Как мы уже знаем, ядро контролирует все процессы клеточной жизни. Эти процессы сложны и разнообразны: клетка должна поддерживать свою форму, получать вещества извне для пластического и энергетического обмена, синтезировать органические вещества.
Каждая клетка - это сложнейшая биохимическая фабрика, во много раз более совершенная, чем любой механизм или завод, построенный руками человека. Все эти многочисленные биохимические реакции происходят в цитоплазме и органеллах клетки.
Цитоплазма
Цитоплазма или внутриклеточная жидкость - это жидкость внутри клеток. У эукариот матрикс цитоплазмы отделен клеточными мембранами от содержимого органоидов, таких как матрикс лизосома. Помимо плазматической мембраны и ядра, содержимое клетки называется цитоплазмой.
Цитоплазма состоит из основного водянистого вещества и различных органелл, находящихся в ней. Основное вещество цитоплазмы называется гиалоплазмой или цитозолем и представляет собой густой бесцветный коллоидный раствор, состоящий из воды, содержание которой колеблется от 70% до 90%.
Гиалоплазма содержит небольшие органические молекулы и биополимеры, а также различные неорганические соединения.
Гиалоплазма является не только местом хранения биомолекул, но и местом, где происходят метаболические процессы в клетке - биосинтез белка, через который происходит взаимодействие между ядром и органоидами. Цитоплазма постоянно движется внутри клетки, что хорошо видно по движению органелл. Современный микроскоп выявил тонкую структуру цитоплазмы.
Цитоплазма эукариотических клеток переплетена трехмерной сетью белковых филаментов, называемых цитоскелетом. Она 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 состоят из особым образом свернутых нитей белка тубулина. Сборка микротрубочек из тубулина происходит в центре клетки. Микротрубочки являются жесткими и образуют опору цитоскелета. Они часто расположены так, чтобы противодействовать расширению и сжатию клетки. Помимо механической функции, микротрубочки обладают транспортной функцией и участвуют в переносе различных веществ в цитоплазме.
Они являются основным белковым компонентом аксонов и дендритов. Аксон имеет канальцы по всей своей длине, которые поддерживают структуру аксона и обеспечивают транспорт веществ вдоль аксона.
Клетки животных, у которых нарушена микротубулярная система, имеют сферическую форму. В растительных клетках расположение микротрубочек соответствует расположению целлюлозных волокон, заложенных в конструкции клеточной стенки, поэтому они косвенно определяют форму клетки.
Микрофиламенты (МФ) - это нити, состоящие из глобулярных белковых молекул актина и присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток. Микрофиламенты образуют сплетения или пучки.
Микрофиламенты чаще всего встречаются вблизи плазматической мембраны. Они способны изменять свою форму, что важно для таких процессов, как фагоцитоз и пиноцитоз.
Промежуточные филаменты (ПФ) - это нитевидные структуры, состоящие из специфических белков, которые являются одним из трех основных компонентов цитоскелета эукариотических клеток. Средний диаметр промежуточных филаментов составляет около 10 нм - меньше, чем диаметр микротрубочек (около 25 нм), но больше, чем диаметр актиновых микрофиламентов (5-9 нм). Они играют роль в движении и участвуют в формировании цитоскелета.
Мы видим, что цитоплазма изобилует компонентами цитоскелета, основными функциями которых являются
- механический каркас клетки, поддерживающий ее форму;
- двигатель движения клетки, поскольку компоненты цитоскелета определяют деление клетки, движение органелл внутри клетки и движение цитоплазмы;
- транспорт органелл и клеточных комплексов внутри клетки.
Клеточный центр
Клеточный центр или центросома находится в цитоплазме рядом с ядром. Формируются две центриоли - цилиндры, расположенные перпендикулярно друг другу.
Диаметр каждой центриоли составляет 150-250 нм, а длина - 300-500 нм. Стенка каждой центриоли состоит из девяти комплексов микротрубочек, а каждый комплекс (или триплет) в свою очередь состоит из трех микротрубочек. Центриольные триплеты соединены друг с другом рядом пучков. Основным белком, из которого состоят центриоли, является тубулин.
Центриоли необходимы для формирования базальных тел ресничек и жгутиков. Центриоли дублируются перед делением клетки. Во время деления клетки они попарно расходятся к противоположным полюсам клетки и участвуют в формировании веретена деления.
Рибосомы
Каждая рибосома состоит из двух неравных по размеру частиц - маленькой и большой. В одной клетке насчитывается много тысяч рибосом, которые находятся либо на мембранах гранулярного эндоплазматического ретикулума, либо свободно в цитоплазме. Рибосомы состоят из белков и РНК. Функция рибосом - синтез белка. Синтез белка - это сложный процесс, который осуществляется не одной рибосомой, а целой группой.
