Цитоплазматический аппарат клетки

Цитоплазматический аппарат (цитоплазма) представляет собой всё содержимое клетки, находящееся под плазмолеммой и состоящее из гиалоплазмы, органоидов и включений клетки. Важнейший органоид - клеточное ядро рассматривается отдельно как ядерный аппарат клетки.

Гиалоплазма

Гиалоплазма (матрикс цитоплазмы, истинная внутренняя среда цитоплазмы) представляет собой многофазную дисперсную систему, в которой 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.

Содержание в цитоплазме химических соединений

Соединения (в %)
Неорганические	Органические
Вода Неорганические вещества	70 - 80 1,0 - 1,5	Белки Углеводы Жиры Нуклеиновые кислоты АТФ и другие низкомо­лекулярные вещества	10 - 20 0,2 - 2,0 1 - 5 1,0 - 2,0   0,1 - 0,5

 

Поскольку диаметр белковых молекул превышает 0,001 мкм, а другие частицы дисперсной системы имеют размеры от 0,1 до 0,001 мкм, т.е. слишком велики, чтобы образовать истинный раствор, но и слишком малы, чтобы выпасть в осадок, возникает коллоидный раствор. Удельный вес цитоплазмы составляет в среднем 1,03.

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. В структуру гиалоплазмы входят главным обра­зом различные глобулярные белки, составляющие 20-25% общего содержания белков эукариотической клетки. К важнейшим ферментам гиалоплазмы относятся ферменты метаболизма сахаров, азотистых оснований, аминокислот, липидов и др. соединений. В гиалоплазме располагаются ферменты активации аминокислот при синтезе белков, транспортные РНК. При участии рибосом и полирибосом (полисом) в гиалоплазме происходит синтез белков, необходимых для собственных клеточных нужд. Осмотические и буферные свойства клетки в значительной степени определяются составом и структурой гиалоплазмы. Несомненно, важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур и обеспечении химического взаимодействия их друг с другом. Через гиалоплазму осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов: перенос аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов и сахаров. В гиалоплазме идёт постоянный поток ионов к плазматической мембране и от неё к митохондриям, ядру и вакуолям. Гиалоплазма является основным вместилищем и зоной перемещения молекул АТФ, в ней происходит отложение запасаемых продуктов: гликогена, жировых капель и некоторых пигментов.

Для цитоплазмы характерно постоянное движение ее коллоидных частиц и других компонентов. 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 цитоплазме осуществляются все процессы внутриклеточного метаболизма, кроме происходящего в ядре синтеза нуклеиновых кислот. Через плазматическую мембрану осуществляется обмен веществ между цитоплазмой и внешней средой, через ядерную оболочку - ядерно-цитоплазматический обмен. Под контролем ядра цитоплазма способна к росту и воспроизведению, при частичном удалении она полностью регенерирует. Однако цитоплазма не способна, как правило, к длительному автономному существованию - в безъядерных клетках она дегенерирует.

В животных клетках различают два слоя цитоплазмы: 1) наружный слой (эктоплазма), лишенный гранул и большинства органоидов, обладающий относительно высокой вязкостью; под плазматической мембраной в нем располагается сплетение микрофиламентов; 2) внутренний слой (эндоплазма), содержащий различные органоиды и гранулы, обладающий относительно меньшей вязкостью.

В составе цитоплазмы клеток живых организмов обнаружено более 80 химических элементов.

Содержание химических элементов в клетке
Элемент	Количество, %		Элемент	Количество, %
Кислород	65-75	Кальций	0,04-2,00
Углерод	15-18	Магний	0,02-0,03
Водород	8-10	Натрий	0,02-0,03
Азот	1,5-3,0	Железо	0,01-0,015
Фосфор	0,2-1,0	Цинк	0,0003
Калий	0,15-0,4	Медь	0,0002
Сера	0,15-0,2	Йод	0,0001
Хлор	0,05-0,10	Фтор	0,0001

 

Исходя из количественного содержания в клетке, химические элементы разделяются на три группы:

1. Макроэлементы, на долю которых приходится приблизительно 99% всей массы клетки. Четыре из них (углерод, кислород, азот и водород) составляют 98% от массы всех макроэлементов. Однако в эту группу включены также химические элементы, содержание которых в клетке достигает 0,1 - 0,01% (калий, магний, кальций, железо, сера, фосфор и др.).

2. Микроэлементы, содержание которых в клетке составляет 0,000001 - 0,009%. Они представлены преимущественно катионами, участвующими в образовании ферментов, гормонов и других биологически активных веществ (кобальт, медь, цинк, молибден, ванадий, марганец и др.).

3. Ультрамикроэлементы, концентрация которых меньше 0,000001%. К ним отнесены селен, цезий, бериллий, радий, золото и другие редкие элементы, биологическая роль многих из которых еще не выяснена.