Строение клетки. Цитоплазма. Клеточный центр. Рибосомы

 Строение клетки

Как мы уже знаем, ядро управ­ля­ет всеми про­цес­са­ми жиз­не­де­я­тель­но­сти клет­ки. Эти про­цес­сы слож­ны и мно­го­об­раз­ны: клет­ка долж­на под­дер­жи­вать форму, по­лу­чать извне ве­ще­ства для пла­сти­че­ско­го и энер­ге­ти­че­ско­го об­ме­на, син­те­зи­ро­вать ор­га­ни­че­ские ве­ще­ства (Рис. 1).

Стро­е­ние клет­ки

Рис. 1. Стро­е­ние клет­ки

Каж­дая клет­ка пред­став­ля­ет собой слож­ней­шую био­хи­ми­че­скую фаб­ри­ку, во много раз более со­вер­шен­ную, чем любой со­здан­ный ру­ка­ми че­ло­ве­ка ме­ха­низм или завод. И все эти мно­го­чис­лен­ные био­хи­ми­че­ские ре­ак­ции про­те­ка­ют в ци­то­плаз­ме и в ор­га­нел­лах клет­ки.

 Цитоплазма

Ци­то­плаз­ма, или внут­ри­кле­точ­ная жид­кость, – жид­кость, на­хо­дя­ща­я­ся внут­ри кле­ток. У эу­ка­ри­от мат­рикс ци­то­плаз­мы от­де­лен кле­точ­ны­ми мем­бра­на­ми от со­дер­жи­мо­го ор­га­но­и­дов, на­при­мер мат­рик­са ми­то­хон­дрий. Со­дер­жи­мое клет­ки, за ис­клю­че­ни­ем плаз­ма­ти­че­ской мем­бра­ны и ядра, на­зы­ва­ют ци­то­плаз­мой.

Ци­то­плаз­ма со­сто­ит из ос­нов­но­го во­дя­ни­сто­го ве­ще­ства и на­хо­дя­щих­ся в ней раз­лич­ных ор­га­нелл. Ос­нов­ное ве­ще­ство ци­то­плаз­мы по­лу­чи­ло на­зва­ние ги­а­ло­плаз­мы или ци­та­зо­ля и пред­став­ля­ет собой гу­стой бес­цвет­ный кол­ло­ид­ный рас­твор, ко­то­рый со­сто­ит из воды, со­дер­жа­ние ко­то­рой ко­леб­лет­ся от 70 до 90 %.

В ги­а­ло­плаз­ме на­хо­дят­ся малые ор­га­ни­че­ские мо­ле­ку­лы и био­по­ли­ме­ры, а также раз­лич­ные неор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния (Рис. 2).

Кон­цен­тра­ция ионов в ци­то­плаз­ме

Рис. 2. Кон­цен­тра­ция ионов в ци­то­плаз­ме

Ги­а­ло­плаз­ма – не толь­ко место хра­не­ния био­мо­ле­кул, в ней же и про­те­ка­ют про­цес­сы об­ме­на ве­ществ в клет­ке – био­син­тез белка, через нее про­ис­хо­дит вза­и­мо­дей­ствие ядра и ор­га­но­и­дов. Ци­то­плаз­ма по­сто­ян­но пе­ре­ме­ща­ет­ся внут­ри клет­ки, что хо­ро­шо за­мет­но по дви­же­нию ор­га­нелл. При по­мо­щи со­вре­мен­но­го мик­ро­ско­па уда­лось об­на­ру­жить тон­кую струк­ту­ру ци­то­плаз­мы (Рис. 3).

Ци­то­плаз­ма

Рис. 3. Ци­то­плаз­ма

Ци­то­плаз­ма эу­ка­ри­о­ти­че­ских кле­ток про­ни­за­на трех­мер­ной сетью из бел­ко­вых нитей, на­зы­ва­е­мых ци­тос­ке­ле­том. Он со­сто­ит из трех эле­мен­тов: мик­ро­тру­бо­чек, про­ме­жу­точ­ных фи­ла­мен­тов и мик­ро­фи­ла­мен­тов. Мик­ро­тру­боч­ки про­ни­зы­ва­ют всю ци­то­плаз­му и пред­став­ля­ют собой полые труб­ки диа­мет­ром 20-30 нм. Их стен­ки тол­щи­ной 5 нм об­ра­зо­ва­ны спе­ци­аль­но за­кру­чен­ны­ми ни­тя­ми, по­стро­ен­ны­ми из белка ту­бу­ли­на. Сбор мик­ро­тру­бо­чек из ту­бу­ли­на про­ис­хо­дит в кле­точ­ном цен­тре. Мик­ро­тру­боч­ки проч­ны и об­ра­зу­ют опор­ную ос­но­ву ци­тос­ке­ле­та. Часто они рас­по­ла­га­ют­ся таким об­ра­зом, чтобы про­ти­во­дей­ство­вать рас­тя­же­нию и сжа­тию клет­ки. Кроме ме­ха­ни­че­ской функ­ции, мик­ро­тру­боч­ки вы­пол­ня­ют также и транс­порт­ную функ­цию, участ­вуя в пе­ре­но­се по ци­то­плаз­ме раз­лич­ных ве­ществ.

Они яв­ля­ют­ся глав­ным бел­ко­вым ком­по­нен­том ак­со­нов и денд­ри­тов. В ак­соне име­ют­ся тру­боч­ки, иду­щие по всей его длине, под­дер­жи­ва­ют струк­ту­ру ак­со­на и обес­пе­чи­ва­ют транс­порт ве­ществ вдоль ак­со­на (Рис. 4).

Нерв­ная клет­ка

Рис. 4. Нерв­ная клет­ка

Жи­вот­ные клет­ки, у ко­то­рых на­ру­ше­на си­сте­ма мик­ро­тру­бо­чек, при­ни­ма­ют сфе­ри­че­скую форму. В рас­ти­тель­ных клет­ках рас­по­ло­же­ние мик­ро­тру­бо­чек со­от­вет­ству­ет рас­по­ло­же­нию цел­лю­лоз­ных во­ло­кон, от­ла­га­ю­щих­ся при по­стро­е­нии кле­точ­ной стен­ки, таким об­ра­зом, они кос­вен­но опре­де­ля­ют форму клет­ки.

Мик­ро­фи­ла­мен­ты (МФ) – нити, со­сто­я­щие из мо­ле­кул гло­бу­ляр­но­го белка ак­ти­на и при­сут­ству­ю­щие в ци­то­плаз­ме всех эу­ка­ри­о­ти­че­ских кле­ток. Мик­ро­фи­ла­мен­ты об­ра­зу­ют спле­те­ния или пучки (Рис. 5).

Пучки мик­ро­фи­ла­мен­тов

Рис. 5. Пучки мик­ро­фи­ла­мен­тов

Мик­ро­фи­ла­мен­ты чаще всего рас­по­ла­га­ют­ся вб­ли­зи плаз­ма­ти­че­ской мем­бра­ны. Они  спо­соб­ны ме­нять ее форму, что очень важно, на­при­мер, для про­цес­сов фа­го­ци­то­за и пи­но­ци­то­за.

Про­ме­жу­точ­ные фи­ла­мен­ты (ПФ) – ни­те­вид­ные струк­ту­ры из осо­бых бел­ков, один из трех ос­нов­ных ком­по­нен­тов ци­тос­ке­ле­та кле­ток эу­ка­ри­от. Сред­ний диа­метр ПФ – около 10 нм – мень­ше, чем у мик­ро­тру­бо­чек (около 25 нм), и боль­ше, чем у ак­ти­но­вых мик­ро­фи­ла­мен­тов (5-9 нм). Они иг­ра­ют роль в дви­же­нии и участ­ву­ют в об­ра­зо­ва­нии ци­тос­ке­ле­та.

Мы видим, что ци­то­плаз­ма про­ни­за­на ком­по­нен­та­ми ци­тос­ке­ле­та, ос­нов­ные функ­ции ко­то­ро­го:

- ме­ха­ни­че­ский кар­кас клет­ки для под­дер­жа­ния ее формы;

- мотор кле­точ­но­го дви­же­ния, так как ком­по­нен­ты ци­тос­ке­ле­та опре­де­ля­ют де­ле­ние клет­ки, пе­ре­ме­ще­ние ор­га­нелл внут­ри клет­ки и дви­же­ние ци­то­плаз­мы;

- транс­порт ор­га­нелл и кле­точ­ных ком­плек­сов внут­ри клет­ки.

 Клеточный центр

Кле­точ­ный центр, или цен­т­ро­со­ма, рас­по­ло­жен в ци­то­плаз­ме вб­ли­зи ядра и об­ра­зо­ван двумя цен­три­о­ля­ми – ци­лин­дра­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми пер­пен­ди­ку­ляр­но друг другу (Рис. 6).

Те­ло­фа­за ми­то­за клет­ки

Рис. 6. Те­ло­фа­за ми­то­за клет­ки

Диа­метр каж­дой цен­три­о­ли – 150–250 нм, а длина – 300–500 нм. Стен­ка каж­дой цен­три­о­ли со­сто­ит из де­вя­ти ком­плек­сов мик­ро­тру­бо­чек, а каж­дый ком­плекс (или три­плет), в свою оче­редь, по­стро­ен из трех мик­ро­тру­бо­чек. Три­пле­ты цен­три­о­ли со­еди­не­ны между собой рядом свя­зок (Рис. 7). Ос­нов­ной белок, об­ра­зу­ю­щий цен­три­о­ли, – ту­бу­лин.

Три­пле­ты цен­три­о­ли

Рис. 7. Три­пле­ты цен­три­о­ли

Цен­три­о­ли необ­хо­ди­мы для об­ра­зо­ва­ния ба­заль­ных телец рес­ни­чек и жгу­ти­ков. Перед де­ле­ни­ем клет­ки цен­три­о­ли удва­и­ва­ют­ся. В про­цес­се де­ле­ния клет­ки они по­пар­но рас­хо­дят­ся к про­ти­во­по­лож­ным по­лю­сам клет­ки и участ­ву­ют в об­ра­зо­ва­нии нитей ве­ре­те­на де­ле­ния (Рис. 8).

Стро­е­ние жгу­ти­ка и де­ле­ние клет­ки

Рис. 8. Стро­е­ние жгу­ти­ка и де­ле­ние клет­ки

Само ве­ре­те­но де­ле­ния об­ра­зу­ет­ся из мик­ро­тру­бо­чек, при сбор­ке ко­то­рых цен­три­о­ли иг­ра­ют роль цен­тров ор­га­ни­за­ции. Цен­три­о­ли встре­ча­ют­ся прак­ти­че­ски во всех жи­вот­ных клет­ках и в клет­ках низ­ших рас­те­ний, в клет­ках выс­ших рас­те­ний кле­точ­ный центр устро­ен по-дру­го­му и цен­три­о­лей не со­дер­жит.

 Рибосомы

Ри­бо­со­мы – это очень мел­кие ор­га­нел­лы, диа­мет­ром около 20 нм, необ­хо­ди­мые клет­ке для син­те­за белка (Рис. 9).

Ри­бо­со­мы

Рис. 9. Ри­бо­со­мы

Каж­дая ри­бо­со­ма со­сто­ит из двух неоди­на­ко­вых по раз­ме­рам ча­стиц, малой и боль­шой.   В одной клет­ке со­дер­жит­ся много тысяч ри­бо­сом, они рас­по­ла­га­ют­ся либо на мем­бра­нах гра­ну­ляр­ной эн­до­плаз­ма­ти­че­ской сети, либо сво­бод­но лежат в ци­то­плаз­ме. В со­став ри­бо­сом вхо­дят белки и РНК. Функ­ция ри­бо­сом – это син­тез белка. Син­тез белка – слож­ный про­цесс, ко­то­рый осу­ществ­ля­ет­ся не одной ри­бо­со­мой, а целой груп­пой, вклю­ча­ю­щей до несколь­ких де­сят­ков объ­еди­нен­ных ри­бо­сом. Такую груп­пу ри­бо­сом на­зы­ва­ют по­ли­со­мой. Син­те­зи­ро­ван­ные белки сна­ча­ла на­кап­ли­ва­ют­ся в ка­на­лах и по­ло­стях эн­до­плаз­ма­ти­че­ской сети, а затем транс­пор­ти­ру­ют­ся к ор­га­но­и­дам и участ­кам клет­ки, где они по­треб­ля­ют­ся. Эн­до­плаз­ма­ти­че­ская сеть и ри­бо­со­мы, рас­по­ло­жен­ные на ее мем­бра­нах, пред­став­ля­ют собой еди­ный ап­па­рат био­син­те­за и транс­пор­ти­ров­ки бел­ков.

Если ри­бо­со­мы на­хо­дят­ся в сво­бод­ном со­сто­я­нии, то, как пра­ви­ло, они син­те­зи­ру­ют белок, необ­хо­ди­мый для дан­ной клет­ки (Рис. 10).

Сво­бод­ные ри­бо­со­мы

Рис. 10. Сво­бод­ные ри­бо­со­мы

Если ри­бо­со­мы при­креп­ле­ны к эн­до­плаз­ма­ти­че­ской сети, то счи­та­ет­ся, что такой белок идет на экс­порт – сек­ре­ти­ру­ет­ся во вне­кле­точ­ное про­стран­ство или ис­поль­зу­ет­ся дру­ги­ми клет­ка­ми дан­но­го ор­га­низ­ма (Рис. 11).

Эн­до­плаз­ма­ти­че­ская сеть

Рис. 11. Эн­до­плаз­ма­ти­че­ская сеть

 

Последнее изменение: Пятница, 30 Март 2018, 23:08