Гиалоплазма и органеллы

Цитоплазма

Цитоплазма - это часть клетки без ядра, занимающая у разных типов клеток различные объемы. По составу представляет собой многокомпонентную структуру, которую подразделяют на три части: органеллы, включения, гиалоплазма (основная плазма, цитозоль). Органеллы - обязательные для любой клетки компоненты, без которых клетка просто не может поддерживать свое существование; включения - необязательные компоненты, которые представляют собой или отложения запасных веществ (гликоген, желточные гранулы) или скопление продуктов метаболизма (пигменты, кристаллы солей и др. в растительных клетках). И органеллы и включения погружены в гиалоплазму - жидкую фазу цитоплазмы клетки.

Примерный химический состав клеткиследующий: вода - 85%, белок - 10%, ДНК - 0,4%, РНК - 0,7%, липиды - 2%, неорганические соли - 1%, органические соединения - 1%. Примерно 25% от сухого веса клеточных белков приходится на белки гиалоплазмы, в бактериальных клетках на долю белков гиалоплазмы приходится около половины всех белков клетки.

Термин гиалоплазма (от hyaline - прозрачный), основная плазма, матрикс цитоплазмы или цитозоль обозначает ее истинную внутреннюю среду. Состав цитозоля весьма сложен, а его консистенция приближается к гелю (желе). Гели - это структурированные коллоидные системы с жидкой дисперсной средой. Цитозоль под воздействием внешних условий (температура, давление) или внутренних факторов (факторов стабилизации или деполимеризации) могут менять свое агрегатное состояние и переходить в менее вязкую, более жидкую фазу - в золь (раствор). Такие гель-золь переходы очень характерны для гиалоплазмы.

Функциональное значение гиалоплазмы велико. В ней локализованы ферменты, участвующие в синтезе аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, метаболизма сахаров. В гиалоплазме протекают гликолиз и синтез части АТФ, происходят процессы синтеза и накопления гликогена, запасных жировых капель. В гиалоплазме на рибосомах и полирибосомах, несвязанных с мембранами, происходит синтез белков, необходимых клетке для поддержания ее жизнедеятельности и построения ее органелл. В цитозоле происходят активация аминокислот и связывание их с трансферными РНК, модификация ферментов, деградация и расщепление белков и др.

В гиалоплазме в растворенном состоянии содержится огромное количество аминокислот, нуклеотидов и других строительных блоков биополимеров, а также множество метаболитов - промежуточных продуктов, возникающих при синтезе и распаде макромолекул.

Одновременно с этим гиалоплазма содержит большое количество ионов, неорганических соединений, таких как Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, HCO₃^-, HPO₄^2- и др. При этом концентрация этих ионов строго детерминирована и регулируется мембранными компонентами клетки.

По морфологическим признакам, обязательные компоненты цитоплазмы, органеллы или органоиды, разделяют на две группы: мембранные и немембранные. Одновременно мембранные органеллы подразделяют на одномембранные и двумембранные. К первым относятся органеллы вакуолярной системы - эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие специализированные вакуоли, а также плазматическая мембрана. К двумембранным органеллам относятся митохондрии и пластиды, а также клеточное ядро. К немембранным органеллам принадлежат рибосомы, клеточный центр животных клеток.

Все мембранные органеллы цитоплазмы построены из липопротеидных пленок, или перепонок, замкнутых сами на себя и образующих замкнутые полости, которые разделяют цитоплазму на различные отсеки. Внутреннее содержимое этих отсеков или вакуолей всегда отличается от содержимого гиалоплазмы. Толщина пленок-мембран составляет 7-10 нм, по весу они занимают около 4% от веса клетки, но площадь клеточных мембран очень значительна. Например, клетка печени гепатоцит, имеющий в поперечнике около 20 мкм и занимающий объем около 5000 мкм³, окружен плазматической мембраной с общей площадью 2200мкм². Общая же площадь его внутриклеточных мембран в 50 раз больше и составляет 110 000мкм². В гепатоците на долю плазматической мембраны приходится примерно 2% от всех клеточных мембран, на вакуолярную систему - 58%, на митохондрии - 40%, на внутреннюю мембрану ядра - около 0,2%. Из этого следует, что мембраны клетки занимают одно из ведущих мест в структурной и функциональной организации клетки.