Физико-химическое состояние протопласта

Протопласт – это сложная коллоидная система, состоящая из жидкой дисперсионной среды, в которой находятся твердые частицы размером 0,001 ...0,1 мм, — дисперсная фаза. В протопласте дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой — крупные молекулы органических веществ или группы молекул.

Огромная поверхность коллоидных частиц создает благоприятные условия для быстрого осуществления множества реакций. Частицы в коллоидном растворе обычно имеют одноименный заряд и поэтому отталкиваются друг от друга, это удерживает их в диспергированном (рассеянном) состоянии. Каждая из частиц окружена соединенными с нею молекулами воды. Такое состояние коллоида носит название золя — системы с преобладанием дисперсионной среды, т.е. жидкое состояние.

При потере электрического заряда коллоидные частицы слипаются. Частичная потеря зарядов и воды ведет к переходу в состояние геля, в котором преобладает дисперсная фаза, т.е. полутвердое состояние.

Способность переходить из жидкого состояния золя в полутвердое состояние геля играет важную роль в существовании протопласта. Он многократно переходит из золя в гель и обратно, это одно из проявлений его живого состояния.

При повышении температуры выше критической или добавлении некоторых химических веществ, протопласт необратимо переходит в состояние геля, т. е. коагулирует (свертывается). Клетка при этом погибает.

Цитоплазма. Химический состав. Физические свойства.

Цитоплазма — обязательная часть живой клетки, где происходят все процессы клеточного обмена, кроме синтеза нуклеиновых кислот, совершающегося в ядре. Основу цитоплазмы составляет ее цитоплазматическийматрикс, или гиалоплазма.

Гиалоплазма. Бесцветная коллоидная система, которая обладает ферментативной активностью, — среда, обеспечивающая взаимодействие всех структур цитоплазмы. Гиалоплазма пронизана микротрубочками и микрофиламентами, полимеризация и распад которых обеспечивают обратимые переходы ее участков из золя в гель.

Микротрубочки

Строение: это тонкие цилиндрические структуры со строго упорядоченным расположением молекул. Длина нескольких микрометров, диаметр 25 нм. Стенки толщиной около 5 нм построены из спирально упакованных глобул белка тубулина. Способны к самосборке и распаду. Расположены около внутренней поверхности плазматической мембраны.

Функции: участвуют в формировании жгутиков, ресничек, ахроматинового веретена, во внутриклеточном транспорте.

Микрофиламенты

Строение: состоят изнитей белка актина, способны сокращаться. Они образуют сплошное сплетение под плазмалеммой и пучки из параллельно ориентированных нитей в гиалоплазме.

Функции: пучки микрофиламентов встречаются во многих клетках высших растений и, по-видимому, играют определяющую роль в токах цитоплазмы.

Совокупность микрофиламентов и микротрубочек составляет цитоскелет, который влияет на изменения формы клетки и перемещение внутриклеточных структур.

С гиалоплазмой связано неотъемлемое свойство цитоплазмы — движение, которое регулирует обмен веществ. Оно становится более энергичным при усиленной ее деятельности. Различают два основных типа движения цитоплазмы: струйчатое и вращательное.

Струйчатое движение наблюдается в более молодых клетках, где цитоплазма образует постенный слой и тяжи, пересекающие полость клетки и соединенные с цитоплазмой, окружающей ядро. Оно хорошо заметно в волосках тычиночных нитей традесканции, в волосках тыквы, крапивы.

Вращательное, или круговое, движение характерно для более старых клеток с центральной вакуолью, где цитоплазма образует лишь постенный слой. Цитоплазма движется по кругу вдоль стенки в одном направлении, увлекая ядро и хлоропласты, что делает движение более заметным. Оно осуществляется за счет микрофиламентов. Вращательное движение хорошо видно в листьях водных растений — элодеи, валлиснерии.

Скорость движения цитоплазмы незначительна — 1...2 мм/с, но под микроскопом кажется довольно большой. Она зависит от внешних условий и состояния самой клетки. Движение стимулируется повышением температуры (оптимальная температура около 40 °С), освещением, наличием кислорода, спирта или эфира. Ядовитые вещества останавливают движение цитоплазмы.