органіку

На відміну від рослинної клітини, тварина не має пластид, у тому числі хлоропластів. В результаті тваринна клітина не здатна до автотрофного харчування, а живиться гетеротрофно.

У тваринній клітині є центріолі (клітинний центр), що забезпечують утворення веретена поділу та розходження хромосом у процесі поділу клітини. Такої клітинної структури рослинна клітина не має.

За своєю будовою клітини всіх живих організмів можна розділити на два великі відділи: без'ядерні та ядерні організми.

Для того щоб порівняти будову рослинної та тваринної клітини, слід сказати, що обидві ці структури належать до надцарства еукаріотів, а отже, містять мембранну оболонку, морфологічно оформлене ядро ​​та органели різного призначення.

Особливість будови рослинної клітини:

Особливість будови тваринної клітини:

Коротке порівняння рослинної та тваринної клітини

Що з цього випливає

1. Принципова подібність в особливостях будови та молекулярного складу клітин рослин і тварин вказує на спорідненість та єдність їх походження, найімовірніше, від одноклітинних водних організмів.
2. У складі обох видів міститься безліч елементів Періодичної таблиці, які переважно існують у вигляді комплексних сполук неорганічної та органічної природи.
3. Проте різним і те, що у процесі еволюції ці два типи клітин далеко відійшли друг від друга, т.к. від різних несприятливих впливів довкілля вони мають абсолютно різні способизахисту та також мають різні один від одного способи харчування.
4. Рослинна клітина головним чином відрізняється від тварини міцною оболонкою, що складається з целюлози; спеціальними органоїдами – хлоропластами з молекулами хлорофілу у своєму складі, за допомогою яких здійснимо фотосинтез; і добре розвиненими вакуолями із запасом поживних речовин.

Вивчаючи будову рослинної клітини, малюнок із підписами стане корисним візуальним конспектом для засвоєння цієї теми. Але спершу трохи історії.

Історію відкриття та вивчення клітини пов'язують з ім'ям англійського винахідника Роберта Гука. У 17 столітті, на зрізі рослинної пробки, що розглядається під мікроскопом, Р. Гук виявив осередки, які і були надалі названі клітинами.

Основні відомості про клітину були представлені пізніше німецьким ученим Т. Шваном клітинної теорії, Сформульована в 1838 році. Основні положення цього трактату свідчать:

• все живе землі складається із структурних одиниць - клітин;
• за будовою та функціями всі клітини мають загальні риси. Ці елементарні частинки здатні до розмноження, яке можливе завдяки поділу материнської клітини;
• у багатоклітинних організмах клітини здатні об'єднуватися на підставі загальних функційта структурно-хімічної організації у тканині.

Клітина рослини

Рослинна клітина, поряд із загальними ознаками та схожістю у будові з твариною, має і свої відмінні особливості, властиві тільки їй:

• наявність клітинної стінки (оболонки);
• наявність пластид;
• наявність вакуолі.

Будова рослинної клітини

На малюнку схематично показано модель рослинної клітини, із чого вона складається, як називаються основні її частини.

Нижче буде детально розказано про кожну з них.

Органоїди клітини та їх функції – описова таблиця

У таблиці зібрано важлива інформаціяпро органоїди клітини. Вона допоможе школяреві скласти план оповідання на малюнку.

Цитоплазматичні утворення - органели клітини

Поговоримо докладніше про складові рослинної клітини.

Ядро

Ядро здійснює зберігання генетичної інформації та реалізацію наслідуваної інформації.Місцем зберігання є молекули ДНК. При цьому в ядрі є репараційні ферменти, які здатні контролювати і ліквідувати мимовільне пошкодження молекул ДНК.

Крім цього, самі молекули ДНК в ядрі схильні до редуплікації (подвоєння). У цьому випадку клітини, утворені при розподілі вихідної, отримують однаковий і в якісному та кількісному співвідношенні обсяг генетичної інформації.

Ендоплазматична мережа (ЕПС)

Вирізняють два типи: шорсткий і гладкий. Перший тип синтезує білки на експорт та клітинні мембрани. Другий тип здатний здійснювати детоксикацію шкідливих продуктівобміну.

Апарат Гольджі

Відкритий дослідником з Італії К. Гольджі у 1898 році. У клітинах розташовується поблизу ядра. Ці органоїди є мембранні структури, укомплектовані разом. Таку зону скупчення називають диктіосомою.

Вони беруть участь у накопиченні продуктів, які синтезуються в ендоплазматичному ретикулумі та є джерелом клітинних лізосом.

Лізосоми

Не є самостійними структурами. Вони є результатом діяльності ендоплазматичного ретикулума і апарату Гольджі. Їхнє головне призначення — брати участь у процесах розщеплення всередині клітини.

У лізосомах налічується близько чотирьох десятків ферментів, що руйнують більшість органічних сполук. При цьому сама мембрана лізосом є стійкою до дії таких ферментів.

Мітохондрії

Двомембранні органели. У кожній клітині їх кількість і розміри можуть змінюватись. Вони оточені двома високоспеціалізованими мембранами. Між ними розташований міжмембранний простір.

Внутрішня мембрана здатна утворювати складки – кристи. Завдяки наявності христ, внутрішня мембрана перевищує в 5 разів площу зовнішньої мембрани.

Підвищена функціональна активність клітини обумовлена ​​збільшеним числом мітохондрій та великою кількістюхрист в них, тоді як в умовах гіподинамії кількість христ у мітохондрії та число мітохондрій різко та швидко змінюється.

Обидві мембрани мітохондрій відрізняються за своїми фізіологічними властивостями. При підвищеному або зниженому осмотичному тиску внутрішня мембрана здатна зморщуватися або розтягуватися. Для зовнішньої мембранихарактерне лише незворотне розтягування, що може призвести до розриву. Весь комплекс мітохондрій, що наповнюють клітину, називають хондріоном.

Пластиди

За своїми розмірами ці органоїди поступаються лише ядру. Існує три види пластид:

• відповідальні за зелене забарвлення рослин - хлоропласти;
• відповідальні за осінні кольори- помаранчевий, червоний, жовтий, охра – хромопласти;
• безбарвні лейкопласти, що не впливають на фарбування.

Варто відзначити:встановлено, що в клітинах одночасно може бути лише один із видів пластид.

Будова та функції хлоропластів

Вони здійснюються процеси фотосинтезу . Є хлорофіл (надає зелене забарвлення). Форма - двоопукла лінза. Кількість у клітині – 40-50. Має подвійну мембрану. Внутрішня мембрана формує плоскі бульбашки – тілакоїди, які упаковані у стоси – грани.

Хромопласти

За рахунок яскравих пігментів надають органам рослин яскраві кольори: різнобарвним пелюсткам квітів, дозрілим плодам, осіннім листямта деяким коренеплодам (морква).

Хромопласти не мають внутрішньої мембранної системи. Пігменти можуть накопичуватися в кристалічному вигляді, що надає пластидам різноманітних форм (пластина, ромб, трикутник).

Функції цього виду пластид поки що до кінця не вивчені. Але за наявною інформацією, це застарілі хлоропласти із зруйнованим хлорофілом.

Лейкопласти

Притаманні тим частинам рослин, на які сонячні променіне потрапляють. Наприклад, бульби, насіння, цибулини, коріння. Внутрішня системамембран розвинена слабше, ніж у хлоропластів.

Відповідальні за харчування, накопичують поживні речовини, беруть участь у синтезі.За наявності світла лейкопласти здатні переродитися на хлоропласти.

Рибосоми

Дрібні гранули, що складаються з РНК та білків. Єдині безмембранні структури. Можуть розташовуватися поодиноко або у складі групи (полісоми).

Рибосом формують велика і мала субодиниця, з'єднані іонами магнію. Функція – синтез білка.

Мікротрубочки

Це довгі циліндри, у стінках яких розташований білок тубулін. Цей органоїд – динамічна структура (може відбуватися його нарощування та розпад). Приймають активна участьу процесі поділу клітин.

Вакуоль - будова та функції

На малюнку позначений блакитним кольором. Складається з мембрани (тонопласту) та внутрішнього середовища (клітинного соку).

Займає більшу частинуклітки, центральну її частину.

Запасує воду та поживні речовини, а також продукти розпаду.

Незважаючи на єдину структурну організацію у будові основних органоїдів, у світі рослин спостерігається величезне видове розмаїття.

Будь-якому школяреві, а тим більше дорослому, потрібно розуміти і знати, які обов'язкові частини має рослинна клітина і як виглядає її модель, яку роль вони виконують, і як називаються органоїди, які відповідають за фарбування частин рослин.

Гелеподібний вміст клітини, обмежений мембраною називається цитоплазмою живої клітини. Поняття було запроваджено 1882 року німецьким ботаніком Едуардом Страсбургером.

Будова

Цитоплазма є внутрішнім середовищем будь-якої клітини і характерна для клітин бактерій, рослин, грибів, тварин.
Цитоплазма складається з наступних компонентів:

• гіалоплазми (цитозол) - рідкої речовини;
• клітинних включень – необов'язкових компонентів клітини;
• органоїдів – постійних компонентів клітини;
• цитоскелета – клітинного каркаса.

Хімічний складцитозоли містить такі речовини:

• воду – 85 %;
• білки - 10%
• органічні сполуки – 5 %.

До органічних сполуквідносяться:

• мінеральні солі;
• вуглеводи;
• ліпіди;
• азотовмісні сполуки;
• незначна кількість ДНК та РНК;
• глікоген (характерний для тварин клітин).

Мал. 1. Склад цитоплазми.

Цитоплазма містить запас поживних речовин (краплі жиру, зерна полісахаридів), а також нерозчинні відходи життєдіяльності клітини.

Цитоплазма безбарвна та постійно рухається, перетікає. Вона містить усі органели клітини та здійснює їх взаємозв'язок. При частковому видаленні цитоплазма відновлюється. При повному видаленні цитоплазми клітка гине.

Будова цитоплазми неоднорідна. Умовно виділяють два шари цитоплазми:

ТОП-4 статтіякі читають разом з цією

• ектоплазму (плазмагель) - зовнішній щільний шар, що не містить органел;
• ендоплазму (плазмазоль) - внутрішній рідкіший шар, що містить органели.

Поділ на ектоплазму та ендоплазму яскраво виражений у найпростіших. Ектоплазма допомагає клітині пересуватися.

Зовні цитоплазма оточена цитоплазматичною мембраною чи плазмалемою. Вона захищає клітину від пошкоджень, здійснює вибірковий транспорт речовин та забезпечує подразливість клітини. Мембрана складається з ліпідів та білків.

Життєдіяльність

Цитоплазма - життєво важлива речовина, яка бере участь у головних процесах клітини:

• метаболізмі;
• зростанні;
• розподілі.

Рух цитоплазми називається циклозом чи цитоплазматичним потоком. Він здійснюється у клітинах еукаріотів, у тому числі й людини. При циклозі цитоплазма доставляє речовини всім органел клітини, здійснюючи клітинний метаболізм. Переміщається цитоплазма у вигляді цитоскелета з витратою АТФ.

У разі збільшення обсягу цитоплазми клітина зростає. Процес поділу тіла еукаріотичної клітини після поділу ядра (каріокінезу) називається цитокінезом. Внаслідок поділу тіла цитоплазма разом із органелами розподіляється між двома дочірніми клітинами.

Мал. 2. Цитокінез.

Функції

Основні функції цитоплазми у клітині описані у таблиці.

Відділення цитоплазми від мембрани при осмосі води, що виходить назовні, називається плазмолізом. Зворотний процес - деплазмоліз - відбувається при надходженні до клітини достатньої кількості води. Процеси притаманні будь-яких клітин, крім тваринної.

Середня оцінка: 4.7. Усього отримано оцінок: 77.

Цитоплазма є, мабуть, найважливішою частиною будь-якої клітинної структури, що є свого роду «сполучною тканиною» між усіма складовими клітини.

Функції та властивості цитоплазми різноманітні, її роль у забезпеченні життєдіяльності клітини навряд чи можна переоцінити.

У цій статті описано більшість процесів, що відбуваються в найменшій живій структурі на макрорівні, де основна роль відведена гелеподібній масі, що заповнює внутрішній об'єм клітини та надає останній. зовнішній виглядта форму.

Цитоплазма є в'язкою (залізоподібною) прозорою речовиною, яка заповнює кожну клітину і обмежена клітинною мембраною. До її складу входять вода, солі, білки та інші органічні молекули.

Всі органоїди еукаріотів, такі як ядро, ендоплазматичний ретикулят та мітохондрії, розташовані в цитоплазмі. Частина її, яка міститься в органоїдах, називається цитосоль. Хоча може здатися, що цитоплазма не має ні форми, ні структури насправді вона є високоорганізованою речовиною, яка забезпечується за рахунок так званого цитоскелета (білкова структура). Відкрито цитоплазму в 1835 році Робертом Брауном та іншими вченими.

Хімічний склад

Головним чином цитоплазма є субстанцією, яка заповнює клітину. Ця субстанція в'язка, подібна до гелю, складається на 80% з води і, зазвичай, є прозорою і безбарвною.

Цитоплазма – субстанція життя, яку також називають молекулярним супом, в котрому клітинні органоїдизнаходяться у зваженому стані та з'єднані один з одним двошаровою ліпідною мембраною. Цитоскелет, що знаходиться в цитоплазмі, надає їй форми. Процес цитоплазматичного перебігу забезпечує переміщення корисних речовин між органоїдами та виведення продуктів життєдіяльності. Ця субстанція містить багато солей і є добрим провідником електрики.

Як було сказано, субстанція складається на 70-90% із води і є безбарвною. Більшість клітинних процесів відбуваються у ній, наприклад, глікоз, метаболізм, процеси клітинного поділу. Зовнішній прозорий склоподібний шар називається ектоплазмою або клітинною корою, внутрішня частина субстанції має назву ендоплазми. У клітинах рослин має місце процес цитоплазматичної течії, що є перебігом цитоплазми навколо вакуоля.

Основні характеристики

Слід перерахувати такі властивості цитоплазми:

Структура та компоненти

У прокаріотах (наприклад, бактерії), які не мають ядра, сполученого з мембраною, цитоплазма представляє весь вміст клітини всередині плазматичної мембрани. В еукаріотах (наприклад, клітини рослин і тварин) цитоплазма утворена трьома відмінними один від одного компонентами: цитосоль, органоїди, різні частинки і гранули, що мають назву цитоплазматичних включень.

Цитосоль, органоїди, включення

Цитосоль є напіврідким компонентом, розташованим зовні по відношенню до ядра і всередині плазматичної мембрани. Цитосоль становить приблизно 70% об'єму клітини і складається з води, волокон цитоскелета, солей та органічних та неорганічних молекул, розчинених у воді. Також містить протеїни та розчинні структури такі, як рибосоми та протеасоми. Внутрішня частинацитосоль, найбільш текуча і гранульована, називається ендоплазмою.

Мережа волокон і високі концентрації розчинених макромолекул, наприклад, білків призводять до утворення макромолекулярних скупчень, які впливають на перенесення речовин між компонентами цитоплазми.

Органоїд означає «маленький орган», який пов'язаний із мембраною. Органоїди знаходяться всередині клітини і виконують специфічні функції, необхідні для підтримання життя цієї найменшої цеглини життя. Органоїди являють собою маленькі клітинні структуривиконують спеціальні функції. Можна навести такі приклади:

• мітохондрії;
• рибосоми;
• ядро;
• лізосоми;
• хлоропласти (у рослинах);
• ендоплазматична мережа;
• апарат Гольджі.

Усередині клітини також знаходиться цитоскелет – мережа волокон, які допомагають їй зберігати свою форму.

Цитоплазматичні включення є частинками, які тимчасово знаходяться у зваженому стані в желеподібній субстанції і складаються з макромолекул і гранул. Можна зустріти три типи таких включень: секреторні, живильні, пігментні. Як приклад секреторних включень можна назвати білки, ферменти та кислоти. Глікоген (молекула для зберігання глюкози) та ліпіди - яскраві прикладиживильних включень, меланін, що знаходиться в клітинах шкіри, є прикладом пігментних включень.

Цитоплазматичні включення, будучи невеликими частинками, зваженими в цитосолі, є різноманітною гамою включень, присутніх в різного типуклітинах. Це можуть бути як кристали оксалату кальцію або діоксиду кремнію в рослинах, так і гранули крохмалю та глікогену. Широку гаму включень є ліпіди, що мають сферичну форму, присутні як у прокаріотах, так і в еукаріотах, і службовці для накопичення жирів і жирних кислот. Наприклад, такі включення займають більшу частину обсягу адіпоситів - спеціалізованих накопичувальних клітин.

Функції цитоплазми у клітині

Найбільш важливі функції можна подати у вигляді наступної таблиці:

• забезпечення форми клітини;
• довкілля органоїдів;
• транспорт речовин;
• запас корисних речовин.

Цитоплазма служить для підтримки органоїдів та клітинних молекул. Безліч клітинних процесів відбувається у цитоплазмі. Деякі з цих процесів включають синтез білків, перший етап клітинного дихання, який носить назву гліколіз, процеси мітозу та мейозу. Крім того, цитоплазма допомагає переміщатися гормонами по клітині, також через неї здійснюється виведення продуктів життєдіяльності.

Більшість різних дій і подій відбувається саме в цій желатиноподібній рідині, в якій містяться ферменти, що сприяють розкладанню продуктів життєдіяльності, також проходить безліч процесів метаболізму. Цитоплазма забезпечує клітину формою, заповнюючи її, допомагає підтримувати органоїди на своїх місцях. Без неї клітина виглядала б «здутою», та різні речовинине могли легко переміщатися від одного органоїду до іншого.

Транспорт речовин

Рідка субстанція вмісту клітини дуже важлива підтримки її життєдіяльності, оскільки дозволяє легко обмінюватися поживними речовинами між органоїдами.. Такий обмін зобов'язаний процесу цитоплазматичного течії, що є потоками цитосолю (найбільш рухома і текуча частина цитоплазми), що переносять поживні речовини, генетичну інформацію та інші речовини від одного органоїду до іншого.

Деякі процеси, які відбуваються в цитосолі, включають також перенесення метаболітів. Органоїд може виробляти амінокислоту, жирну кислоту та інші речовини, які через цитосоль переміщуються до органоїду, який потребує цих речовин.

Цитоплазматичні потоки призводять до того, що сама клітина може переміщатися. Деякі найменші життєві структури забезпечені віями (маленькі, схожі на волосся утворення зовні клітини, що дозволяють останній переміщатися у просторі). Для інших клітин, наприклад, амеби єдиною можливістю переміщатися є переміщення рідини в цитосоле.

Запас поживних речовин

Крім транспорту різного матеріалу, Рідкий простір між органоїдами виступає в ролі свого роду камери зберігання цих матеріалів до моменту, коли вони дійсно потрібні тому чи іншому органоїду. Усередині цитосолю у зваженому стані знаходяться протеїни, кисень та різні будівельні блоки. Крім корисних речовин, в цитоплазмі містяться і продукти метаболізму, які чекають на свою чергу, поки процес видалення не виведе їх з клітини.

Плазматична мембрана

Клітинна, або плазматична, мембрана є утворенням, що перешкоджає витіканню цитоплазми з клітини. Ця мембрана складається з фосфолепідів, що утворюють подвійний ліпідний шар, який напівпроникний: лише певні молекули можуть проникати через цей шар. Протеїни, ліпіди та інші молекули можуть проникати через клітинну мембрануза допомогою процесу ендоцитозу, при якому утворюється бульбашка з цими речовинами.

Бульбашка, що включає рідину і молекули, відривається від мембрани, утворюючи при цьому ендосому. Остання переміщається усередині клітини до своїх адресатів. Продукти життєдіяльності виводяться у вигляді процесу екзоцитозу. У цьому процесі бульбашки, що утворюються в апараті Гольджі, з'єднуються з мембраною, яка виштовхує їх вміст у навколишнє середовище. Також мембрана забезпечує форму клітини і служить опорною платформою для цитоскелета та клітинної стінки (у рослинах).

Клітини рослин та тварин

Подібність внутрішнього вмісту клітин рослин і тварин говорить про їхнє однакове походження. Цитоплазма забезпечує механічну підтримку внутрішнім структурам клітини, які знаходяться у ній у зваженому стані.

Цитоплазма підтримує форму та консистенцію клітини, а також містить безліч хімічних речовинє ключовими для підтримки життєвих процесів і метаболізму.

Реакції метаболізму, такі як глікоз та синтез протеїнів, відбуваються у желеподібному вмісті. У клітинах рослин, на відміну від тварин, є рух цитоплазми навколо вакуолі, який відомий як цитоплазматичний перебіг.

Цитоплазма клітин тварин є речовиною, подібною до гелю, розчиненого у воді, вона заповнює весь об'єм клітини і містить білки та інші важливі молекули, необхідні для життєдіяльності. Гелеподібна маса містить протеїни, вуглеводні, солі, цукру, амінокислоти та нуклеотиди, всі клітинні органоїди та цитоскелет.