Все организмы, существующие на Земле, имеют клеточную структуру, состоящую на 80% из воды. Большая часть этой жидкости находится в цитоплазме живой клетки — внутренней среде, ограниченной клеточной мембраной. Она обеспечивает протекание почти всех метаболических явлений в живом организме, в ней содержатся запасы питательных веществ, необходимые для обеспечения жизнедеятельности, и нерастворимые отходы, полученные в результате обменных процессов.
Устройство клеточной среды
Термин «цитоплазма» впервые применил ботаник из Германии Эдуард Страсбургер в 1882 году. Это понятие в биологии означает гелеобразное внеядерное содержимое живых клеток, которое находится в постоянном движении и ограничено плазматической мембраной. В ней же размещаются ядро клетки и вакуоли.
По составу цитоплазма включает в себя множество как неорганических, так и органических веществ, находящихся в состоянии истинных (аминокислоты, минеральные соли) либо коллоидных (белки) водных растворов. Если произвести условное разделение цитоплазменной структуры на компоненты, получится следующая схема:
- гиалоплазма;
- органоиды;
- клеточные включения.
Гиалоплазму ещё называют цитозолью или матриксом цитоплазмы. Под этими терминами понимают жидкую клеточную среду с коллоидными включениями без мембранных структур и рибосом. Химсостав, а также физико-химические свойства гиалоплазмы, определяют её роль и осмотические возможности среды.
Цитоплазменные органоиды имеют подразделения на 2 вида: мембранные и немембранные. К мембранным органоидам относятся вакуоли, цистерны и плоские мешочки. Содержимое замкнутых полостей отделено от основной жидкой среды гиалоплазмы липопротеидными мембранами, разграничивающих саму цитоплазму на большое количество отсеков, изолированных друг от друга. Такой структурный рисунок даёт возможность обеспечивать локализацию происходящих процессов обмена в отдельно взятых органоидах.
Фибриллярные структуры и рибосомы составляют немембранные органоиды. К фибриллярным структурам принято относить:
- микрофиламенты (тонкие нити сократительных белков толщиной около 5 нм);
- микрофибриллы (толщиной 10 нм);
- микротрубочки (полые цилиндры в диаметре около 20 нм).
Непостоянные составляющие цитоплазмы — клеточные включения — являются своеобразной формой депонирования углеводов и липидов. И представляют собой гликоген и капли жира соответственно.
Количественное соотношение компонентов структуры цитоплазмы в разных типах клеток у многоклеточных организмов совершенно разное. И оно показывает как направленность клеточной специализации, так и отражает её степень.
Функциональные возможности
Цитоплазма представляет собой среду, где проходят практически все процессы клеточного метаболизма. Исключением является только синтез нуклеиновых кислот (за это отвечает клеточное ядро). Но кроме этой функции, цитоплазма отвечает и за другие:
- тургор;
- транспортировку;
- гомеостаз клетки;
- запас веществ.
Под тургором в цитологии подразумевается создание при односторонней диффузии воды, которая поступает в клетку, внутреннего давления. При этом отмечается, что тургорное давление у растительных клеток значительно выше, нежели у животных. Такая разница возникает за счёт большей плотности клеточной оболочки у растений.
Цитоплазма связывает функционирование органелл и выполняет транспортную функцию, пропуская вещества извне внутрь клетки и обратно. Благодаря этому обеспечиваются необходимые условия для метаболических процессов.
Гомеостаз даёт возможность обеспечения постоянства и стабильности среды внутри клетки. Осуществление функции клеточного гомеостаза позволяет сохранять форму и строение самой клетки, а также определять положение органелл.
Очень важной функциональной возможностью цитоплазмы для обеспечения жизнедеятельности является содержание внутри клетки определённого запаса веществ. Их хранение происходит в виде клеточных включений.
Реакция на повреждения
При воздействии некоторых факторов, провоцирующих повреждения либо нарушения в обмене веществ, в цитоплазме происходят патологические изменения структурных и функциональных компонентов. Характерной клеточной реакцией на повреждающие факторы является утеря возможности гранулообразования при окраске витальными красителями.
Довольно часто повреждения могут провоцировать нарушения функциональности цитоплазматических органоидов и их деструкцию. Эти изменения проявляются в набухании комплекса Гольджи и отдельных частей эндоплазматического ретикулума, которые впоследствии фрагментируются отдельными пузырьками. Повреждения могут сопровождаться:
- набуханием либо конденсацией митохондрий;
- разрушением полисом;
- повышением активности лизосом;
- распадом некоторых частей клеточного скелета;
- нарушением проницаемости плазматической мембраны.
Сбой в регуляции процессов обмена ведёт к образованию в цитоплазме определённого количества дополнительных отложений в виде включений из жиров, белков, гликогена и различных пигментов. Нужно отметить, что специфичность характера проявлений изменений патологического плана в любой цитоплазматической структуре не зависит от вида клеток и природы фактора, привёдшего к повреждениям.
От характера, интенсивности и длительности воздействия фактора, провоцирующего изменения в клетке, зависит вид реакции отдельных органоидов цитоплазмы. Если повреждения привели к незначительным патологиям, органоиды способны восстановиться, а клетка возвратится к нормальной жизнедеятельности. Необратимые же изменения в органоидах приводят к гибели целой клетки.
