6 структура и функции на цитоплазмата. Цитоплазмата на жива клетка

Цитоплазмае живото съдържание на клетка без ядро ​​или негов еквивалент. Има вискоеластична консистенция, която може да придобие състояние на гел или зол (става течна). В много клетки външният слой на цитоплазмата (ектоплазмата) съдържа малко органели и е постоянно в състояние на гел (желатиново вещество, което има способността да запазва формата си) или зол (течно състояние).

В цитоплазмата има: хиалоплазма, органели, цитоскелет и включвания.

Хиалоплазмае хомогенна субстанция, която запълва празнините между структурно оформените компоненти на цитоплазмата. Състои се от вода и голямо разнообразие от разтворени неорганични и органични вещества. Това е мястото, където протичат най-важните метаболитни процеси и идват много междинни метаболитни продукти.

Органели(органели) са структурно организирани компоненти на цитоплазмата, които изпълняват жизненоважни функции. Според характеристиките на структурата те се различават мембранни и немембранниорганели. Мембранните органели включват: ендоплазмен ретикулум, митохондрии, апарат на Голджи, лизозоми, пероксизоми, а в растителните клетки също пластиди и вакуоли. Немембранните органели включват: рибозоми (и полизоми) и центрозома. Всички горепосочени органели принадлежат към групата на органелите с общо предназначение. В допълнение към тях редица специализирани клетки съдържат органели със специално предназначениекато реснички, флагели, микровили, миофибрили.
цитоскелет

Цитоскелетът е триизмерен цитоплазмен комплекс от влакнести и тръбести структури, който придава на клетката определена форма и изпълнява други функции. Представен е от микротубули, микрофиламенти и междинни нишки.

микротубули- неразклонен структурен компонент на цитоплазмата, присъстващ в почти всички видове еукариотни клетки. Те имат диаметър 24 nm и дължина няколко микрона. Това са динамични структури, непрекъснато нарастващи в единия край и деполяризиращи се в другия. Изградени са от протеина тубулин. Приличат на кухи цилиндри.

Тяхната основна функция е да създават еластична и стабилна вътреклетъчна рамка, необходима за поддържане на формата на клетките. В допълнение, те участват в транспорта на макромолекули и органели, осигуряват мобилността на флагелите и ресничките. Като част от вретеното на делене, те осигуряват разминаването на хромозомите по време на клетъчното делене. Те могат да бъдат фактори в ориентираното движение на клетката като цяло.

Разрушаването на микротубулите от колхицин води до нарушения в транспорта на вещества (например до блокиране на секрецията) и механичното пренасяне на отделни вътреклетъчни компоненти. Освен това, по време на клетъчното делене, вретеното на делене е блокирано.

Микрофиламенти- се отнасят до фибриларните компоненти на еукариотните клетки. Те са разположени в кортикалния слой на цитоплазмата, непосредствено под плазмената мембрана, под формата на снопове или слоеве. Средно тяхната дължина е 6 nm.

В зависимост от химичния състав микрофиламентите могат да изпълняват функциите на цитоскелета и да участват в осигуряването на движение. Те включват контрактилни протеини: актин, миозин, тропомиозин и др.

Основните функции на микрофиламентите са създаването на вътреклетъчен контрактилен апарат, който осигурява движение на амебоидните клетки, повечето органоидни движения и клетъчното делене.

Междинни нишки(микрофибрили) са тънки, неразклонени, често свити влакна, които присъстват в клетките на различни тъкани и се състоят от различни вещества, например кератин в епитела, десмин в мускулните влакна и др. Те изпълняват функция на опорна рамка .

Включвания

Включванияса непостоянни компоненти, които могат да се появяват и изчезват в зависимост от функционалното състояние на клетката. Класифицират се на: трофични, секреторни, екскреторни, пигментни, кристални. Трофичните включвания като правило са резервни натрупвания на протеинови гранули, гликоген, мастни капчици. Секреторните гранули и везикули съдържат биологично активни вещества и навлизат през каналите на жлезите в определени органи. Екскреторните включвания не са биологично активни вещества. Обикновено това са продукти от клетъчния метаболизъм, които трябва да бъдат отстранени. Пигментираните включвания могат временно или постоянно да променят цвета на тъканта (примери: хемоглобин, меланин, липофусцин - пигмент на износване, билирубин и др.). В растителните клетки има включвания на кристали (най-често това е калциев оксалат).

микровилиса цитоплазмени израстъци с дължина около 1 µm. Те силно увеличават повърхността на клетката. Всяка микровила има вътрешна рамка, образувана от сноп от около 40 микрофиламента, разположени по оста на клетката и фиксирани върху вътрешната повърхност на плазмалемата.

миофибрили- органели със специално предназначение на мускулни влакна. Те имат формата на тънки нишки, удължени по дължината на мускулните влакна и разделени една от друга с редици удължени митохондрии и ендоплазмен ретикулум. Самите миофибрили са изградени от съкратителните протеини актин, миозин и др.

Псевдоподия (псевдоподия) -това са временни цитоплазмени издатини в някои едноклетъчни организми и някои клетки (например левкоцити) на многоклетъчни животни. Служат за амебоидно движение и фагоцитоза.

Цели на урока:

• Задълбочете общото разбиране за структурата на еукариотната клетка.
• Формулирайте знания за свойствата и функциите на цитоплазмата.
• При практическа работа се уверете, че цитоплазмата на живата клетка е еластична и полупропусклива.

По време на часовете

• Запишете темата на урока.
• Повтаряме преминатия материал, работим с тестове.
• Четене и коментиране на тестови въпроси. (См. Приложение 1).
• Записваме домашното: т. 5.2., записи в тетрадки.
• Учене на нов материал.

Това е основното вещество на цитоплазмата.

Това е сложна колоидна система.

Състои се от вода, протеини, въглехидрати, нуклеинови киселини, липиди, неорганични вещества.

Има цитоскелет.

Цитоплазмата е в постоянно движение.

Функции на цитоплазмата.

• Вътрешната среда на клетката.
• Обединява всички клетъчни структури.
• Определя местоположението на органелите.
• Осигурява вътреклетъчен транспорт.

Свойства на цитоплазмата:

• Еластичност.
• Полупропускливост.

Благодарение на тези свойства, клетката толерира временна дехидратация и поддържа постоянен състав.

Необходимо е да се запомнят понятия като тургор, осмоза, дифузия.

За да се запознаят със свойствата на цитоплазмата, учениците са поканени да изпълняват практическа работа: „Изследване на плазмолизата и деплазмолизата в растителна клетка. (Вижте Приложение 2).

В процеса на работа е необходимо да нарисувате клетка от ципата на лука (Елемент 1. Клетката в параграфи 2 и 3).

Направете заключение за процесите, протичащи в клетката (устно)

Момчетата се опитват да обяснят какво се наблюдава в параграф 2 плазмолиза-отделяне на париеталния слой на цитоплазмата, в точка 3 има деплазмолиза- връщане на цитоплазмата в нормално състояние.

Необходимо е да се обяснят причините за тези явления. За да премахна трудностите преди уроците, давам учебници на трима ученици: "Биологичен енциклопедичен речник", том 2 по биология от Н. Грийн, "Опит по физиология на растенията" от Е. М. Василиев, където те самостоятелно намират материал за причините плазмолизаИ деплазмолиза.

Оказва се, че цитоплазмата е еластична и полупропусклива. Ако беше пропусклива, тогава концентрациите на клетъчния сок и хипертоничния разтвор биха били изравнени чрез дифузно движение на вода и разтворени вещества от клетката към разтвора и обратно. Въпреки това, цитоплазмата, притежаваща свойството на полупропускливост, не позволява на веществата, разтворени във вода, да навлязат в клетката.

Напротив, само водата, според законите на осмозата, ще бъде изсмукана от клетката от хипертоничен разтвор, т.е. се движат през полупропускливата цитоплазма. Обемът на вакуолата ще намалее. Цитоплазмата, поради своята еластичност, следва свиващата се вакуола и изостава от клетъчната мембрана. Ето как става плазмолиза.

Когато плазмолизирана клетка се потопи във вода, се наблюдава деплазмолиза.

Обобщаване на знанията, получени в урока.

1. Какви са функциите на цитоплазмата?
2. свойства на цитоплазмата.
3. Значение на плазмолизата и деплазмолизата.
4. Цитоплазмата е
   а) воден разтвор на соли и органични вещества заедно с клетъчни органели, но без ядро;
   б) разтвор на органични вещества, включително клетъчното ядро;
   в) воден разтвор на минерални вещества, включващ всички органели на клетката с ядро.
5. Как се нарича основното вещество на цитоплазмата?

По време на практическата работа учителят проверява правилността на нейното изпълнение. Който е успял, можете да оцените. Оценява се за правилни заключения.

Клетките, които образуват тъканите на растенията и животните, се различават значително по форма, размер и вътрешна структура. Но всички те показват сходство в основните характеристики на процесите на жизнената дейност, метаболизма, в раздразнителността, растежа, развитието и способността за промяна.

Биологичните трансформации, протичащи в клетката, са неразривно свързани с онези структури на живата клетка, които са отговорни за изпълнението на една или друга функция. Такива структури се наричат ​​органели.

Клетките от всички видове съдържат три основни, неразривно свързани компонента:

1. структурите, които образуват повърхността му: външната мембрана на клетката, или клетъчната мембрана, или цитоплазмената мембрана;
2. цитоплазма с цял комплекс от специализирани структури - органели (ендоплазмен ретикулум, рибозоми, митохондрии и пластиди, комплекс на Голджи и лизозоми, клетъчен център), които постоянно присъстват в клетката, и временни образувания, наречени включения;
3. ядро - отделено от цитоплазмата с пореста мембрана и съдържа ядрен сок, хроматин и ядро.

Клетъчна структура

Повърхностният апарат на клетката (цитоплазмената мембрана) на растенията и животните има някои характеристики.

В едноклетъчните организми и левкоцитите външната мембрана осигурява проникването на йони, вода и малки молекули на други вещества в клетката. Процесът на проникване на твърди частици в клетката се нарича фагоцитоза, а навлизането на капчици течни вещества се нарича пиноцитоза.

Външната плазмена мембрана регулира обмена на вещества между клетката и външната среда.

В еукариотните клетки има органели, покрити с двойна мембрана - митохондрии и пластиди. Те съдържат собствена ДНК и протеин-синтезиращ апарат, размножават се чрез делене, тоест имат определена автономност в клетката. В допълнение към АТФ в митохондриите се синтезира малко количество протеин. Пластидите са характерни за растителните клетки и се размножават чрез делене.

Структурата на клетъчната стена

Видове клетки	Структурата и функциите на външния и вътрешния слой на клетъчната мембрана
	външен слой (химичен състав, функции)	вътрешен слой - плазмена мембрана
		химичен състав	функции
растителни клетки	Състои се от фибри. Този слой служи като рамка на клетката и изпълнява защитна функция.	Два слоя протеин, между тях - слой липиди	Ограничава вътрешната среда на клетката от външната и поддържа тези различия
животински клетки	Външният слой (гликокаликс) е много тънък и еластичен. Състои се от полизахариди и протеини. Изпълнява защитна функция.	Един и същ	Специални ензими на плазмената мембрана регулират проникването на много йони и молекули в клетката и освобождаването им във външната среда.

Едномембранните органели включват ендоплазмения ретикулум, комплекса на Голджи, лизозоми, различни видове вакуоли.

Съвременните средства за изследване позволиха на биолозите да установят, че според структурата на клетката всички живи същества трябва да бъдат разделени на организми "без ядрени" - прокариоти и "ядрени" - еукариоти.

Прокариотните бактерии и синьо-зелените водорасли, както и вирусите, имат само една хромозома, представена от ДНК молекула (по-рядко РНК), разположена директно в цитоплазмата на клетката.

Структурата на органелите на цитоплазмата на клетката и техните функции

Основни органоиди	Структура	Функции
Цитоплазма	Вътрешна полутечна среда с финозърнеста структура. Съдържа ядро ​​и органели	Осигурява взаимодействие между ядрото и органелите Регулира скоростта на биохимичните процеси Изпълнява транспортна функция
EPS - ендоплазмен ретикулум	Системата от мембрани в цитоплазмата, образуващи канали и по-големи кухини, ER е 2 вида: гранулирана (грапава), върху която са разположени много рибозоми, и гладка	Провежда реакции, свързани със синтеза на протеини, въглехидрати, мазнини Насърчава транспорта и циркулацията на хранителни вещества в клетката Протеинът се синтезира на гранулиран ER, въглехидратите и мазнините на гладък ER
Рибозоми	Малки тела с диаметър 15-20 мм	Извършете синтеза на протеинови молекули, тяхното сглобяване от аминокиселини
Митохондриите	Те имат сферична, нишковидна, овална и други форми. Вътре в митохондриите има гънки (дължина от 0,2 до 0,7 микрона). Външната обвивка на митохондриите се състои от 2 мембрани: външната е гладка, а вътрешната образува израстъци-кръстове, върху които са разположени дихателни ензими.	Осигурете енергия на клетката. Енергията се освобождава от разграждането на аденозин трифосфат (АТФ) Синтезът на АТФ се осъществява от ензими на митохондриалните мембрани
Пластиди - характерни само за растителните клетки, биват три вида:	клетъчни органели с двойна мембрана
хлоропласти	Те са зелени, с овална форма, ограничени от цитоплазмата с две трислойни мембрани. Вътре в хлоропласта са лицата, където е концентриран целият хлорофил	Използвайте светлинната енергия на слънцето и създайте органични вещества от неорганични
хромопласти	Жълти, оранжеви, червени или кафяви, образувани в резултат на натрупване на каротин	Придайте на различните части на растенията червен и жълт цвят
левкопласти	Безцветни пластиди (намерени в корени, грудки, луковици)	Те съхраняват резервни хранителни вещества.
Комплекс Голджи	Тя може да има различна форма и се състои от кухини, ограничени от мембрани и тубули, простиращи се от тях с мехурчета в края	Натрупва и отстранява органични вещества, синтезирани в ендоплазмения ретикулум Образува лизозоми
Лизозоми	Кръгли тела с диаметър около 1 µm. Те имат мембрана (кожа) на повърхността, вътре в която има комплекс от ензими	Изпълнява храносмилателна функция - смила хранителни частици и премахва мъртвите органели
Органели на клетъчното движение	Камшичета и реснички, които са клетъчни израстъци и имат еднаква структура при животни и растения Миофибрили - тънки нишки с дължина повече от 1 см с диаметър 1 микрон, подредени в снопчета по мускулното влакно Псевдоподия	Изпълнява функцията на движение Те предизвикват мускулна контракция Движение чрез свиване на специфичен контрактилен протеин
Клетъчни включвания	Това са непостоянни компоненти на клетката – въглехидрати, мазнини и протеини.	Резервни хранителни вещества, използвани в живота на клетката
Клетъчен център	Състои се от две малки тела - центриоли и центросфера - уплътнена област от цитоплазмата	Играе важна роля в клетъчното делене

Еукариотите имат голямо богатство от органели, имат ядра, съдържащи хромозоми под формата на нуклеопротеини (комплекс от ДНК с хистонов протеин). Еукариотите включват повечето съвременни растения и животни, както едноклетъчни, така и многоклетъчни.

Има две нива на клетъчна организация:

• прокариотни - техните организми са много просто устроени - те са едноклетъчни или колониални форми, които съставляват царството на пушки, синьо-зелени водорасли и вируси
• еукариотни - едноклетъчни колониални и многоклетъчни форми, от протозои - коренища, флагелати, ресничести - до висши растения и животни, които съставляват царството на растенията, царството на гъбите, царството на животните

Структурата и функциите на клетъчното ядро

Основни органели	Структура	Функции
Ядро на растителни и животински клетки	Кръгла или овална форма
	Ядрената обвивка се състои от 2 мембрани с пори	Отделя ядрото от цитоплазмата обмен между ядрото и цитоплазмата
	Ядреният сок (кариоплазма) - полутечно вещество	Средата, в която се намират нуклеолите и хромозомите
	Нуклеолите са сферични или неправилни	Те синтезират РНК, която е част от рибозомата
	Хромозомите са плътни, удължени или нишковидни образувания, които се виждат само по време на клетъчното делене.	Съдържат ДНК, която съдържа наследствена информация, която се предава от поколение на поколение

Всички органели на клетката, въпреки особеностите на тяхната структура и функции, са взаимосвързани и "работят" за клетката като единна система, в която цитоплазмата е връзката.

Специални биологични обекти, заемащи междинно положение между живата и неживата природа, са вирусите, открити през 1892 г. от Д. И. Ивановски, те в момента са обект на специална наука - вирусология.

Вирусите се възпроизвеждат само в клетките на растенията, животните и хората, като причиняват различни заболявания. Вирусите имат много проста структура и се състоят от нуклеинова киселина (ДНК или РНК) и протеинова обвивка. Извън клетките гостоприемници вирусната частица не проявява никакви жизнени функции: не се храни, не диша, не расте, не се размножава.

Структурата на цитоплазмата

Вътрешността на клетката е разделена на цитоплазма и ядро. Цитоплазмата е основната част от клетката.

Определение 1

Цитоплазма- това е вътрешната полутечна колоидна среда на клетката, отделена от външната среда от клетъчната мембрана, в която се намират ядрото, всички органели на мембраната и немембранната структура.

Цялото пространство между органелите в клетката е изпълнено с разтворимото съдържание на цитоплазмата ( цитозол). Агрегатното състояние на цитоплазмата може да бъде различно: рядко - соли вискозен гел. Химическият състав на цитоплазмата е доста сложен. Това е полутечна лигавична безцветна маса със сложна физико-химична структура (биологичен колоид).

Животинските клетки и много младите растителни клетки са напълно запълнени с цитоплазма. В растителните клетки по време на диференциацията се образуват малки вакуоли, в процеса на сливане на които се образува централна вакуола, а цитоплазмата се придвижва към мембраната и я покрива с непрекъснат слой.

Цитоплазмата съдържа:

• сол (1%),
• захар (4-6%),
• аминокиселини и протеини (10-12%),
• мазнини и липиди (2-3%) ензими,
• до 80% вода.

Всички тези вещества образуват колоиден разтвор, който не се смесва с вода или вакуолно съдържание.

Цитоплазмата съдържа:

• матрица (хиалоплазма),
• цитоскелет,
• органели,
• включвания.

Хиалоплазма- колоидна безцветна структура на клетката. Състои се от разтворими протеини, РНК, полизахариди, липиди и клетъчни структури, подредени по определен начин: мембрани, органели, включвания.

цитоскелет, или вътреклетъчен скелет, - система от протеинови образувания - микротубули и микрофиламенти - изпълнява поддържаща функция в клетката, участва в промяната на формата на клетката и нейното движение, осигурява определено подреждане на ензими в клетката.

Органели- това са стабилни клетъчни структури, които изпълняват определени функции, които осигуряват всички процеси на жизнената дейност на клетката (движение, дишане, хранене, синтез на органични съединения, техния транспорт, запазване и предаване на наследствена информация).

Еукариотните органели се делят на:

1. двумембранни (митохондрии, пластиди);
2. едномембранни (ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи (комплекс), лизозоми, вакуоли);
3. немембранни (флагели, реснички, псевдоподии, миофибрили).

Включвания- временни структури на клетката. Те включват резервни съединения и метаболитни крайни продукти: зърна нишесте и гликоген, мастни капки, солни кристали.

Функции и свойства на цитоплазмата

Цитоплазменото съдържание на клетката може да се движи, което благоприятства оптималното разположение на органелите и в резултат на това по-добре протичат биохимичните реакции, освобождаването на метаболитни продукти и др.

При протозоите (амеба), поради движението на цитоплазмата, се извършва основното движение на клетките в пространството.

Цитоплазмата образува различни външни образувания на клетката - флагели, реснички, повърхностни израстъци, които играят важна роля в движението на клетките и допринасят за свързването на клетките в тъканите.

Цитоплазмата е матрицата за всички клетъчни елементи, осигурявайки взаимодействието на всички клетъчни структури, в нея протичат различни химични реакции, веществата се движат през цитоплазмата в клетката, както и от клетка в клетка.

Протоплазмата е съдържанието на жива клетка, заедно с нейното ядро ​​и цитоплазма. Цитоплазма - Вътрешната среда на клетката е разположена между плазмената мембрана и ядрото.Тази част от клетката е колоиден разтвор на неорганични и органични вещества. Вътрешната среда на клетката се характеризира с относително постоянство на структурата и свойствата, т.е. клетъчна хомеостаза. Под контрола на ядрото цитоплазмата е способна на растеж и възстановяване, при частично отстраняване тя напълно се регенерира. А в неядрените клетки цитоплазмата като правило не е способна на дълго автономно съществуване. В животинските клетки цитоплазмата може да бъде разделена на ектоплазма и ендоплазма. Ектоплазмата епрозрачен плътен слой цитоплазма, който е лишен от повечето органели и включвания, и ендоплазма -това е вътрешният рядък слой, в който са разположени различни органели и включвания. Основното свойство на цитоплазмата е способността да се движи. циклоза -движението на цитоплазмата в клетката, поради свиването на микрофиламентите и микротубулите. Този процес допринася за оптималното подреждане на органелите, най-добрия ход на биохимичните реакции, отстраняването на метаболитни продукти и др. Движението на цитоплазмата зависи от функциите на клетката, възрастта, условията на околната среда и други. Високата организация на метаболизма във времето и пространството, характерна за живите организми, до голяма степен се осигурява от наличието на специализирани места в цитоплазмата. Те се различават по степента на активност на наличните химични съединения и механизмите, които регулират тяхната трансформация. Такива области се наричат отделения,и демаркацията на клетъчното пространство се нарича компартментализация. Отделение (от английски, купе - отдел, отдел) - Това са отделни функционални зони, заобиколени от мембрани.Ценността на цитоплазмата се състои в това, че тя: а) обединява всички клетъчни структури и осигурява тяхното взаимодействие; б) поради способността за движение, води до транспорт на различни вещества; в) осигурява протичането на метаболитни процеси (например анаеробно дишане); г) е място, където се отлагат резервни хранителни вещества и метаболитни продукти. Основните компоненти на цитоплазмата са цитозол (хиалоплазма) , органели, включвания.

цитозол,хиалоплазма, (цитоплазмена матрица) - разтворима част от цитоплазмата, основното Те вещество, което запълва пространството между клетъчните органели.Съставът на цитозола включва: вода (до 90%), аниони (HCO3-, CO32-, H2PO4-, HP042-, PO43-), катиони (Ca 2+, K +), малки молекули (аминокиселини, монозахариди , нуклеотиди), макромолекули (липиди, полизахариди, хидрофилни протеини, РНК) и др. Физически хиалоплазмата е рядък или желатинообразен разтвор, който може да преминава един в друг. Този преход се дължи на промени в актиновите микрофиламенти, зависи от наличието на магнезиеви йони, АТФ енергия и др. Тези микрофиламенти проникват в цялата хиалоплазма, те постоянно се разпадат и самосгъват, което определя такива свойства на цитозола като вискозитет, подвижност, и прехода от пепелно (стипчиво) към хелиево (невиско) състояние и обратно. Физическото състояние на хиалоплазмата влияе върху скоростта на биохимичните реакции, определя амебоидното движение на определени клетки и др. Хиалоплазмата обединява всички клетъчни структури и осигурява тяхното взаимодействие, съдържа разтворими ензимни протеини, които катализират различни метаболитни реакции.

Органелите са постоянни клетъчни структури, които имат характерна структура и изпълняват определени жизненоважни функции.Има общи органели и специални органели. Органелите от общо значение включват тези, които са във всички клетки или през целия живот на клетките, или в определени периоди от него (например рибозоми, ендоплазмен ретикулум, митохондрии, комплекс на Голджи, центрозома, лизозоми, пероксизоми, пластиди). Специални органели има само в отделни високоспециализирани клетки: миофибрили - в мускулните клетки, неврофибрили - в нервните клетки, реснички - в епитела на дихателните пътища, червено око - в клетките на еуглената и др.

Според особеностите на структурата на мембраната клетъчните органели се разделят на: 1) двумембранни (митохондрии, пластиди); 2) едномембранни (ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи, лизозоми, вакуоли и др.); 3) немембранни (рибозоми, клетъчен център); 4) органели на движение (псевдоподия, флагели, реснички).

Клетъчните включвания са непостоянни образувания, които са резервни съединения или метаболитни продукти и чиято роля в клетката е пасивна.Те или служат за осигуряване на живота на клетката, или се появяват в резултат на нейното функциониране. Например секреторни, екскреторни, трофични, пигментни включвания. По химическа природа включванията се разделят на протеинови, въглехидратни, липидни, кристални и др.