Какими свойствами обладает цитоплазма

Цели урока:

Углубить общие представления о строении
эукариотической клетки.
Сформулировать знания о свойствах и функциях
цитоплазмы.
На практической работе убедиться, что
цитоплазма живой клетки эластична и
полупроницаема.

Ход урока

Записываем тему урока.
Повторяем пройденный материал, работаем с
тестами.
Читаем и комментируем вопросы тестов. (См. Приложение 1).
Записываем домашнее задание: п.5.2., записи в
тетрадях.
Изучение нового материала.

Это основное вещество цитоплазмы.

Это сложная коллоидная система.

Состоит из воды, белков, углеводов,
нуклеиновых кислот, липидов, неорганических
веществ.

Имеется цитоскелет.

Цитоплазма всё время перемещается.

Функции цитоплазмы.

Внутренняя среда клетки.
Объединяет все клеточные структуры.
Определяет местоположение органоидов.
Обеспечивает внутриклеточный транспорт.

Свойства цитоплазмы:

Эластичность.
Полупроницаемость.

Благодаря этим свойствам клетка переносит
временное обезвоживание и поддерживает
постоянство своего состава.

Необходимо вспомнить такие понятия как тургор,
осмос, диффузия.

Для того чтобы ознакомиться со свойствами
цитоплазмы, учащимся предлагается выполнить
практическую работу: “Изучение плазмолиза и
деплазмолиза в растительной клетке. (См. Приложение 2).

В процессе работы необходимо нарисовать клетку
кожицы лука (Пункт 1. Клетку в пункте 2 и 3).

Сделать вывод о происходящих в клетке
процессах (устно)

Ребята пытаются объяснить, что в пункте 2
наблюдается плазмолиз-отделение
пристеночного слоя цитоплазмы, в пункте 3
наблюдается деплазмолиз – возврат цитоплазмы
к нормальному состоянию.

Необходимо объяснить причины этих явлений.
Чтобы снять затруднения перед уроками даю трём
ученикам учебные пособия: “Биологический
энциклопедический словарь”, 2 том биологии
Н.Грин, ” Эксперимент по физиологии растений”
Е.М.Васильева, где они самостоятельно находят
материал о причинах плазмолиза и деплазмолиза.

Выясняется, что цитоплазма эластична и
полупроницаема. Если бы она была проницаемой, то
происходило бы выравнивание концентраций
клеточного сока и гипертонического раствора
путём диффузного перемещения воды и
растворённых веществ из клетки в раствор и
обратно. Однако цитоплазма, обладая свойством
полупроницаемости, не пропускает внутрь клетки
растворённые в воде вещества.

Напротив, только вода, согласно законам осмоса,
будет высасываться гипертоническим раствором из
клетки, т.е. передвигаться через полупроницаемую
цитоплазму. Объём вакуоли уменьшится. Цитоплазма
в силу эластичности следует за сокращающейся
вакуолью и отстаёт от оболочки клетки. Так
происходит плазмолиз.

При погружении плазмолизированной клетки в
воду наблюдается деплазмолиз.

Обобщение знаний, полученных на уроке.

Какие функции присущи цитоплазме?
Свойства цитоплазмы.
Значение плазмолиза и деплазмолиза.
Цитоплазма – это
а) водный раствор солей и органических веществ
вместе с органоидами клетки, но без ядра;
б) раствор органических веществ, включающий ядро
клетки;
в) водный раствор минеральных веществ,
включающий все органоиды клетки с ядром.
Как называется основное вещество цитоплазмы?

Во время практической работы учитель проверяет
правильность её выполнения. У кого всё
получилось, можно поставить оценки. Оценки
выставляются за правильные выводы.

Источник

Цитоплазма является, пожалуй, самой важной частью любой клеточной структуры, представляющей собой своего рода «соединительную ткань» между всеми составляющими клетки.

Функции и свойства цитоплазмы многообразны, ее роль в обеспечении жизнедеятельности клетки вряд ли можно переоценить.

В данной статье описаны большинство процессов, происходящих в наименьшей живой структуре на макроуровне, где основная роль отведена гелеобразной массе, заполняющей внутренний объем клетки и придающей последней внешний вид и форму.

…

Что такое цитоплазма

Цитоплазма представляет собой вязкое (желеподобное) прозрачное вещество, которое заполняет каждую клетку и ограничено клеточной мембраной. В ее состав входят вода, соли, белки и другие органические молекулы.

Все органоиды эукариотов, такие как ядро, эндоплазматический ретикулят и митохондрии, расположены в цитоплазме. Часть ее, которая не содержится в органоидах, называется цитосоль. Хотя может показаться, что цитоплазма не имеет ни формы, ни структуры на самом деле она представляет собой высокоорганизованное вещество, которое обеспечивается за счет так называемого цитоскелета (белковая структура). Открыта была цитоплазма в 1835 году Робертом Брауном и другими учеными.

Это интересно: к прокариотам относятся также бактерии, почему?

Химический состав

Главным образом цитоплазма представляет собой субстанцию, которая заполняет клетку. Эта субстанция вязкая, подобная гелю, состоит на 80% из воды и, обычно, является прозрачной и бесцветной.

Цитоплазма — субстанция жизни, которую также называют молекулярным супом, в котором клеточные органоиды находятся во взвешенном состоянии и соединены друг с другом двухслойной липидной мембраной. Цитоскелет, находящийся в цитоплазме, придает ей форму. Процесс цитоплазматического течения обеспечивает перемещение полезных веществ между органоидами и вывод продуктов жизнедеятельности. Эта субстанция содержит много солей и является хорошим проводником электричества.

Как было сказано, субстанция состоит на 70−90% из воды и является бесцветной. Большинство клеточных процессов происходят в ней, например, гликоз, метаболизм, процессы клеточного деления. Внешний прозрачный стеклообразный слой называется эктоплазмой или клеточной корой, внутренняя часть субстанции носит название эндоплазмы. В клетках растений имеет место процесс цитоплазматического течения, представляющий собой течение цитоплазмы вокруг вакуоля.

Основные характеристики

Следует перечислить следующие свойства цитоплазмы:

Цитоплазму можно разделить на две части: эндоплазма, представляющая собой ее центральную область с органоидами, и эктоплазма — периферическая ее часть, подобная гелю.
Цитоплазма представляет собой жидкую субстанцию, заполняющую пространство между клеточной мембраной и органоидами;
Различные части желеобразной массы окрашены в разные оттенки цветов и называются эргатоплазмой;
Смесь разнообразных гранул, органических образований придает ей коллоидную консистенцию;
Периферийная зона цитоплазмы более вязкая и желатинообразная, чем остальная ее часть, и называется плазмогель. Слой же цитоплазмы вокруг клеточного ядра имеет более высокую текучесть, чем остальная ее часть, и называется плазмосоль;
Физическая природа субстанции — коллоидное состояние. Она состоит в основном из воды и частиц различной формы и размера, взвешенные в ней;
Содержит протеины, из которых 20−25% являются растворимыми в воде, включая ферменты;
Также здесь находятся некоторые аминокислоты, углеводороды, неорганические соли, липиды и липидоподобные вещества;
Плазмогель способен абсорбировать либо выделять воду в соответствии с потребностями клетки;
Она имеет целую систему организованных волокон, которые можно наблюдать используя специальную технику раскрашивания;
Субстанция химически представляет собой 90% воды и 10% органических и неорганических образований.

Структура и компоненты

В прокариотах (например, бактерии), которые не имеют ядра, соединенного с мембраной, цитоплазма представляет все содержимое клетки внутри плазматической мембраны. В эукариотах (например, клетки растений и животных) цитоплазма образована тремя отличающимися друг от друга компонентами: цитосоль, органоиды, различные частицы и гранулы, носящие название цитоплазматических включений.

Цитосоль, органоиды, включения

Цитосоль представляет собой полужидкий компонент, расположенный внешне по отношению к ядру и внутри плазматической мембраны. Цитосоль составляет приблизительно 70% объема клетки и состоит из воды, волокон цитоскелета, солей и органических и неорганических молекул, растворенных в воде. Также содержит протеины и растворимые структуры такие, как рибосомы и протеасомы. Внутренняя часть цитосоля, наиболее текучая и гранулированная, называется эндоплазмой.

Сеть волокон и высокие концентрации растворенных макромолекул, например, белков приводят к образованию макромолекулярных скоплений, которые сильно влияют на перенос веществ между компонентами цитоплазмы.

Органоид означает «маленький орган», который связан с мембраной. Органоиды находятся внутри клетки и выполняют специфические функции, необходимые для поддержания жизни этого наименьшего кирпичика жизни. Органоиды представляют собой маленькие клеточные структуры, выполняющие специальные функции. Можно привести следующие примеры:

митохондрии;
рибосомы;
ядро;
лизосомы;
хлоропласты (в растениях);
эндоплазматическая сеть;
аппарат Гольджи.

Внутри клетки также находится цитоскелет — сеть волокон, помогающих ей сохранять свою форму.

Цитоплазматические включения представляют собой частицы, которые временно находятся во взвешенном состоянии в желеобразной субстанции и состоят из макромолекул и гранул. Можно встретить три типа таких включений: секреторные, питательные, пигментные. В качестве примера секреторных включений можно назвать белки, ферменты и кислоты. Гликоген (молекула для хранения глюкозы) и липиды — яркие примеры питательных включений, меланин, находящийся в клетках кожи, является примером пигментных включений.

Цитоплазматические включения, будучи небольшими частицами, взвешенными в цитосоле, представляют собой разнообразную гамму включений, присутствующих в различного типа клетках. Это могут быть как кристаллы оксалата кальция или диоксида кремния в растениях, так и гранулы крахмала и гликогена. Широкую гамму включений представляют собой липиды, имеющие сферическую форму, присутствующие как в прокариотах, так и в эукариотах, и служащие для накопления жиров и жирных кислот. Например, такие включения занимают большую часть объема адипоситов — специализированных накопительных клеток.

Функции цитоплазмы в клетке

Наиболее важные функции можно представить в виде следующей таблицы:

обеспечение формы клетки;
среда обитания органоидов;
транспорт веществ;
запас полезных веществ.

Цитоплазма служит для поддержки органоидов и клеточных молекул. Множество клеточных процессов происходит в цитоплазме. Некоторые из этих процессов включают синтез белков, первый этап клеточного дыхания, который носит название гликолиз, процессы митоза и мейоза. Кроме того, цитоплазма помогает перемещаться гормонам по клетке, также через нее осуществляется вывод продуктов жизнедеятельности.

Большинство разных действий и событий происходит именно в этой желатиноподобной жидкости, в которой содержатся ферменты, способствующие разложению продуктов жизнедеятельности, также здесь проходит множество процессов метаболизма. Цитоплазма обеспечивает клетку формой, заполняя ее, помогает поддерживать органоиды на своих местах. Без нее клетка выглядела бы «сдутой», и различные вещества не могли бы легко перемещаться от одного органоида к другому.

Транспорт веществ

Жидкая субстанция содержимого клетки очень важна для поддержания ее жизнедеятельности, так как позволяет легко обмениваться питательными веществами между органоидами. Такой обмен обязан процессу цитоплазматического течения, представляющему собой потоки цитосоля (наиболее подвижная и текучая часть цитоплазмы), переносящие питательные вещества, генетическую информацию и другие вещества от одного органоида к другому.

Некоторые процессы, которые происходят в цитосоле, включают в себя также перенос метаболитов. Органоид может производить аминокислоту, жирную кислоту и другие вещества, которые через цитосоль перемещаются к органоиду, нуждающемуся в этих веществах.

Цитоплазматические потоки приводят к тому, что сама клетка может перемещаться. Некоторые наименьшие жизненные структуры снабжены ресничками (маленькие, похожие на волос образования снаружи клетки, позволяющие последней перемещаться в пространстве). Для других же клеток, например, амебы единственной возможностью перемещаться является перемещение жидкости в цитосоле.

Запас питательных веществ

Помимо транспорта различного материала, жидкое пространство между органоидами выступает в роли своего рода камеры хранения этих материалов до момента, когда они действительно потребуются тому или иному органоиду. Внутри цитосоля во взвешенном состоянии находятся протеины, кислород и различные строительные блоки. Помимо полезных веществ, в цитоплазме содержатся и продукты метаболизма, которые ждут своей очереди, пока процесс удаления не выведет их из клетки.

Плазматическая мембрана

Клеточная, или плазматическая, мембрана представляет собой образование, препятствующее вытеканию цитоплазмы из клетки. Эта мембрана состоит из фосфолепидов, образующих двойной липидный слой, который является полупроницаемым: лишь определенные молекулы могут проникать через этот слой. Протеины, липиды и другие молекулы могут проникать через клеточную мембрану посредством процесса эндоцитоза, при котором образуется пузырек с этими веществами.

Пузырек, включающий в себя жидкость и молекулы, отрывается от мембраны, образуя при этом эндосому. Последняя перемещается внутри клетки к своим адресатам. Продукты жизнедеятельности выводятся посредством процесса экзоцитоза. В этом процессе пузырьки, образующиеся в аппарате Гольджи, соединяются с мембраной, которая выталкивает их содержимое в окружающую среду. Также мембрана обеспечивает форму клетки и служит опорной платформой для цитоскелета и клеточной стенки (в растениях).

Клетки растений и животных

Подобие внутреннего содержимого клеток растений и животных говорит об их одинаковом происхождении. Цитоплазма обеспечивает механическую поддержку внутренним структурам клетки, которые находятся в ней во взвешенном состоянии.

Цитоплазма поддерживает форму и консистенцию клетки, а также содержит множество химических веществ, являющихся ключевыми для поддержания жизненных процессов и метаболизма.

Реакции метаболизма, такие как гликоз и синтез протеинов, происходят в желеобразном содержимом. В клетках растений, в отличие от животных, присутствует движение цитоплазмы вокруг вакуоли, которое известно как цитоплазматическое течение.

Цитоплазма клеток животных представляет собой вещество, подобное гелю, растворенному в воде, она заполняет весь объем клетки и содержит белки и другие важные молекулы, необходимые для жизнедеятельности. Гелеобразная масса содержит протеины, углеводороды, соли, сахара, аминокислоты и нуклеотиды, все клеточные органоиды и цитоскелет.

Источник

Что такое цитоплазма

Происхождение термина включает перевод с греческого κύτος — «клетка» и πλάσμα — «содержимое».

Цитоплазма — среда внутри клетки, в которой размещаются ядро, вакуоли, прочие компоненты, обеспечивающие жизнедеятельность тканевой единицы.

Цитоплазма является обязательной составляющей как живой, так и погибшей клетки. Ее химический состав четко определен, при этом могут присутствовать непостоянные включения.

История открытия

В середине XIX века ученые Шлейден, Шванн и Вирхов представили миру результаты многочисленных исследований, подтверждающих «клеточную теорию» существования организмов. Однако еще в 1830 году Я.Пуркинье был произнесен термин «протоплазма» в адрес живого содержимого, заключенного в плотную оболочку.

Строение цитоплазмы обсуждалось учеными с различных позиций.

В 1873 году Дж. Гейцман выдвинул теорию сетчатой структуры, в которой роль основы отводилась сети волокон, окруженных жидкостью. Аналогичной точки зрения придерживался Лейдиг. Однако, если по Гейцману волокна — основа, а жидкость — «параплазма», то по Лейдигу волокна — опора, а жидкость — живая.

80-е годы — период, когда, благодаря Флеммингу, появилась теория нитчатого строения цитоплазмы.

1882 год считается годом введения в научный обиход термина «цитоплазма». Инициатором стал ботаник Эдвард Страсбургер.

В 1892 году Бючли предложил считать строение цитоплазмы пенистым. По его умозаключениям, это — эмульсия, в составе которой две жидкости с различной способностью преломлять свет. Именно это описание считалось объективным вплоть до 20-х годов XX века.

Открытия коллоидной химии позволили применить для изучения строения клеток физико-химические методы исследований. С их помощью было открыто субмикроскопическое строение протоплазмы. Такими исследованиями в 20-30-х годах прошлого века занимались Бете, Цейгер, Пишингер.

Химический состав

Внутриклеточная среда исполняет функцию по обеспечению условий жизнедеятельности органелл, а также поддерживает тонус клетки на должном уровне.

Ее структуру составляют:

гиалоплазма;
клеточные элементы;
цитоплазменные включения.

Гиалоплазма на 60-90% состоит из воды, 10-20% — белков, 2-3% — жиров и им подобных компонентов. На долю прочих составляющих приходится 1,5%. Органические и неорганические химические соединения (по 1%) представлены продуктами обменных процессов, а также необходимыми для органелл питательными веществами.

Установлено, что доля ДНК составляет 0,4%, РНК — 0,7%.

Химический состав цитоплазмы не является постоянным. Его колебания связаны с протекающими биохимическими реакциями, в результате которых одни вещества синтезируются, а другие — распадаются.

Синтезируются и расщепляются глюкоза, жирные кислоты, аминокислоты.

В качестве включений в цитоплазму можно рассматривать гликоген, крахмал и прочие соединения.

Основные характеристики

Внутренний и наружный слои внутриклеточного вещества отличаются по структуре и функциям.

Эктоплазма — наружный слой. Он более плотный, поскольку часто участвует в поступательных движениях (например, у простейших). В нем отсутствуют органеллы и нет гранул. Однако в ряде случаев могут присутствовать базальные тельца, к которым крепятся органы движения — реснички.

Консистенция гиалоплазмы — гелеобразная. Ее дисперсная среда четко структурирована и представляет собой нетекучую тиксотропную структуру.

Термин «тиксотропная среда» означает способность менять консистенцию под воздействием окружающих факторов. При этом гель, за счет разрушения микротрубочек, может переходить в менее вязкий золь (цитозоль).

Цитозоль не имеет цвета, он густой и прозрачный. Заполняет все свободное пространство от клеточной мембраны до центра клетки, равномерно распределяясь между органеллами. Своей слизистой консистенцией обеспечивает взаимосвязанную жизнь клеточных элементов. Главная характерная черта — циклоз или непрерывное движение, которое обеспечивает постоянное перемещение органелл. Протекание такого процесса обеспечивается за счет коллоидной консистенции цитоплазмы. Находясь в постоянном движении внутри клетки, она способна расти и воспроизводиться. Для ее нормальной жизнедеятельности необходимо наличие ядра.

Не менее важны такие особенности цитоплазмы, как:

способность абсорбировать или выделять воду;
содержание протеинов;
она является местом, где происходят гликолиз и синтез АТФ;
органоиды клетки регулируют концентрацию и месторасположение внутри клетки неорганических соединений.

Структура и компоненты

Структура цитоплазмы представлена тремя составляющими:

гиалоплазмой (цитозоль);
органоидами;
включениями.

Роль цитозоля — обеспечение взаимосвязи органелл, а также протекания важных биохимических процессов. Особенности его строения позволяют находиться всем компонентам в четко обозначенных местах, а, при необходимости — перемещаться. Являясь полужидкой средой, цитозоль способна менять свою плотность. Она образовывает тугую, вязкую сетку либо, при необходимости, из крупных белковых молекул вновь образуются мелкие части. Тогда вязкость жидкости снижается.

Гиалоплазму окружает мембрана, состоящая из липидов, белков. Она имеет эластичную структуру. Мембрана сохраняет неизменной целостность клеток, отделяет их одну от другой, защищает внутреннее содержимое от внешнего воздействия. Существуют внутриклеточные мембраны. Они делят цитоплазму на отдельные отсеки.

К органеллам, находящимся внутри цитоплазмы, относятся:

Рибосомы, вакуоли, центросома и жгутики (немембранные элементы).
Митохондрии ядро, пластиды (двухмембранные).
Лизосомы, ретикулум, аппарат Гольджи (одномембранные).

Кроме этих органелл, в клетке всегда присутствуют включения. Это липидные капли и гликоген.

Краткая характеристика компонентов, расположенных в цитоплазме:

Рибосомы — тельца сферической формы — осуществляют трансляцию белка их отдельных аминокислот.
Вакуоли служат для регуляции осмотического давления и представляют собой пространство, заполненное соком. По функциональному назначению бывают сократительные и пищеварительные.
Центросома — необходимый элемент при клеточном делении.
Жгутики исполняют роль элемента движения.
Задача лизосом — переваривание питательных веществ, для чего в их составе имеются гидролитические ферменты.
Аппарат Гольджи предназначен для выведения из клеток продуктов, оставшихся осле синтеза необходимых веществ. Выглядит он совокупностью мешочков, трубочек, пузырьков, которые соединены с ретикулумом.
Значение эндоплазматического ретикулума сводится к нескольким функциям: синтез липидов, стероидов; трансляция белка; синтез новой оболочки ядра; накопление запасов кальция, выступающего в роли медиатора сокращения мышц.

Функции цитоплазмы в клетке

Комплексная функция цитоплазмы определяется ее строением. Благодаря цитозолю, постоянно сохраняется форма и размер клетки. У одноклеточных организмов она — неизменный участник передвижения.

Гиалоплазма имеет идеальную консистенцию и химический состав для размещения органелл. Она поддерживает их на определенных местах, не мешает их взаимодействию, поставляет питательные вещества для их роста и развития. Полужидкая субстанция надежно защищает внутренние клеточные компоненты от негативного воздействия окружающей среды, пересыхания.

Цитоплазма — уникальная среда, в которой успешно протекают такие биологические процессы, как синтез белка, гликолиз, митоз и мейоз. В результате протекающих реакций образуются продукты распада, которые вредят вновь образованным элементам. Помогая им перемещаться по клетке, цитоплазма очищается, выводит продукты распада наружу.

Содержащиеся внутри ферменты запускают процессы метаболизма, в результате чего обеспечивается эффективность обмена веществ и энергии.

Кратко сформулировать функции цитоплазмы можно так:

обеспечение формы клетки;
среда обитания органоидов;
транспорт и хранение веществ.

Примеры в клетках растений и животных

Растения и животные (в т.ч. человек) имеют сходный по строению клеточный аппарат, потому что в нем содержится ядро (научный термин эукариоты). Содержащиеся в ядре цепочки ДНК обеспечивают наследственность в передаче признаков потомству. Ядро четко изолировано от цитоплазмы и в процессе размножения клетки претерпевает процессы деления (митоз и мейоз).

Для роста и развития растительных и животных клеток необходимо поступление в организм энергии, которая выделяется при клеточном дыхании.

Выполнение схожих функций обеспечено аналогичным строением цитоплазмы. Так, в обоих случаях в ее структуре имеются эндоплазматический ретикулум, рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи.

В то же время существует ряд отличий между клетками растительной и животной природы.

Клетки

Они заключаются в следующих моментах:

Животные клетки имеет меньший размер (могут достигать 30 мкм против 100 мкм у растений).
Форма клеток животного происхождения отличается многообразием.
Запас энергии в животной клетке представлен гликогеном, в растительной — крахмалом.
Животные способны синтезировать только 10 аминокислот из 20-ти необходимых. У растительных есть возможность образовывать самостоятельно все 20.
Среди животных клеток только стволовые могут дифференцироваться в прочие виды. Для растений такие ограничения не существуют.
Животные клетки в процессе развития увеличиваются количественно, а растительные — в размерах.
У животных клеточная стенка заменена мембраной, у растений есть стенка, к ней крепятся органы движений (касательно одноклеточных организмов).
У растений отсутствуют центриоли, которые в животных клетках участвуют в синтезе трубочек для деления.
У растений в цитоплазме отсутствуют лизосомы, которые в животных структурах ответственны за переваривание макромолекул. В то же время за процессы фотосинтеза в них отвечают пластиды, которые отсутствуют в клетках животных.

Источник