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.
Строение
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.
Функции
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:
Движение
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.
Деление
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.
Видео
И в завершение образовательное видео о сути цитоплазмы
Основные компоненты растительной и животной клетки — ядро и цитоплазма. Они тесно связаны, однако строение и функции отличаются. Цитоплазма эукариот и прокариот сходна по строению и функциям: стабилизирует клетку, придает форму, обеспечивает взаимодействие ядра, плазматической мембраны и органелл.
Цитоплазма заполняет пространство между плазматической мембраной и ядром клетки (рис. 1). Термин введен в науку Э. Страсбургером, который предложил так называть клеточное вещество без ядра и пластид. Цитоплазма — субстрат для протекания многочисленных химических реакций синтеза и распада веществ. В этой части клетки происходит биосинтез белка.
В цитоплазме расположены:
Органеллы — постоянные части, «органы» клетки, выполняющие разнообразные функции. Если клеточные органеллы удалить с помощью центрифугирования, то остается гелеобразный раствор, получивший названия «цитозоль», «гиалоплазма». Включения — непостоянные компоненты клетки, выполняющие преимущественно запасающую или выделительную функцию.
Характеристика химического состава
Консистенция цитоплазмы похожа на желе: более вязкое ближе к плазматической мембране, жидкое — внутри. В составе преобладают вода, небольшие молекулы и макромолекулы, органические и неорганические ионы. Содержание воды достигает 70–90%. На молекулы биополимеров (белков, жиров, углеводов), минеральных солей, ионов приходится 10–20% состава гиалоплазмы. Также присутствуют витамины, ферменты, запасные вещества.
Среди органических веществ больше присутствует аминокислот, из неорганических — ионы калия, натрия. Молекулы веществ хранятся в гиалоплазме и транспортируются в части клетки, где протекают биохимические реакции. Состав цитоплазмы меняется с возрастом клетки, с изменением физиологического состояния.
Структура цитоплазмы
Цитоплазма — внутренняя среда клетки, объединяющая структурные компоненты. Состоит из органелл и цитозоля — «основного вещества» или матрикса (рис. 2). Жидкая фаза цитозоля — коллоидный раствор белковых, минеральных и других веществ. Твердая фаза представлена цитоплазматическим скелетом. Это система трубочек и нитей, постоянно меняющаяся структура, которая создается и разрушается в зависимости от процессов в клетке.
Основу цитоскелета составляют:
Стенки микротрубочек образованы свернутыми нитями белка тубулина. Сбор белковых молекул для микротрубочек происходит в клеточном центре. Прочные белковые нити образуют опорную основу цитоплазмы. Они противодействуют растяжению и сжатию клетки, поддерживают определенное положение органелл в пространстве. Микротрубочки выполняют опорную и транспортную функцию, так как участвуют в переносе различных веществ.
Микрофиламенты состоят из молекул глобулярного белка актина. Это нити, присутствующие в цитоплазме всех эукариот. Микрофиламенты чаще располагаются вблизи плазматической мембраны, участвуют в изменении ее формы, появлении углублений и выростов. Это особенно важно для пино- и фагоцитоза.
Промежуточные филаменты образованы белками, имеют средний диаметр 10 нм (больше диаметра микрофиламентов). Нитевидные структуры тоньше, чем микротрубочки в 2–2,5 раза. Промежуточные филаменты участвуют в создании цитоскелета и движении цитоплазмы.
Функции
Цитоплазма объединяет клеточные органеллы, является субстратом для протекания биохимических реакций и транспорта химических соединений (рис. 3). Коллоидный раствор облегчает взаимодействие между всеми компонентами клетки. Цитоскелет в виде белковых трубочек и нитей выполняет роль опоры.
Функции цитоплазмы и значение
Функция
Значение
Тургор
Создает тургорное (внутреннее) давление при осмосе (односторонней диффузии) воды, поступающей в клетку. За счет плотной оболочки клеток растений и грибов тургор выше, чем в животной клетке.
Транспорт
Осуществляет транспорт веществ из внешней среды в клетку и обратно. Связывает деятельность органелл.
Клеточный гемостаз
Поддерживает постоянство внутренней среды клетки, придает форму, является вместилищем органелл.
Запас веществ
Запасает и хранит вещества в виде клеточных включений.
Цитоплазма осуществляет химическое взаимодействие и транспорт веществ внутри клетки. Еще одна функция — хранение и перемещение молекул АТФ. В цитоплазме запасаются молекулы крахмала, капли липидов.
Деление цитоплазмы
Цитокинез — деление цитоплазмы в клетке после завершения деления ядра. Цитокинез в растительной клетке происходит за счет формирования клеточной перегородки. В животной клетке возникает перетяжка. В результате образуются две дочерние клетки. Цитокинез происходит и в митозе, и в мейозе.
Движение цитоплазмы
Цитоплазма постоянно движется. Цитоскелет стабилизирует содержимое и, одновременно, перемещает органеллы внутри клетки с помощью белковых микротрубочек и нитей. С цитоплазматическим потоком перемещаются хромосомы и включения.
Примеры в клетках растений и животных
Есть отличия в строении цитоплазмы прокариот и эукариот. В клетках доядерных организмов наследственный материал расположен в цитоплазме. В клетках растений и животных в строении и функциях цитоплазмы больше общих признаков, чем отличий.
Сравнение клеток эукариот
Клетки растений
Клетки животных
В цитоплазме растительной клетки микротрубочек больше, чем микрофиламентов, в животной клетке наоборот. В растительной клетке есть пластиды, вакуоли, целлюлозная клеточная оболочка, в животной клетке нет таких структур (рис. 4).
Пластиды — мембранные органеллы клетки, окрашенные в зеленый, оранжевый цвета, либо бесцветные. Вакуоли в растительной клетке нужны для накопления жидкого клеточного сока или других веществ. В клетках зрелого арбуза большая вакуоль оттесняет ядро и цитоплазму к плазматической мембране.
Цитоплазма — внутреннее полужидкое содержимое клетки, вместилище органелл и веществ. Состоит из цитозоля и опорных структур. Цитоплазма постоянно движется, способна изменять вязкость, поддерживает взаимосвязь между компонентами клетки.
Особенности строения цитоплазмы: определение и основные функции
Особенности строения цитоплазмы
Цитоплазма клетки
Разберемся с особенностями строения и основными функциями цитоплазмы.
Цитоплазма и ядро — внутреннее содержимое клетки.
Что такое цитоплазма?
Цитоплазма — это центральная, если смотреть на объем, часть клетки.
Цитоплазма клетки представляет собой отдаленную от внешней среды при помощи клеточной оболочки внутреннюю полужидкую (коллоидную) среду клетки. Это и есть цитоплазма.
Это полужидкая среда клетки, в которой расположено ядро, а также все органеллы мембранного и немембранного строения.
Растворимое содержимое цитоплазмы, которое называется цитозоль, заполняет все пространство между органоидами в клетке. Цитоплазма отличается тем, что может быть в различных агрегатных состояниях, в том числе редким, в виде золя, и вязким — в виде геля.
Что касается химического состава цитоплазмы, то он достаточно непростой. Цитоплазма состоит из полужидкой слизистой бесцветной массы. Физико-химическое свойства цитоплазмы и строение отличаются сложностью. Это так называемый биологический коллоид.
Полностью заполнены цитоплазмой все животные клетки и очень молодые растительные клетки. При дифференциации в растительных клетках происходит образование мелких вакуолей. Когда они сливаются, то образуют центральную вакуоль, в результате чего цитоплазма отходит к оболочке и выстилает ее сплошным слоем.
Перечисленные вещества образуют коллоидный раствор — он не смешивается с водой или вакуолярным содержимым.
Из чего состоит цитоплазма?
В состав цитоплазмы включены:
Гиалоплазма в цитоплазме является коллоидной бесцветной клеточной структурой. В состав гиалоплазмы входят РНК, растворимые белки, полисахариды, липиды, а также клеточные структуры, расположенные определенные образом. Среди последних — мембраны, органеллы, различные включения.
Под цитоскелетом или внутриклеточным скелетом понимают систему белковых образований, микротрубочек и микронитей, основная функция которых в клетке — опорная. Они принимают участие в изменении формы клетки, в движении клетки, гарантируют ферментам определенное расположение в клетке.
Органеллы являются стабильными клеточными структурами, за которыми закреплены определенные функции. Они отвечают за все процессы, происходящие в клетке: дыхание, питание, движение, синтез органических соединений, их перемещение, а также сохранение и передачу генетической информации.
Органеллы эукариот бывают:
К временным структурам клетки относятся включения — это запасные соединения и конечные продукты обмена веществ. Среди них — капли жира, кристаллы солей, зерна крахмала и гликогена.
Функции цитоплазмы
Какие функции выполняет цитоплазма? Цитоплазма в клетке выполняет различные функции.
Функции цитоплазмы определяются, в том числе, ее содержимым. Это содержимое может двигаться, в результате чего органоиды размещаются наиболее оптимально, а биохимические реакции и выделение продуктов обмена протекают лучше.
Еще одна функция цитоплазмы заключается в том, что, благодаря ее движению, происходит основное передвижение клеток в пространстве. Это характерно для простейших (амеб).
Разнообразные внешние образования клетки появились благодаря цитоплазме. К таким образованиям относятся реснички, жгутики, выросты поверхности. К основным функциям образований цитоплазмы в клетке относятся обеспечение движения и способствование тому, чтобы клетки соединялись в ткани.
Цитоплазма по строению и функциям — это матрикс для всех клеточных элементов. Строение цитоплазмы такое, что она обеспечивает взаимодействие всех клеточных структур. В цитоплазме как растительной клетки, так и животной, происходят различные химические реакции. Особенности строения цитоплазмы таковы, что по ней происходит перемещение веществ в клетке, и из одной клетки в другую.
Чтобы понять, что такое цитоплазма, нужно разобраться, какие функции цитоплазма выполняет в клетке.
Значение цитоплазмы определяется тем, какие функции цитоплазма выполняет в клетке.
Клеточная мембрана – тончайшая плёнка, которая отграничивает содержимое клетки от внешней среды.
Цитоплазма – это полужидкое содержимое клетки, её внутренняя среда.
Генетический аппарат – это клеточная структура, обеспечивающая способность клетки к самовоспроизведению и передачу наследственной (генетической) информации потомству.
Ядро – это важнейшая часть клетки, которая содержит генетическую информацию (молекулы ДНК), контролирует все процессы жизнедеятельности и определяет способность клетки к самовоспроизведению и передаче наследственной информации.
Обязательная и дополнительная литература по теме
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Все живые организмы на Земле состоят из клеток. Клетка – это та минимальная структура живого, которая обладает всеми жизненными свойствами – способностью к обмену веществ, росту, развитию, передаче генетической информации, саморегуляции и самообновлению. Клетки разных организмов отличаются друг от друга по своим размерам, форме и функциям. Яйцо страуса и икринка лягушки состоят из одной клетки. Мышечные клетки обладают сократимостью, а нервные клетки проводят нервные импульсы. Различия в строении клеток во многом зависят от функций, которые они выполняют в организмах. Чем сложнее устроен организм, тем более разнообразны по своему строению и функциям его клетки. Каждый вид клеток имеет определенные размеры и форму. Сходство в строении клеток различных организмов, общность их основных свойств подтверждают общность их происхождения и позволяют сделать вывод о единстве органического мира, является доказательством родства живой природы. На этом уроке вы заглянете внутрь клетки и узнаете о её «устройстве».
Каждая клетка имеет три обязательные части: клеточную мембрану, цитоплазму и генетический аппарат. Клеточная мембрана ограничивает внутреннее содержимое клетки, защищает его от неблагоприятных влияний окружающей среды, поддерживает определённую форму клеток, обеспечивает обмен веществ между содержимым клетки и внешней средой.
Цитоплазма объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие. Генетический аппарат контролирует все процессы жизнедеятельности и определяет способность клетки к самовоспроизведению.
Несмотря на различия в строении, клетки растений, животных и грибов имеют сходных набор органоидов, не существует принципиальных отличий и в работе их генетического аппарата, и в процессах, связанных с обменом веществ.
Разбор типового тренировочного задания:
Тип задания: Подчеркивания элементов;
Текст вопроса: Подчеркните правильный ответ. Мужская половая клетка называется:
Правильный вариант ответа:
Разбор типового контрольного задания
Тип задания: множественный выбор
Текст вопроса: Выберите правильные утверждения
Правильный вариант ответа:
2) Для клетки характерны все признаки живого.
3) Наука о клетке называется цитология.
4) Многоклеточный организм состоит из разных клеток.
Происхождение термина включает перевод с греческого κύτος — «клетка» и πλάσμα — «содержимое».
Цитоплазма — среда внутри клетки, в которой размещаются ядро, вакуоли, прочие компоненты, обеспечивающие жизнедеятельность тканевой единицы.
Цитоплазма является обязательной составляющей как живой, так и погибшей клетки. Ее химический состав четко определен, при этом могут присутствовать непостоянные включения.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
История открытия
В середине XIX века ученые Шлейден, Шванн и Вирхов представили миру результаты многочисленных исследований, подтверждающих «клеточную теорию» существования организмов. Однако еще в 1830 году Я.Пуркинье был произнесен термин «протоплазма» в адрес живого содержимого, заключенного в плотную оболочку.
Строение цитоплазмы обсуждалось учеными с различных позиций.
В 1873 году Дж. Гейцман выдвинул теорию сетчатой структуры, в которой роль основы отводилась сети волокон, окруженных жидкостью. Аналогичной точки зрения придерживался Лейдиг. Однако, если по Гейцману волокна — основа, а жидкость — «параплазма», то по Лейдигу волокна — опора, а жидкость — живая.
80-е годы — период, когда, благодаря Флеммингу, появилась теория нитчатого строения цитоплазмы.
1882 год считается годом введения в научный обиход термина «цитоплазма». Инициатором стал ботаник Эдвард Страсбургер.
В 1892 году Бючли предложил считать строение цитоплазмы пенистым. По его умозаключениям, это — эмульсия, в составе которой две жидкости с различной способностью преломлять свет. Именно это описание считалось объективным вплоть до 20-х годов XX века.
Открытия коллоидной химии позволили применить для изучения строения клеток физико-химические методы исследований. С их помощью было открыто субмикроскопическое строение протоплазмы. Такими исследованиями в 20-30-х годах прошлого века занимались Бете, Цейгер, Пишингер.
Химический состав
Внутриклеточная среда исполняет функцию по обеспечению условий жизнедеятельности органелл, а также поддерживает тонус клетки на должном уровне.
Ее структуру составляют:
Гиалоплазма на 60-90% состоит из воды, 10-20% — белков, 2-3% — жиров и им подобных компонентов. На долю прочих составляющих приходится 1,5%. Органические и неорганические химические соединения (по 1%) представлены продуктами обменных процессов, а также необходимыми для органелл питательными веществами.
Установлено, что доля ДНК составляет 0,4%, РНК — 0,7%.
Химический состав цитоплазмы не является постоянным. Его колебания связаны с протекающими биохимическими реакциями, в результате которых одни вещества синтезируются, а другие — распадаются.
Синтезируются и расщепляются глюкоза, жирные кислоты, аминокислоты.
В качестве включений в цитоплазму можно рассматривать гликоген, крахмал и прочие соединения.
Основные характеристики
Внутренний и наружный слои внутриклеточного вещества отличаются по структуре и функциям.
Эктоплазма — наружный слой. Он более плотный, поскольку часто участвует в поступательных движениях (например, у простейших). В нем отсутствуют органеллы и нет гранул. Однако в ряде случаев могут присутствовать базальные тельца, к которым крепятся органы движения — реснички.
Консистенция гиалоплазмы — гелеобразная. Ее дисперсная среда четко структурирована и представляет собой нетекучую тиксотропную структуру.
Термин «тиксотропная среда» означает способность менять консистенцию под воздействием окружающих факторов. При этом гель, за счет разрушения микротрубочек, может переходить в менее вязкий золь (цитозоль).
Цитозоль не имеет цвета, он густой и прозрачный. Заполняет все свободное пространство от клеточной мембраны до центра клетки, равномерно распределяясь между органеллами. Своей слизистой консистенцией обеспечивает взаимосвязанную жизнь клеточных элементов. Главная характерная черта — циклоз или непрерывное движение, которое обеспечивает постоянное перемещение органелл. Протекание такого процесса обеспечивается за счет коллоидной консистенции цитоплазмы. Находясь в постоянном движении внутри клетки, она способна расти и воспроизводиться. Для ее нормальной жизнедеятельности необходимо наличие ядра.
Не менее важны такие особенности цитоплазмы, как:
Структура и компоненты
Структура цитоплазмы представлена тремя составляющими:
Роль цитозоля — обеспечение взаимосвязи органелл, а также протекания важных биохимических процессов. Особенности его строения позволяют находиться всем компонентам в четко обозначенных местах, а, при необходимости — перемещаться. Являясь полужидкой средой, цитозоль способна менять свою плотность. Она образовывает тугую, вязкую сетку либо, при необходимости, из крупных белковых молекул вновь образуются мелкие части. Тогда вязкость жидкости снижается.
Гиалоплазму окружает мембрана, состоящая из липидов, белков. Она имеет эластичную структуру. Мембрана сохраняет неизменной целостность клеток, отделяет их одну от другой, защищает внутреннее содержимое от внешнего воздействия. Существуют внутриклеточные мембраны. Они делят цитоплазму на отдельные отсеки.
К органеллам, находящимся внутри цитоплазмы, относятся:
Кроме этих органелл, в клетке всегда присутствуют включения. Это липидные капли и гликоген.
Краткая характеристика компонентов, расположенных в цитоплазме:
Функции цитоплазмы в клетке
Комплексная функция цитоплазмы определяется ее строением. Благодаря цитозолю, постоянно сохраняется форма и размер клетки. У одноклеточных организмов она — неизменный участник передвижения.
Гиалоплазма имеет идеальную консистенцию и химический состав для размещения органелл. Она поддерживает их на определенных местах, не мешает их взаимодействию, поставляет питательные вещества для их роста и развития. Полужидкая субстанция надежно защищает внутренние клеточные компоненты от негативного воздействия окружающей среды, пересыхания.
Цитоплазма — уникальная среда, в которой успешно протекают такие биологические процессы, как синтез белка, гликолиз, митоз и мейоз. В результате протекающих реакций образуются продукты распада, которые вредят вновь образованным элементам. Помогая им перемещаться по клетке, цитоплазма очищается, выводит продукты распада наружу.
Содержащиеся внутри ферменты запускают процессы метаболизма, в результате чего обеспечивается эффективность обмена веществ и энергии.
Кратко сформулировать функции цитоплазмы можно так:
Примеры в клетках растений и животных
Растения и животные (в т.ч. человек) имеют сходный по строению клеточный аппарат, потому что в нем содержится ядро (научный термин эукариоты). Содержащиеся в ядре цепочки ДНК обеспечивают наследственность в передаче признаков потомству. Ядро четко изолировано от цитоплазмы и в процессе размножения клетки претерпевает процессы деления (митоз и мейоз).
Для роста и развития растительных и животных клеток необходимо поступление в организм энергии, которая выделяется при клеточном дыхании.
Выполнение схожих функций обеспечено аналогичным строением цитоплазмы. Так, в обоих случаях в ее структуре имеются эндоплазматический ретикулум, рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи.
В то же время существует ряд отличий между клетками растительной и животной природы.
