Цитоплазма. Движение цитоплазмы

Термин цитоплазма был введен в 1862 г Келликером. Она представляет собой гидрофильную коллоидную систему, по плотности напоминающую густую вязкую жидкость, близкую по консистенции к глицерину. Цитоплазма не однородна. Под электронным микроскопом в ней обнаружены многочисленные мембранные структуры в виде пузырьков и тончайших канальцев. Это субмикроскопическое строение цитоплазмы получило название эндоплазматической сети или плазматического ретикулума. Эндоплазматическая сеть впервые была обнаружена в 1945 г. Портером и Кальманом. Все структуры эндоплазматического ретикулума заполнены энхилемой, представляющей собой разбавленный раствор продуктов жизнедеятельности протопласта. Поверхность мембраны эндоплазматической сети может быть шероховатой (гранулярной) или гладкой (агранулярной). Стенки гранулярных мембран со стороны цитоплазмы усажены гранулами – рибосомами, основной функцией которых является синтез белка. Агранулярный ретикулум обычно развит слабее, чем гранулярный. Он сильно развит в клетках специализированных, содержащих большое количество эфирных масел, смол, каучука. По-видимому, агранулярный ретикулум участвует в синтезе и транспорте указанных продуктов биосинтеза.

Используя метод микрохирургии ученым удалось установить, что кроме эндоплазматического ретикулума в цитоплазме четко определяется наличие трех слоев:

1. Наружный, прилегающий к клеточной оболочке – плазмалемма – белково-липоидная мембрана. Ее толщина около 100А.

2. Внутренний, как бы выстилающий слой крупных вакуолей-тонопласт - более тонкая, но также белково-липидная мембрана.

3. Мезоплазма – матрица цитоплазмы.

Плазмалемма и тонопласт выполняют барьерную функцию, обладая полупроницаемыми свойствами. Пока клетка жива, пока не нарушена ее структура, плазмалемма, да и тонопласт не пропускают молекул крупнее молекул воды. В мертвых клетках через плазмалемму беспрепятственно могут диффундировать любые молекулы. Это свидетельствует о том, что явление плазмолиза мы можем наблюдать только у живых клеток с неповрежденной структурой цитоплазмы (рис. 2). Плазмалемма, тонопласт и весь матрикс цитоплазмы обладают эластичностью, что доказывает наличие четко выраженной структуры. Продавливая микроиглу манипулятора, мы не повреждаем мезоплазму. При прекращении надавливания (удаляя иглу) плазмалемма занимает исходное положение. Наличие структуры мезоплазмы можно легко доказать опытом с перемещением частиц металла в магнитном поле. После прекращения действия магнита частицы металла возвращаются на прежнее место.

Наличие структуры в плазме можно доказать простыми опытами со слизевиками. Тело слизевика располагают на различные фильтры (марлю, бумагу и т.д.) и без дополнительной нагрузки тело слизевика медленно протекало через препятствие, но достаточно приложить усилие и продавить его через марлю (0,5 см в диаметре), жизненные функции нарушались. Клетка способна вынести равномерное давление до 1000 атм, но одностороннего давления она не выдерживает. Нарушается структура и клетка погибает (Д.А. Сабинин).

Структурная устойчивость коллоидной системы мезоплазмы обеспечивается наличием коацерватных белковых частиц и сольватной их оболочки. Коацервация коллоидных частиц (величина коллоидной части равна 1 мкм – 500 мкм; 1 мкм = 0,001μ = 1А) – это слипание и притягивание диполей молекул воды за счет электрических зарядов концевых групп аминокислот полипептидных цепочек белков коацерватных комочков. Диполь воды (Н₂⁺<->О^-) поляризован и присоединяясь к коацерватным комочкам создает прочную сольватную оболочку вокруг них. Чем ближе диполь к белкам, тем он прочнее присоединен. Сравнительно легко могут быть отняты молекулы воды наружных слоев сольватной оболочки. В этом суть устойчивости коллоидной системы мезоплазмы и объяснение поступления воды в клетку за счет ярко выраженной гидрофильности коллоидных частиц цитоплазмы.

Таким образом, цитоплазма – коллоидная система типа геля со сложной структурой. Если ее нарушить, то в клетке начнется самопереваривание и клетка погибнет, хотя химический состав цитоплазмы не изменится. В клетке разрушается субмикроскопическая структура, необходимая для осуществления нормальной жизнедеятельности.

Химический состав цитоплазмы. Химическим составом цитоплазмы в течение всей своей творческой деятельности занимался отечественный биохимик Кизель. В его монографии отмечается, что основную массу цитоплазмы в процентном отношении занимает вода (около 85%) и 15 - 18% приходится на сухой остаток .

Основными определяющими жизнедеятельность клетки, являются белки. Их количество, как видно из таблицы 1, практически одинаково, как в животной, так и в растительной клетке, хотя по другим компонентам они существенно различаются

Таблица 1.