Ir zināms, ka lielākā daļa dzīvo būtņu sastāv no ūdens brīvā vai saistītā veidā par 70 procentiem vai vairāk. No kurienes tas nāk tik daudz, kur tas ir lokalizēts? Izrādās, ka katrā šūnā tās sastāvā ir līdz 80% ūdens, un tikai pārējais krīt uz sausnas masas.
Un galvenā "ūdens" struktūra ir tikai šūnas citoplazma. Šī ir sarežģīta, neviendabīga, dinamiska iekšējā vide, ar kuras strukturālajām iezīmēm un funkcijām mēs iepazīsimies tālāk.
Protoplasts
Šis termins tiek lietots, lai apzīmētu visu eikariotu mazākās struktūras iekšējo saturu, kas ir atdalīts ar plazmas membrānu no citiem "kolēģiem". Tas ir, tas ietver citoplazmu - šūnas iekšējo vidi, tajā esošās organellus, kodolu ar nukleoliem un ģenētisko materiālu.
Kādas organellas atrodas citoplazmā? Tas ir:
- ribosomas;
- mitohondriji;
- EPS;
- Golgi aparāts;
- lizosomas;
- šūnu ieslēgumi;
- vakuoli (augos un sēnēs);
- šūnu centrs;
- plastīdas (augos);
- cilijas un karogs;
- mikropavedieni;
- mikrotubulas.
Kodols, ko atdala kariolemma, ar kodoliem un DNS molekulām, satur arī šūnas citoplazmu. Centrā tas ir dzīvniekos, tuvāk sienai - augos.
Tādējādi citoplazmas strukturālās īpatnības lielā mērā būs atkarīgas no šūnas veida, no paša organisma, tā piederības dzīvo būtņu valstībai. Kopumā tas aizņem visu brīvo vietu iekšpusē un veic vairākas svarīgas funkcijas.
Matrica vai hialoplazma
Šūnas citoplazmas struktūra galvenokārt sastāv no tās sadalīšanas daļās:
- hialoplazma - pastāvīgā šķidrā daļa;
- organellas;
- ieslēgumi ir struktūras mainīgie.
Matrica jeb hialoplazma ir galvenā iekšējā sastāvdaļa, kas var būt divos stāvokļos – pelnu un želejas.
Citosols ir šūnu citoplazma, kurai ir šķidrāks agregāta raksturs. Citogels ir tāds pats, bet blīvākā stāvoklī, bagāts ar lielām organisko vielu molekulām. Hialoplazmas vispārējais ķīmiskais sastāvs un fizikālās īpašības ir izteiktas šādi:
- bezkrāsaina, viskoza koloidāla viela, diezgan bieza un gļotaina;
- Tomērir skaidra atšķirība strukturālās organizācijas ziņāmobilitātes dēļ to var viegli mainīt;
- no iekšpuses attēlo citoskelets jeb mikrotrabekulārais režģis, ko veido proteīna pavedieni (mikrotubulas un mikrofilamenti);
- šī režģa daļās atrodas visas šūnas strukturālās daļas, un mikrotubulu, Golgi aparāta un ER dēļ starp tām caur hialoplazmu notiek ziņojums.
Tādējādi hialoplazma ir svarīga daļa, kas nodrošina daudzas šūnas citoplazmas funkcijas.
Citoplazmas sastāvs
Ja runājam par ķīmisko sastāvu, tad ūdens daļa citoplazmā veido aptuveni 70%. Tā ir vidējā vērtība, jo dažiem augiem ir šūnas, kurās ir līdz 90-95% ūdens. Sausā viela, ko pārstāv:
- proteīni;
- ogļhidrāti;
- fosfolipīdi;
- holesterīns un citi slāpekli saturoši organiskie savienojumi;
- elektrolīti (minerālsāļi);
- ieslēgumi glikogēna pilienu veidā (dzīvnieku šūnās) un citas vielas.
Vietnes vispārējā ķīmiskā reakcija ir sārmaina vai viegli sārmaina. Ja ņemam vērā, kā atrodas šūnas citoplazma, tad šāda iezīme ir jāatzīmē. Daļa tiek savākta malā, plazmlemmas reģionā, un to sauc par ektoplazmu. Otra daļa ir orientēta tuvāk kariolemai, to sauc par endoplazmu.
Šūnu citoplazmas struktūru nosaka īpašas struktūras - mikrotubulas un mikrofilamenti, tāpēc tos aplūkosim sīkāk.
Mikrotubulas
Dobsmazas iegarenas daļiņas, kuru izmērs ir līdz vairākiem mikrometriem. Diametrs - no 6 līdz 25 nm. Pārāk niecīgo rādītāju dēļ šo struktūru pilnīga un ietilpīga izpēte vēl nav iespējama, tomēr tiek pieņemts, ka to sienas sastāv no proteīna vielas tubulīna. Šim savienojumam ir ķēdes veidā savīta molekula.
Dažas citoplazmas funkcijas šūnā tiek veiktas tieši mikrotubulu klātbūtnes dēļ. Tā, piemēram, viņi ir iesaistīti sēnīšu un augu, dažu baktēriju šūnu sieniņu veidošanā. Dzīvnieku šūnās to ir daudz mazāk. Turklāt šīs struktūras veic organellu kustību citoplazmā.
Pašas mikrotubulas ir nestabilas, spēj ātri sadalīties un atkal veidoties, ik pa laikam atjaunojoties.
Mikropavedieni
Pietiekami svarīgi citoplazmas elementi. Tie ir gari aktīna (globulārā proteīna) pavedieni, kas, savstarpēji savijoties, veido kopīgu tīklu – citoskeletu. Vēl viens nosaukums ir mikrotrabekulārais režģis. Tas ir sava veida citoplazmas strukturālās iezīmes. Patiešām, pateicoties šādam citoskeletam, visas organellas tiek turētas kopā, tās var droši sazināties savā starpā, vielas un molekulas iziet cauri tām un notiek vielmaiņa.
Tomēr ir zināms, ka citoplazma ir šūnas iekšējā vide, kas bieži vien spēj mainīt savus fiziskos datus: kļūt šķidrāka vai viskozāka, mainīt struktūru (pāreja no sola uz želeju un otrādi). Šajā sakarā mikrošķiedras ir dinamiska, labila daļa, kas spējātri atjaunot, mainīt, sadalīties un atkal veidot.
Plazmas membrānas
Šūnai ir svarīgas labi attīstītas un normāli funkcionējošas daudzas membrānas struktūras, kas arī veido sava veida citoplazmas strukturālās iezīmes. Galu galā tieši caur plazmas membrānas barjerām tiek transportētas molekulas, barības vielas un vielmaiņas produkti, gāzes elpošanas procesiem utt. Tāpēc lielākajai daļai organellu ir šādas struktūras.
Tie, tāpat kā tīkls, atrodas citoplazmā un norobežo savu saimnieku iekšējo saturu viens no otra, no vides. Aizsargājiet un aizsargājiet pret nevēlamām vielām un kaitīgām baktērijām.
Lielākajai daļai no tām struktūra ir līdzīga - šķidruma-mozaīkas modelis, kas katru plazmalemmu uzskata par lipīdu bioslāni, kurā iekļūst dažādas proteīna molekulas.
Tā kā citoplazmas funkcijas šūnā galvenokārt ir transporta ziņojums starp visām tās daļām, membrānu klātbūtne lielākajā daļā organellu ir viena no hialoplazmas strukturālajām daļām. Kompleksā viņi visi kopā veic kopīgus uzdevumus, lai nodrošinātu šūnas dzīvību.
Ribosome
Mazas (līdz 20 nm) noapaļotas struktūras, kas sastāv no divām pusēm - apakšvienībām. Šīs pusītes kādu laiku var pastāvēt gan kopā, gan atsevišķi. Sastāva pamats: rRNS (ribosomu ribonukleīnskābe) un proteīns. Galvenā ribosomu lokalizācija šūnā:
- kodols un nukleoli kurpašu apakšvienību veidošanās uz DNS molekulas;
- citoplazma - ribosomas šeit beidzot veidojas vienotā struktūrā, apvienojot pusītes;
- kodola un endoplazmatiskā tīkla membrānas - ribosomas uz tām sintezē olb altumvielas un nekavējoties nosūta to organellās;
- augu šūnu mitohondriji un hloroplasti organismā sintezē savas ribosomas un izmanto saražotās olb altumvielas, proti, šajā ziņā tās pastāv autonomi.
Šo struktūru funkcijas ir olb altumvielu makromolekulu sintēze un montāža, kuras tiek tērētas šūnas dzīvībai svarīgai darbībai.
Endoplazmas tīklojums un Golgi aparāts
Daudzus kanāliņu, kanāliņu un pūslīšu tīklus, kas šūnā veido vadošu sistēmu un atrodas visā citoplazmā, sauc par endoplazmas tīklu jeb retikulu. Tās funkcija atbilst struktūrai - nodrošināt organellu savstarpējo saikni un nogādāt barības vielas molekulās uz organellām.
Golgi komplekss jeb aparāts veic nepieciešamo vielu (ogļhidrātu, tauku, olb altumvielu) uzkrāšanas funkciju īpašu dobumu sistēmā. Tos no citoplazmas ierobežo membrānas. Turklāt šis organoīds ir tauku un ogļhidrātu sintēzes vieta.
Peroksisomas un lizosomas
Lizosomas ir mazas, noapaļotas struktūras, kas atgādina ar šķidrumu pildītas pūslīši. Tie ir ļoti daudz un izplatīti citoplazmā, kur tie brīvi pārvietojas šūnā. Viņu galvenais uzdevums ir svešķermeņu daļiņu šķīdināšana,tas ir, "ienaidnieku" likvidēšana šūnu struktūru, baktēriju un citu molekulu atmirušo daļu veidā.
Šķidruma saturs ir piesātināts ar fermentiem, tāpēc lizosomas piedalās makromolekulu sadalīšanā līdz to monomēru vienībām.
Peroksisomas ir mazas ovālas vai apaļas organellas ar vienu membrānu. Pildīts ar šķidru saturu, ieskaitot lielu skaitu dažādu fermentu. Tie ir vieni no galvenajiem skābekļa patērētājiem. Viņi pilda savas funkcijas atkarībā no šūnas veida, kurā tie atrodas. Mielīna sintēze ir iespējama nervu šķiedru apvalkam, un tās var arī veikt toksisku vielu un dažādu molekulu oksidēšanu un neitralizāciju.
Mitohondriji
Šīs struktūras ne velti sauc par šūnas spēka (enerģijas) stacijām. Galu galā tieši tajos veidojas galvenie enerģijas nesēji - adenozīntrifosforskābes jeb ATP molekulas. Pēc izskata tie atgādina pupiņas. Membrāna, kas atdala mitohondrijus no citoplazmas, ir dubultā. Iekšējā struktūra ir ļoti salocīta, lai palielinātu ATP sintēzes virsmas laukumu. Krokas sauc par kristām, tās satur lielu skaitu dažādu enzīmu, lai katalizētu sintēzes procesus.
Lielākajai daļai mitohondriju ir muskuļu šūnas dzīvniekiem un cilvēkiem, jo tiem nepieciešams augsts saturs un enerģijas patēriņš.
Ciklozes fenomens
Citoplazmas kustību šūnā sauc par ciklozi. Tas sastāv no vairākiem veidiem:
- oscilācijas;
- rotācijas vai apļveida;
- svītrota.
Jebkura kustība ir nepieciešama, lai nodrošinātu vairākas svarīgas citoplazmas funkcijas: pilnīgu organellu kustību hialoplazmā, vienmērīgu barības vielu, gāzu, enerģijas apmaiņu un metabolītu izvadīšanu.
Cikloze notiek gan augu, gan dzīvnieku šūnās, bez izņēmumiem. Ja tas apstājas, ķermenis nomirst. Tāpēc šis process ir arī būtņu vitālās aktivitātes rādītājs.
Tādējādi varam secināt, ka dzīvnieku šūnas, augu šūnas, jebkuras eikariotu šūnas citoplazma ir ļoti dinamiska, dzīva struktūra.
Atšķirība starp dzīvnieku un augu šūnu citoplazmu
Patiesībā ir maz atšķirību. Ēkas ģenerālplāns, veiktās funkcijas ir pilnīgi līdzīgas. Tomēr joprojām pastāv dažas neatbilstības. Piemēram:
- Augu šūnu citoplazmā ir vairāk mikrotubulu, kas piedalās to šūnu sieniņu veidošanā, nekā mikrofilamentus. Dzīvnieki rīkojas pretēji.
- Šūnu ieslēgumi augu citoplazmā ir cietes graudi, savukārt dzīvniekiem tie ir glikogēna pilieni.
- Augu šūnai raksturīgas dzīvniekos nesastopamas organellus. Tie ir plastidi, vakuola un šūnu siena.
Citos aspektos abas struktūras ir identiskas citoplazmas sastāva un struktūras ziņā. Atsevišķu elementāru saišu skaits var atšķirties, taču to klātbūtne ir obligāta. Tāpēc citoplazmas vērtība šūnā kāaugi un dzīvnieki ir vienlīdz lieliski.
Citoplazmas loma šūnā
Citoplazmas vērtība šūnā ir liela, ja neteiktu, ka tā ir izšķiroša. Galu galā tas ir pamats, kurā atrodas visas dzīvībai svarīgās struktūras, tāpēc ir grūti pārvērtēt tās lomu. Mēs varam formulēt vairākus galvenos punktus, kas atklāj šo nozīmi.
- Tas apvieno visas šūnas sastāvdaļas vienā sarežģītā vienotā sistēmā, kas raiti un kolektīvi veic dzīves procesus.
- Ūdens ietekmē šūnā esošā citoplazma darbojas kā barotne daudzām sarežģītām bioķīmiskām mijiedarbībām un vielu fizioloģiskajām pārvērtībām (glikolīzei, barošanai, gāzu apmaiņai).
- Šī ir galvenā "kapacitāte" visu šūnu organellu pastāvēšanai.
- Izmantojot mikrofilamentus un kanāliņus, tas veido citoskeletu, saistot organellus un ļaujot tiem pārvietoties.
- Tieši citoplazmā koncentrējas vairāki bioloģiskie katalizatori - fermenti, bez kuriem nenotiek nekāda bioķīmiskā reakcija.
Rezumējot, man jāsaka sekojošais. Citoplazmas loma šūnā ir praktiski galvenā, jo tā ir visu procesu pamatā, dzīvības vide un reakciju substrāts.
