ცნობილია, რომ ცოცხალი არსებების უმეტესობა შედგება წყლისგან თავისუფალი ან შეკრული სახით 70 პროცენტით ან მეტით. საიდან მოდის ამდენი, სად არის ლოკალიზებული? გამოდის, რომ მის შემადგენლობაში თითოეულ უჯრედს აქვს 80%-მდე წყალი, ხოლო დანარჩენი მხოლოდ მშრალი ნივთიერების მასაზე მოდის.
და მთავარი "წყლის" სტრუქტურა მხოლოდ უჯრედის ციტოპლაზმაა. ეს არის რთული, ჰეტეროგენული, დინამიური შიდა გარემო, რომლის სტრუქტურულ თავისებურებებსა და ფუნქციებს შემდგომში გავეცნობით.
პროტოპლასტი
ეს ტერმინი გამოიყენება ნებისმიერი ევკარიოტული უმცირესი სტრუქტურის მთლიანი შიდა შინაარსის აღსანიშნავად, რომელიც გამოყოფილია პლაზმური მემბრანით მისი სხვა "კოლეგებისგან". ანუ მასში შედის ციტოპლაზმა – უჯრედის შიდა გარემო, მასში განლაგებული ორგანელები, ბირთვი ბირთვებით და გენეტიკური მასალით.
რა ორგანელები მდებარეობს ციტოპლაზმის შიგნით? ეს არის:
- რიბოზომები;
- მიტოქონდრია;
- EPS;
- გოლჯის აპარატი;
- ლიზოსომები;
- უჯრედის ჩართვა;
- ვაკუოლები (მცენარეებსა და სოკოებში);
- უჯრედის ცენტრი;
- პლასტიდები (მცენარეებში);
- ცილა და დროშები;
- მიკროფილამენტები;
- მიკროტუბულები.
ბირთვი, გამოყოფილი კარიოლემით, ნუკლეოლებითა და დნმ-ის მოლეკულებით, ასევე შეიცავს უჯრედის ციტოპლაზმას. ცენტრში ის ცხოველებშია, კედელთან უფრო ახლოს - მცენარეებში.
ამგვარად, ციტოპლაზმის სტრუქტურული თავისებურებები დიდწილად დამოკიდებული იქნება უჯრედის ტიპზე, თავად ორგანიზმზე, მის კუთვნილებაზე ცოცხალ არსებათა სამეფოში. ზოგადად, ის იკავებს მთელ თავისუფალ ადგილს შიგნით და ასრულებს უამრავ მნიშვნელოვან ფუნქციას.
მატრიცა, ან ჰიალოპლაზმა
უჯრედის ციტოპლაზმის სტრუქტურა ძირითადად შედგება მისი ნაწილებად დაყოფისგან:
- ჰიალოპლაზმა - მუდმივი თხევადი ნაწილი;
- ორგანელები;
- ჩანართები სტრუქტურის ცვლადებია.
მატრიცა, ანუ ჰიალოპლაზმა, არის მთავარი შიდა კომპონენტი, რომელიც შეიძლება იყოს ორ მდგომარეობაში - ნაცარი და გელი.
ციტოზოლი არის უჯრედის ციტოპლაზმა, რომელსაც აქვს უფრო თხევადი აგრეგატის ხასიათი. ციტოგელი იგივეა, მაგრამ უფრო მკვრივ მდგომარეობაში, ორგანული ნივთიერებების დიდი მოლეკულებით მდიდარი. ჰიალოპლაზმის ზოგადი ქიმიური შემადგენლობა და ფიზიკური თვისებები გამოიხატება შემდეგნაირად:
- უფერო, ბლანტი კოლოიდური ნივთიერება, საკმაოდ სქელი და ლორწოვანი;
- თუმცა, -ს აქვს მკაფიო დიფერენციაცია სტრუქტურული ორგანიზაციის თვალსაზრისითმობილურობის გამო, ადვილად შეუძლია მისი შეცვლა;
- შიგნიდან წარმოდგენილია ციტოჩონჩხით ან მიკროტრაბეკულური მედით, რომელიც წარმოიქმნება ცილოვანი ძაფებით (მიკროტუბულები და მიკროფილამენტები);
- ამ გისოსის ნაწილებზე მთლიანობაში უჯრედის ყველა სტრუქტურული ნაწილია განლაგებული და მიკროტუბულების, გოლჯის აპარატისა და ER-ის გამო, მათ შორის შეტყობინება ხდება ჰიალოპლაზმის მეშვეობით.
ამგვარად, ჰიალოპლაზმა არის მნიშვნელოვანი ნაწილი, რომელიც უზრუნველყოფს უჯრედში ციტოპლაზმის მრავალ ფუნქციას.
ციტოპლაზმის შემადგენლობა
თუ ვსაუბრობთ ქიმიურ შემადგენლობაზე, მაშინ ციტოპლაზმაში წყლის წილი დაახლოებით 70%-ს შეადგენს. ეს არის საშუალო მნიშვნელობა, რადგან ზოგიერთ მცენარეს აქვს უჯრედები, რომლებშიც 90-95% წყალია. მშრალი ნივთიერება წარმოდგენილია:
- ცილები;
- ნახშირწყლები;
- ფოსფოლიპიდები;
- ქოლესტერინი და სხვა აზოტის შემცველი ორგანული ნაერთები;
- ელექტროლიტები (მინერალური მარილები);
- ჩანართები გლიკოგენის წვეთების (ცხოველთა უჯრედებში) და სხვა ნივთიერებების სახით.
საშუალების ზოგადი ქიმიური რეაქცია არის ტუტე ან ოდნავ ტუტე. თუ გავითვალისწინებთ, თუ როგორ მდებარეობს უჯრედის ციტოპლაზმა, მაშინ ასეთი თვისება უნდა აღინიშნოს. ნაწილი გროვდება კიდეზე, პლაზმალემის მიდამოში და ეწოდება ექტოპლაზმა. მეორე ნაწილი ორიენტირებულია კარიოლემასთან უფრო ახლოს, რომელსაც ენდოპლაზმა ეწოდება.
უჯრედის ციტოპლაზმის აგებულებას განსაზღვრავს სპეციალური სტრუქტურები - მიკროტუბულები და მიკროფილამენტები, ამიტომ მათ უფრო დეტალურად განვიხილავთ.
მიკროტუბულები
Hollowმცირე წაგრძელებული ნაწილაკები რამდენიმე მიკრომეტრამდე ზომის. დიამეტრი - 6-დან 25 ნმ-მდე. ძალიან მწირი ინდიკატორების გამო, ამ სტრუქტურების სრული და ტევადი შესწავლა ჯერ არ არის შესაძლებელი, თუმცა ვარაუდობენ, რომ მათი კედლები შედგება ცილოვანი ნივთიერების ტუბულინისაგან. ამ ნაერთს აქვს ჯაჭვის ხვეული მოლეკულა.
ციტოპლაზმის ზოგიერთი ფუნქცია უჯრედში შესრულებულია სწორედ მიკროტუბულების არსებობის გამო. ასე, მაგალითად, ისინი მონაწილეობენ სოკოების და მცენარეების, ზოგიერთი ბაქტერიის უჯრედის კედლების აგებაში. ცხოველურ უჯრედებში ისინი გაცილებით ნაკლებია. ასევე, სწორედ ეს სტრუქტურები ახორციელებენ ორგანელების მოძრაობას ციტოპლაზმაში.
მიკროტუბულები თავისთავად არასტაბილურია, შეუძლიათ სწრაფად დაშლა და ხელახლა წარმოქმნას, დროდადრო განახლდეს.
მიკროფილამენტები
ციტოპლაზმის საკმარისად მნიშვნელოვანი ელემენტები. ისინი წარმოადგენენ აქტინის (გლობულური პროტეინის) გრძელ ძაფებს, რომლებიც ერთმანეთში გადახლართული ქმნიან საერთო ქსელს - ციტოჩონჩხს. სხვა სახელია მიკროტრაბეკულური გისოსი. ეს არის ციტოპლაზმის ერთგვარი სტრუქტურული მახასიათებლები. მართლაც, სწორედ ასეთი ციტოჩონჩხის წყალობით იკავებს ყველა ორგანელას, მათ შეუძლიათ უსაფრთხოდ დაუკავშირდნენ ერთმანეთს, მათში გადიან ნივთიერებები და მოლეკულები და მიმდინარეობს მეტაბოლიზმი.
თუმცა ცნობილია, რომ ციტოპლაზმა არის უჯრედის შიდა გარემო, რომელსაც ხშირად შეუძლია შეცვალოს მისი ფიზიკური მონაცემები: გახდეს უფრო თხევადი ან ბლანტი, შეცვალოს მისი სტრუქტურა (სოლიდან გელზე გადასვლა და პირიქით). ამ მხრივ, მიკროფილამენტები არის დინამიური, ლაბილური ნაწილი, რომელსაც შეუძლიასწრაფად აღადგინეთ, შეიცვლება, იშლება და კვლავ ჩამოყალიბდება.
პლაზმური მემბრანები
კარგად განვითარებული და ნორმალურად მოქმედი მრავალრიცხოვანი მემბრანული სტრუქტურების არსებობა მნიშვნელოვანია უჯრედისთვის, რაც ასევე წარმოადგენს ციტოპლაზმის ერთგვარ სტრუქტურულ მახასიათებლებს. ყოველივე ამის შემდეგ, პლაზმური მემბრანის ბარიერების მეშვეობით ხდება მოლეკულების, საკვები ნივთიერებების და მეტაბოლური პროდუქტების, სუნთქვის პროცესებისთვის განკუთვნილი აირები და ა.შ. ამიტომ ორგანელების უმეტესობას აქვს ეს სტრუქტურა.
ისინი, როგორც ქსელი, განლაგებულია ციტოპლაზმაში და ზღუდავს მათი მასპინძლების შიდა შიგთავსს ერთმანეთისგან, გარემოდან. დაიცავით და დაიცავით არასასურველი ნივთიერებებისა და მავნე ბაქტერიებისგან.
მათი უმრავლესობის სტრუქტურა მსგავსია - სითხე-მოზაიკის მოდელი, რომელიც განიხილავს თითოეულ პლაზმალემას, როგორც ლიპიდების ბიოფენას, შეღწევას სხვადასხვა ცილის მოლეკულებით.
ვინაიდან უჯრედში ციტოპლაზმის ფუნქციები, უპირველეს ყოვლისა, არის სატრანსპორტო შეტყობინება მის ყველა ნაწილს შორის, მემბრანების არსებობა ორგანელების უმეტესობაში ჰიალოპლაზმის ერთ-ერთი სტრუქტურული ნაწილია. კომპლექსში, ისინი ერთად ასრულებენ საერთო დავალებებს უჯრედის სიცოცხლის უზრუნველსაყოფად.
რიბოსომა
პატარა (20 ნმ-მდე) მომრგვალებული სტრუქტურები, რომელიც შედგება ორი ნახევრისგან - ქვედანაყოფი. ეს ნახევრები შეიძლება არსებობდეს როგორც ერთად, ისე ცალკე გარკვეული დროის განმავლობაში. შემადგენლობის საფუძველი: rRNA (რიბოსომური რიბონუკლეინის მჟავა) და ცილა. რიბოზომების ძირითადი ლოკალიზაცია უჯრედში:
- ბირთვი და ნუკლეოლი სადაცთავად ქვედანაყოფების ფორმირება დნმ-ის მოლეკულაზე;
- ციტოპლაზმა - რიბოსომები აქ საბოლოოდ წარმოიქმნება ერთ სტრუქტურად, აერთიანებს ნახევრებს;
- ბირთვისა და ენდოპლაზმური ბადის მემბრანები - რიბოსომები მათზე ასინთეზირებენ ცილას და დაუყოვნებლივ აგზავნიან მას ორგანელებში;
- მცენარის უჯრედების მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები ასინთეზირებენ საკუთარ რიბოზომებს ორგანიზმში და იყენებენ წარმოებულ ცილებს, ანუ ამ მხრივ ისინი დამოუკიდებლად არსებობენ.
ამ სტრუქტურების ფუნქციებია ცილის მაკრომოლეკულების სინთეზი და შეკრება, რომლებიც იხარჯება უჯრედის სასიცოცხლო აქტივობაზე.
ენდოპლაზმური რეტიკულუმი და გოლჯის აპარატი
მილაკების, მილაკებისა და ვეზიკულების მრავალრიცხოვან ქსელს, რომლებიც ქმნიან გამტარ სისტემას უჯრედის შიგნით და განლაგებულია მთელ ციტოპლაზმაში, ეწოდება ენდოპლაზმური რეტიკულუმი ან რეტიკულუმი. მისი ფუნქცია შეესაბამება სტრუქტურას - უზრუნველყოფს ორგანელების ერთმანეთთან დაკავშირებას და მკვებავი მოლეკულების ორგანოელებში ტრანსპორტირებას.
გოლჯის კომპლექსი, ანუ აპარატი, ასრულებს სპეციალური ღრუების სისტემაში საჭირო ნივთიერებების (ნახშირწყლები, ცხიმები, ცილები) დაგროვების ფუნქციას. ისინი შემოიფარგლება ციტოპლაზმიდან მემბრანებით. ასევე, სწორედ ეს ორგანოიდია ცხიმებისა და ნახშირწყლების სინთეზის ადგილი.
პეროქსიზომები და ლიზოსომები
ლიზოსომა არის პატარა, მომრგვალებული სტრუქტურები, რომლებიც ჰგავს სითხით სავსე ვეზიკულებს. ისინი ძალიან მრავალრიცხოვანია და განაწილებულია ციტოპლაზმაში, სადაც ისინი თავისუფლად მოძრაობენ უჯრედში. მათი მთავარი ამოცანაა უცხო ნაწილაკების დაშლა,ანუ „მტრების“აღმოფხვრა უჯრედული სტრუქტურების, ბაქტერიების და სხვა მოლეკულების მკვდარი მონაკვეთების სახით.
თხევადი შემცველობა გაჯერებულია ფერმენტებით, ამიტომ ლიზოსომები მონაწილეობენ მაკრომოლეკულების მონომერულ ერთეულებამდე დაშლაში.
პეროქსიზომები არის პატარა ოვალური ან მრგვალი ორგანელები ერთი მემბრანით. ივსება თხევადი შემცველობით, მათ შორის დიდი რაოდენობით სხვადასხვა ფერმენტები. ისინი ჟანგბადის ერთ-ერთი მთავარი მომხმარებელია. ისინი ასრულებენ თავიანთ ფუნქციებს უჯრედის ტიპის მიხედვით, რომელშიც ისინი მდებარეობს. მიელინის სინთეზი შესაძლებელია ნერვული ბოჭკოების გარსისთვის და მათ ასევე შეუძლიათ ტოქსიკური ნივთიერებებისა და სხვადასხვა მოლეკულების დაჟანგვა და განეიტრალება.
მიტოქონდრია
ამ სტრუქტურებს ტყუილად არ უწოდებენ უჯრედის ენერგეტიკულ სადგურებს. ყოველივე ამის შემდეგ, სწორედ მათში ხდება ენერგიის მთავარი მატარებლების ფორმირება - ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავის მოლეკულები, ან ATP. გარეგნულად ისინი ლობიოს წააგავს. მემბრანა, რომელიც გამოყოფს მიტოქონდრიას ციტოპლაზმისგან, ორმაგია. შიდა სტრუქტურა ძალიან იკეცება, რათა გაზარდოს ზედაპირის ფართობი ATP სინთეზისთვის. ნაკეცებს კრისტას უწოდებენ, ისინი შეიცავს უამრავ სხვადასხვა ფერმენტს სინთეზის პროცესების კატალიზებისთვის.
მიტოქონდრიების უმეტესობას აქვს კუნთოვანი უჯრედები ცხოველებში და ადამიანებში, რადგან ისინი საჭიროებენ მაღალ შემცველობას და ენერგიის მოხმარებას.
ციკლის ფენომენი
ციტოპლაზმის მოძრაობას უჯრედში ეწოდება ციკლოზი. იგი შედგება რამდენიმე ტიპისგან:
- ოსცილაციური;
- მბრუნავი, ან წრიული;
- ზოლიანი.
ნებისმიერი მოძრაობა აუცილებელია ციტოპლაზმის რიგი მნიშვნელოვანი ფუნქციების უზრუნველსაყოფად: ორგანელების სრული მოძრაობა ჰიალოპლაზმის შიგნით, საკვები ნივთიერებების, გაზების, ენერგიის ერთგვაროვანი გაცვლა და მეტაბოლიტების მოცილება..
ციკლოზი გვხვდება როგორც მცენარეულ, ასევე ცხოველურ უჯრედებში, გამონაკლისის გარეშე. თუ ის შეჩერდება, მაშინ სხეული კვდება. მაშასადამე, ეს პროცესი არსებების სასიცოცხლო აქტივობის მაჩვენებელიცაა.
ამგვარად, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ცხოველური უჯრედის, მცენარეული უჯრედის, ნებისმიერი ევკარიოტული უჯრედის ციტოპლაზმა არის ძალიან დინამიური, ცოცხალი სტრუქტურა.
სხვაობა ცხოველთა და მცენარეთა უჯრედების ციტოპლაზმას შორის
სინამდვილეში, რამდენიმე განსხვავებაა. შენობის გენერალური გეგმა, შესრულებული ფუნქციები სრულიად მსგავსია. თუმცა, ჯერ კიდევ არის გარკვეული შეუსაბამობები. ასე მაგალითად:
- მცენარის უჯრედების ციტოპლაზმა შეიცავს უფრო მეტ მიკროტუბულებს, რომლებიც მონაწილეობენ მათი უჯრედის კედლების ფორმირებაში, ვიდრე მიკროფილამენტები. ცხოველები პირიქით აკეთებენ.
- მცენარის ციტოპლაზმაში უჯრედული ჩანართები არის სახამებლის მარცვლები, ხოლო ცხოველებში ისინი გლიკოგენის წვეთებია.
- მცენარის უჯრედს ახასიათებს ორგანელების არსებობა, რომლებიც არ გვხვდება ცხოველებში. ეს არის პლასტიდები, ვაკუოლი და უჯრედის კედელი.
სხვა თვალსაზრისით, ორივე სტრუქტურა იდენტურია ციტოპლაზმის შემადგენლობითა და აგებულებით. გარკვეული ელემენტარული ბმულების რაოდენობა შეიძლება განსხვავდებოდეს, მაგრამ მათი ყოფნა სავალდებულოა. ამრიგად, უჯრედში ციტოპლაზმის მნიშვნელობა როგორცმცენარეები და ცხოველები ერთნაირად შესანიშნავია.
ციტოპლაზმის როლი უჯრედში
ციტოპლაზმის მნიშვნელობა უჯრედში დიდია, თუ არ ვიტყვით, რომ ის გადამწყვეტია. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს არის საფუძველი, რომელშიც ყველა სასიცოცხლო სტრუქტურა მდებარეობს, ამიტომ ძნელია მისი როლის გადაჭარბება. ჩვენ შეგვიძლია ჩამოვაყალიბოთ რამდენიმე ძირითადი პუნქტი, რომელიც ამ აზრს ამჟღავნებს.
- ეს არის ის, რომელიც აერთიანებს უჯრედის ყველა შემადგენელ ნაწილს ერთ კომპლექსურ ერთიან სისტემაში, რომელიც ახორციელებს ცხოვრების პროცესებს შეუფერხებლად და ერთობლივად.
- წყლის გამო, უჯრედში არსებული ციტოპლაზმა მოქმედებს როგორც საშუალება მრავალი რთული ბიოქიმიური ურთიერთქმედებისა და ნივთიერებების ფიზიოლოგიური ტრანსფორმაციისთვის (გლიკოლიზი, კვება, გაზის გაცვლა).
- ეს არის უჯრედის ყველა ორგანელის არსებობის მთავარი "ტევადობა".
- მიკროფილამენტებისა და მილაკების გამოყენებით, ის ქმნის ციტოჩონჩხს, აკავშირებს ორგანელებს და აძლევს მათ გადაადგილების საშუალებას.
- ციტოპლაზმაში არის კონცენტრირებული მთელი რიგი ბიოლოგიური კატალიზატორები - ფერმენტები, რომელთა გარეშეც არ ხდება ბიოქიმიური რეაქცია.
შეჯამებისას შემდეგი უნდა ვთქვა. ციტოპლაზმის როლი უჯრედში პრაქტიკულად მთავარია, რადგან ის არის ყველა პროცესის საფუძველი, სიცოცხლის გარემო და რეაქციის სუბსტრატი.
