Цитоплазма. Клеточный центр. Рибосомы

Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах они взаимодействуют между собой как единая система. Выполняя каждая свои определённые функции.

Внутреннюю среду клетки составляет цитоплазма.

Цитоплазма — это общее название всего что находиться внутри клетки.

Цитоплазма включает ядро, мембранные и немембранные органеллы, а также различные включения.

Органеллы, или органоиды — это постоянные компоненты клетки, которые жизненно необходимые для её существования.

Органеллы делятся на мембранные (одномембранные или двумембранные) и немембранные.

К одномембранным относят эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, а также цитоплазматическую мембрану.

К двумембранным — митохондрии, пластиды, клеточное ядро.

Немембранные включают в себя рибосомы и клеточный центр.

Отдельно рассматривается цитоскелет — это обязательная, но постоянно меняющаяся структура клетки.

Также в цитоплазму входят включения — это необязательные компоненты клетки, которые появляются и исчезают в зависимости от интенсивности и характера обмена веществ в клетке и от условий существования организма.

Включения имеют вид зёрен, глыбок, капель, вакуолей, гранул различной величины и формы. Их химическая природа очень разнообразна. В зависимости от функционального назначения включения объединяют в группы:

Трофические включения (запасные питательные вещества) это жиры и углеводы. Белки как трофические включения используются лишь в редких случаях (например, в яйцеклетках в виде желточных зёрен).

Пигментные включения придают клеткам и тканям определённую окраску.

Секреты накапливаются в железистых клетках, так как являются специфическими продуктами их функциональной активности.

Экскреты — это конечные продукты жизнедеятельности клетки, которые подлежат удалению.

Органеллы и включения находятся во взвешенном состоянии в цитоплазме, которая состоит из гиалоплазмы. Она представляет собой однородную сложную коллоидную систему. Основу её представляет вода (70-90%). В ней много белков, углеводов, ферментов, нуклеиновых кислот и других веществ.

В гиалоплазме протекают процессы обмена веществ в клетке, через неё проходит взаимодействие ядра и органоидов. Так же в гиалоплазме осуществляется биосинтез белка, откладывается гликоген, жировые включения и накапливается АТФ.

Цитоплазма постоянно перемещается внутри клетки. Это перемещение называется цитоплазматическим потоком — циклозом. Он свойственен как клеткам растений, так и клеткам животных. Например, благодаря цитоплазматическому потоку перемещается амёба.

Хлоропласты используют цитоплазматический поток для получения максимума световой энергии при фотосинтезе. Большая концентрация их находиться там, где больше света.

Движение цитоплазмы играет одну из важных ролей в распределении веществ внутри клетки, а также характеризует уровень жизнедеятельности клеточных структур.

В перемещении клеточных компонентов и движении самой клетке участвует опорно-двигательная система клетки — цитоскилет.

Цитоскилет состоит из промежуточных филаментов, микротрубочек и микрофиламентов.

Микротрубочки — это белковые внутриклеточные структуры. Они представляют собой полые цилиндры. Их стенки образованы специально закрученными нитями, построенными из белка тубулина. Он представляет собой димер сосотоящий из альфа и бетта тубулина, которые близки по аминокислотным последовательностям.

Один из концов микротрубочки, называемый плюс-концом. Он постоянно присоединяет к себе свободный тубулин. От противоположного конца — минус-конца — тубулиновые единицы отщепляются. То есть на одном конце микротрубочки происходит самосборка, на другом — разборка. Поэтому микротрубочки нельзя назвать статичными структурами, так как они разбираются и возникают в том месте, где они необходимы на данный момент. Сборка микротрубочек из тубулина происходит в клеточном центре.

Часто микротрубочки располагаются таким образом, чтобы противодействовать растяжению и сжатию клетки. Чаще всего они располагаются вблизи от цитоплазматической мембраны и способны менять ее формы. Что необходимо, например, при процессах фагоцитоза и пиноцитоза.

Кроме механической функции микротрубочки выполняют и транспортную функцию, участвуя в переносе по цитоплазме различных веществ. Они (служат как бы «рельсами», по которым перемещаются моторные белки.

Моторные белки перемещают по микротрубочи мембранные пузырьки (везикулы) и другие органоиды (грузы) в те места, где они нужны в данный момент.

Выделяют два вида моторных белков:цитоплазматические динеины перемещают груз только от плюс-конца к минус-концу микротрубочки, то есть из периферийных областей клетки к центросоме.

И моторные белки — кинезины. Которые, напротив, перемещаются к плюс-концу, то есть к клеточной периферии.

Эти белки ещё называют «рабочими лошадками клетки», которые все время заняты доставкой жизненно важных грузов. Перемещение осуществляется за счёт энергии АТФ.

Помимо транспортной функции, микротрубочки формируют центральную структуру ресничек и жгутиков — аксонему.

Типичная аксонема содержит 9 пар микротрубочек по периферии и две полных микротрубочки в центре.

Из микротрубочек состоят также центриоли…Которые в делящихся клетках принимают участие в формировании веретено деления.

Веретено деления, обеспечивает расхождение хромосом к полюсам клетки при митозе и мейозе.

Микротрубочки участвуют в поддержании формы клетки и расположения органоидов (в частности, аппарата Гольджи) в цитоплазме клеток. Везикулы эндоплазматической сети и аппарата Гольжди перемещаются по микротрубочкам.

Таким образом цитоскилет поддерживает форму клетки. И обеспечивает внутриклеточный транспорт.

Клеточный центр (центросома)

Клеточный центр — это центр организации микротрубочек, который обеспечивает их образование и рост. Клеточный центр играет важную роль в образовании цитоскелета и делении клетки.

Он образован двумя центриолями, которые представлены цилиндрами, расположенные перпендикулярно друг другу. Стенка каждой центриоли состоит из 9 триплетов микротрубочек. Триплеты центриоли соединены между собой. В области клеточного центра из белка тубулина собираются элементы цитоскелета.

И уже в собранном виде они направляются в различные участки цитоплазмы, где и выполняют свои функции.

Центриоли необходимы также для образования базальных телец ресничек и жгутиков.

В профазе митоза центросома делится, и продукты её деления (дочерние центросомы) мигрируют к полюсам делящегося ядра.

Микротрубочки, растущие из дочерних центросом, крепятся другим концом к так называемым кинетохорам на центромерах хромосом, формируя веретено деления.

Таким образом обеспечивается движение хромосом по направлению к полюсам. По завершении деления в каждой из дочерних клеток оказывается только по одной центросоме. В клетках высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не содержит.

Рибосомы

Это органоиды, которые необходимы клетке для синтеза белка.

Рибосомы эукариот состоят из примерно равных (по массе) количеств рибосомальной РНК и белка. А также из некоторых низкомолекулярных компонентов. Это молекулы воды, ионы металлов, главным образом ионы магния и полиамины.

Рибосомы состоят из двух субъединиц —большой и малой.

Субъединицы рибосомы формируются в области ядрышек ядра. А затем через ядерные поры выходят в цитоплазму. В цитоплазме рибосомы находят матричные РНК которые несут информацию с ДНК.

Матричные РНК состоит из кодонов триплетов (в последствии 1 кодон будет кодировать 1 аминокислоту). Здесь в цитоплазме большая и малая субъединицы присоединяются к матричной РНК.

Рибосома имеет 2 функциональных участкат аминоацильный (акцепторный) и пептидильный (донорный). Транспортная РНК содержит в своём составе тройку нуклеотидов, которую называют антикодоном.  Он взаимосоответствует, то есть комплементарен кодону в матричной РНК с которым он связывается. К концу транспортной РНК присоединена соответствующая аминокислота.

Аминоксилоты попадают в акцепторный участок рибосомы. Между аминокислотами образуется пептидная связь.

После образования связей система продвигается на 1 кодон и оказывается в донорном участке. Одновременно в освободившемся акцепторном участке оказывается новая аминоксилота. Таким образом формируются белки.

Значит малая субъединица опознает подходящую РНК и место на ней, с которого нужно начать синтез белка. А большая субъединица, содержащая каталитический центр, присоединяется ко всей конструкции и ускоряет образование пептидной связи между растущей полипептидной цепочкой будущего белка и каждой последующей аминокислотой.

Рибосомы могут свободно перемещаться в цитоплазме. Либо прикрепляться к эндоплазматической сети.

Считается, что свободные рибосомы, которые находятся в цитоплазме синтезируют белки, которые необходимы для нужд самой клетки. А те, которые прикреплены к эндоплазматической сети…изготавливают белки, которые предназначены для использования во внутриклеточном пространстве или других клетках организма.

На одной матричной РНК могут синтезировать белок несколько рибосом…такой комплекс рибосом, называется полисомой.