Структура, функции и роль клеточной мембраны

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности

Органоиды — относительно обособленные компоненты, обладающие специфическими функциями и особенностями строения. Основная часть генетического материала эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Центральный органоид в одиночку не в состоянии обеспечить реализацию наследственной информации. Принимают участие цитоплазма и рибосомы. Они расположены в основном на шероховатой эндоплазматической сети.

Синтезированные белки транспортируются в комплекс Гольджи, после преобразований — в те части клетки, где они нужны. Благодаря лизосомам клетки не превращаются в «свалки отходов».

Митохондрии вырабатывают энергию, необходимую для осуществления процессов в клетке. Хлоропласты у растений служат для получения исходного материала, участвующего в энергетических превращениях.

Условно все органоиды клетки делят на три группы по характеру выполняемых функций. Митохондрии и хлоропласты осуществляют превращения энергии. Рибосомы, их скопления осуществляют синтез белков. Другие образования принимают участие в синтезе и обмене веществ.

Несмотря на существующие различия, все части клетки тесно взаимодействуют. Органоиды взаимосвязаны не только в пространстве, но и химически. Связывает все части клетки цитоплазма, в ней же происходят многочисленные реакции. В результате формируется единая структурная и функциональная система.

Строение растительной клетки

Рис.1 Растительная клетка

Отличие клеточного строения растений от животных — наличие стенки, состоящей из целлюлозы, пектина, лигнина.

Под прочной оболочкой находится плазматическая мембрана, имеющей типичное строение. Есть поры, через которые осуществляется связь между соседними клетками посредством плазмодесм, цитоплазматических мостиков. Нет центриолей, характерных для животных.

Важное отличие растительных организмов — наличие пластид. Крупные хлоропласты придают частям растений зеленый цвет

Фотосинтез в зеленых пластидах — процесс автотрофного питания. Растения создают органическое вещество из воды и углекислого газа при участии солнечного света.

Оранжевая и желтая окраска обусловлена присутствием других типов пластид, красная и синяя — возникает благодаря антоцианам. Лейкопласты и хромопласты специализируются на хранении веществ.

Крупная центральная вакуоль в растительной клетке заполнена клеточным соком. Органоиду принадлежит ведущая роль в поддержании тургора, хранении полезных веществ и разрушении старых белков, отживших свое органоидов.

Строение животной клетки

Это типичные эукариотические клетки. Под плазматической мембраной находятся цитоплазма и органоиды. Клеточной стенки нет. ДНК локализована в ядре и митохондриях.

Рис.2 Животная клетка

Вакуоли в клетках животных выполняют пищеварительные и сократительные функции. Центриоли состоят из пучков микротрубочек, принимающих участие в процессе деления. В качестве органелл движения могут присутствовать реснички и жгутики. Они важны для перемещения одноклеточных животных. В организме многоклеточных создают движение жидкостей или молекул твердых веществ вдоль неподвижных клеток.

Клетка — мельчайшая единица строения многоклеточных организмов. У одноклеточных это и есть тело. Любая клетка представляет собой сложную биохимическую систему. Части или органоиды действуют как единое целое, обеспечивают жизнедеятельность, а при размножении — передачу наследственных признаков.

_{Рис. 1: https://image.shutterstock.com/image-vector/vector-plant-cell-anatomy-diagram-600w-543156751.jpg}
_{Рис. 2: wikimedia.org}

Смотри также:

Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ, входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке и организме человека
Обмен веществ и превращения энергии – свойства живых организмов. Энергетический обмен и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание.
Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле

Митохондрии

Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

функции

Все процессы, происходящие в клетке, связаны с протоплазмой через различные ее компоненты..

Плазматическая мембрана является селективным структурным барьером, который контролирует отношения между клеткой и окружающей ее средой. Липиды препятствуют прохождению гидрофильных веществ. Белки контролируют вещества, которые могут проникать через мембрану, регулируя вход и выход их в клетку.

В цитозоле происходит несколько химических реакций, таких как гликолиз. Это непосредственно влияет на изменение клеточной вязкости, амебоидного движения и циклов. Кроме того, это имеет большое значение в формировании митотического веретена во время деления клеток..

В цитоскелете микрофиламенты связаны с клеточным сокращением и движением. В то время как микротрубочки вмешиваются в клеточный транспорт и способствуют формированию клетки. Они также участвуют в формировании центриолей, ресничек и жгутиков..

Внутриклеточный транспорт, а также трансформация, сборка и секреция веществ являются обязанностью эндоплазматического ретикулума и диктиосом..

Процессы трансформации и накопления энергии происходят в фотосинтезирующих организмах, имеющих хлоропласты. Получение АТФ через клеточное дыхание происходит в митохондриях.

Физиологические свойства

Три физиологические свойства, связанные с протоплазмой были описаны. Это обмен веществ, размножение и раздражительность.

Все метаболические процессы клетки происходят в протоплазме. Некоторые процессы являются анаболическими и связаны с синтезом протоплазмы. Другие являются катаболическими и вмешиваются в их распад. Метаболизм включает такие процессы, как пищеварение, дыхание, всасывание и выведение..

Все процессы, связанные с размножением путем деления клеток, а также кодирование для синтеза белков, необходимых для всех клеточных реакций, происходят в ядре клетки, содержащейся в протоплазме..

Раздражительность — это реакция протоплазмы на внешний раздражитель. Это может вызвать физиологический ответ, который позволяет клетке адаптироваться к окружающей ее среде..

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Строение клеточной мембраны

В основе строения клеточной (биологической) мембраны лежит двойной слой липидов (жиров). Формирование такого слоя связано с особенностями их молекул. Липиды не растворяются в воде, а по-своему в ней конденсируются. Одна часть отдельно взятой молекулы липида представляет собой полярную головку (она притягивается водой, т. е. гидрофильна), а другая — пару длинных неполярных хвостов (эта часть молекулы отталкивается от воды, т. е. гидрофобна). Такое строение молекул заставляет их «прятать» хвосты от воды и поворачивать к воде свои полярные головки.

В результате образуется двойной липидный слой, в котором неполярные хвосты находятся внутри (обращены друг к другу), а полярные головки обращены наружу (к внешней среде и цитоплазме). Поверхность такой мембраны гидрофильна, а внутри она гидрофобна.

В клеточных мембранах среди липидов преобладают фосфолипиды (относятся к сложным липидам). Их головки содержат остаток фосфорной кислоты. Кроме фосфолипидов есть гликолипиды (липиды + углеводы) и холестерол (относится к стеролам). Последний придает мембране жесткость, размещаясь в ее толще между хвостами остальных липидов (холестерол полностью гидрофобный).

За счет электростатического взаимодействия, к заряженным головкам липидов присоединяются некоторые молекулы белков, которые становятся поверхностными мембранными белками. Другие белки взаимодействуют с неполярными хвостами, частично погружаются в двойной слой или пронизывают его насквозь.

Таким образом, клеточная мембрана состоит из двойного слоя липидов, поверхностных (периферических), погруженных (полуинтегральных) и пронизывающих (интегральных) белков. Кроме того, некоторые белки и липиды с внешней стороны мембраны связаны с углеводными цепями.

Это жидкостно-мозаичная модель строения мембраны была выдвинута в 70-х годах XX века. До этого предполагалась бутербродная модель строения, согласно которой липидный бислой находится внутри, а с внутренней и наружной стороны мембрана покрыта сплошными слоями поверхностных белков. Однако накопление экспериментальных данных опровергло эту гипотезу.

Толщина мембран у разных клеток составляет около 8 нм. Мембраны (даже разные стороны одной) отличаются между собой по процентному соотношению различных видов липидов, белков, ферментативной активности и др. Какие-то мембраны более жидкие и более проницаемые, другие более плотные.

Разрывы клеточной мембраны легко сливаются из-за физико-химических особенностей липидного бислоя. В плоскости мембраны липиды и белки (если только они не закреплены цитоскелетом) перемещаются.

Жидкостно-мозаичная модель

Жидкостно-мозаичная модель подразумевает состав плазматической мембраны из двух рядов фосфолипидов с множественными
включениями белков. Находящиеся на внутренней и внешней поверхности называются периферическими протеинами,
расположенные внутри слоя — интегральные протеины. Иногда к белкам и жирам присоединяются углеводы, которые в сумме
образуют гликопротеины и гликолипиды соответственно.

Изображение 1. Жидкостно-мозаичная модель плазматической мембраны. Белок-носитель
захватывает элемент из внешней среды. Белки-каналы пропускают внутрь клетки определённые вещества. Фосфолипиды
создают устойчивый барьер между внутренней средой клетки и внешней средой

Некоторые мембраны включают в себя молекулы холестерина. Небольшое количество у мембран митохондрий, в то время
как некоторые мембраны на половину состоят из холестерина. Холестерин обеспечивает большую изменчивость и прочность
фосфолипидного слоя, но уменьшает количество проходящих жидкостей растворимых в воде.

Большое количество белков в фосфолипидном слое образует протеиновую мозайку. Некоторые из пограничных белков
участвуют в перемещении веществ через мембрану, поэтому носят название транспортных белков. Транспортные белки
бывают двух типов — протеиновые каналы, образующие поры, и белки-носители, переносящие вещества через
мембрану.

Все мембраны клетки, включая мембраны органел, таких как ядро, ретикулы, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы и
хлоропласты, обладают одинаковой базовой структурой, изменяется только количество жиров, белков и углеводов.

Цитоплазма

Вопрос 1.Цитоплазма — одна из составных частей клетки. Она представляет собой внеядерную часть протоплазмы клеток живых организмов и является рабочим аппаратом клетки, в котором протекают основные метаболические процессы. В ней находится целый ряд оформленых структур, имеющих закономерные особенности строения и поведения в разные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур несет определенную функцию. Отсюда возникло сопоставление их с органами целого организма, в связи с чем они получи¬ли название органоиды, или органеллы. Есть органоиды, свойственные всем клеткам, — это митохондрии, клеточный центр, аппарат Гольджи, рибосомы, эндоплазматическая сеть, лизосомы, и есть органоиды, свойственные только определенным типам клеток: миофибриллы, реснички и ряд других. Органоиды — жизненно важные составные части клетки, постоянно присутствующие в ней. В цитоплазме откладываются различные вещества — включения.

Вопрос 2.
Органоидами называют постоянно присутствующие в цитоплазме, специализированные для выполнения определенных функций структуры. По структуре выделяют мембранные и немембранные органоиды клетки.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Растительная клетка и ее строение

Клетка — структурная единица живого организма. Как функциональная единица она обладает всеми свойствами живого: дышит, питается, ей свойствен обмен веществ, выделение, раздражимость, деление и самовоспроизведение себе подобных. Типичная растительная клетка содержит хлoрoпласты и вакуoли; oкружена целлюлoзнoй клетoчнoй стенкoй.

Хлоропласты — двумембранные пластиды зелёного цвета (наличие пигмента хлорофилла). Отвечают за процесс фотосинтеза. Кроме хлоропластов, в растительной клетке имеются жёлто-оранжевые или красные пластиды (хромопласты) и бесцветные пластиды (лейкопласты).

Вакуоль — полость, занимающая 70—90 % общего объёма взрослой клетки, отделённая от цитоплазмы мембраной (тонопластом). Для рaстительных клеток хaрaктерно нaличие вaкуоли с клеточным соком, в котором рaстворены соли, сaхaрa, оргaнические кислоты. Вaкуоль регулирует тургор клетки (внутреннее давление).

Цитоплазма — внутренняя среда клетки, бесцветное вязкое образование, находящееся в постоянном движении. Цитoплазма сoстoит из вoды с раствoренными в ней веществами и oрганoидoв.

Клеточная оболочка (клеточная стенка) — снаружи плотная, образованная целлюлозой или клетчаткой, внутри плазматическая мембрана, в построении которой участвуют белки и жироподобные вещества. Ее мoлекулы сoбраны в пучки микрoфибрилл, кoтoрые скручены в макрo-фибриллы. Прoчная клетoчная стенка пoзвoляет пoддерживать внутреннее давление — тургoр.

Ядро — носитель признаков и свойств клетки и всего организма. Ядро отделено от цитоплазмы двухслойной мембраной. В ядре находятся хромосомы и ядрышки. Число хромосом для вида постоянно. Ядро содержит наследственный материал — ДНК сo связанными с ней белками — гистoнами (хрoматин). Ядро заполнено ядерным соком (кариоплазмой). Ядрo кoнтрoлирует жизнедеятельнoсть клетки. Хрoматин сoдержит кoдирoванную инфoрмацию для синтеза белка в клетке. Вo время деления наследственный материал представлен хрoмoсoмами.

Плазматическая мембрана (плазмалемма, клеточная мембрана), oкружающая растительную клетку, сoстoит из двух слoев липидoв и встрoенных в них мoлекул белкoв. Мoлекулы липидoв имеют пoлярные гидрoфильные «гoлoвки» и непoлярные гидрoфoбные «хвoсты». Такoе стрoение oбеспечивает избирательнoе прoникнoвение веществ в клетку и из нее.

Лизосомы — мембранные тельца, содержащие ферменты внутриклеточного пищеварения. Переваривают вещества, избыточные органеллы (аутофагия) или целые клетки (аутолиз).

Тело высшего растения образовано клетками, которые отличаются друг от друга строением и функцией. Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие свойственную им функцию, образуют ткань.

Жизнедеятельность клетки

1. Движение цитоплазмы осуществляется непрерывно и способствует перемещению питательных веществ и воздуха внутри клетки.
2. Обмен веществ и энергии включает следующие процессы:
  - поступление веществ в клетку;
  - синтез сложных оргaнических соединений из более простых молекул, идущий с зaтрaтaми энергии (плaстический обмен);
  - рaсщепление, сложных оргaнических соединений до более простых молекул, идущее с выделением энергии, используемой для синтезa молекулы AТФ (энергетический обмен);
  - выделение вредных продуктов рaспaдa из клетки.
3. Размножение клеток делением.
4. Рост клеток — увеличение клеток до размеров материнской клетки.
5. Развитие клеток — возрастные изменения структуры и физиологии клетки.

Схема. Типичная растительная клетка.

Нажмите на картинку для увеличения!

Это конспект по теме «Растительная клетка и ее строение». Выберите дальнейшие действия:

Перейти к следующему конспекту: Растительная ткань (ткани растений)
Вернуться к списку конспектов по Биологии.
Проверить знания по Биологии за 6 класс.

Везикулы

Помимо активного и пассивного транспорта, клеточная мембрана также обеспечивает поглощение крупных частиц, жидких и
твёрдых, этот процес называется эндоцитоз. Поглощение твёрдых частиц называется фагоцитоз, жидких частиц —
пиноцитоз. Клетка окружает плазматической мембраной часть среды, таким образом создавая внутри своего тела полость,
которая носит название везикула. Похожим образом происходит экзоцитоз: из аппарата Гольджи выходит везикула,
и при соприкосновении с плазматической мембраной, становится её частью, освобождая содержимое во внешнюю среду.
В процессе экзоцитоза высвобождаются отходы жизнедеятельности клетки, либо секрецируемое клеткой вещество, например,
гормоны.

компоненты

Протоплазма состоит из плазматической мембраны, цитоплазмы и нуклеоплазмы. Однако в настоящее время, благодаря достижениям электронной микроскопии, известно, что клеточная структура еще более сложна.

Существует также большое количество субклеточных компартментов и структурно очень сложное клеточное содержимое. Помимо органелл, которые включены сюда как часть цитоплазмы.

Плазменная мембрана

Плазматическая мембрана или плазмалемма состоит примерно из 60% белков и 40% липидов. Его структурное расположение объясняется моделью жидкостной мозаики. В этой мембране представлен бислой фосфолипидов, в которые встраиваются белки.

Считается, что все клеточные мембраны имеют одинаковую структуру. Тем не менее, плазмалемма является самой толстой мембраной в клетке.

Плазмалемма не наблюдается с помощью оптического микроскопа. Только в конце 50-х годов двадцатого века его структура могла быть детализирована.

цитоплазма

Цитоплазма определяется как весь материал клетки, находящийся внутри плазмалеммы, за исключением ядра. Все органеллы включены в цитоплазму (клеточные структуры с определенной формой и функцией). Также вещество, в которое погружены различные клеточные компоненты.

цитозоль

Цитозоль является жидкой фазой цитоплазмы. Это почти жидкий гель, содержащий более 20% белков клетки. Большинство из них являются ферментами.

цитоскелет

Цитоскелет представляет собой белковый каркас, который образует клеточный каркас. Он образован микрофиламентами и микротрубочками. Микрофиламенты в основном состоят из актина, хотя есть и другие белки.

Эти нити имеют разный химический состав в разных типах клеток. Микротрубочки представляют собой трубчатые структуры, образованные в основном из тубулина..

органеллы

Органеллы — это клеточные структуры, которые выполняют определенную функцию. Каждый из них ограничен мембранами. Некоторые органеллы имеют только одну мембрану (вакуоль, диктиосомы), а другие ограничены двумя мембранами (митохондрии, хлоропласты).

Мембраны органелл имеют ту же структуру, что и плазмалемма. Они тоньше, а их химический состав различается в зависимости от выполняемой ими функции..

Внутри органелл происходят различные химические реакции, катализируемые специфическими ферментами. С другой стороны, они способны двигаться в водной фазе цитоплазмы.

В органеллах происходят различные реакции, имеющие большое значение для функционирования клетки. В них происходит выделение веществ, фотосинтез и аэробное дыхание, среди прочего

нуклеоплазмы

Ядро — это клеточная органелла, которая содержит генетическую информацию клетки. В одних и тех же клеточных процессах происходят процессы.

Распознаются три компонента ядра: ядерная оболочка, нуклеоплазма и ядрышко. Ядерная оболочка отделяет ядро от цитоплазмы и состоит из двух мембранных единиц.

Нуклеоплазма — это внутреннее вещество, внутренне ограниченное ядерной оболочкой. Это водная фаза, которая содержит большое количество белков. В основном это ферменты, которые регулируют метаболизм нуклеиновых кислот.

Хроматин (ДНК в его дисперсной фазе) содержится в нуклеоплазме. Кроме того, представлено ядрышко, представляющее собой структуру, образованную белками и РНК..

Общие характеристики

Протоплазма состоит из различных органических и неорганических соединений. Наиболее распространенным веществом является вода, которая составляет почти 70% от общего веса и выполняет функции конвейера, растворителя, терморегулятора, смазочного материала и конструкционного элемента..

Кроме того, 26% протоплазмы состоит в основном из органических макромолекул. Это большие молекулы, образованные в результате полимеризации более мелких субъединиц.

Среди них есть углеводы, макромолекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода, которые накапливают энергию для клетки. Они используются в различных метаболических и структурных функциях протоплазмы.

Существуют также различные типы липидов (нейтральные жиры, холестерин и фосфолипиды), которые также служат источником энергии для клетки. Кроме того, они являются составной частью мембран, которые регулируют различные протоплазматические функции.

Белки составляют почти 15% состава протоплазмы. Среди них у нас есть структурные белки. Эти белки образуют протоплазматический каркас, способствуя их организации и клеточному транспорту..

Другие белки, присутствующие в протоплазме, являются ферментами. Они действуют как катализаторы (вещества, которые изменяют скорость химической реакции) всех метаболических процессов..

Также присутствуют различные неорганические ионы, которые соответствуют только 1% их состава (калий, магний, фосфор, сера, натрий и хлор). Они способствуют поддержанию pH протоплазмы.

Обмен веществами

Жизнедеятельность клетки подразумевает обмен веществами с окружающей средой, вроде питания — клетка впитывает новые
вещества и выпускает «отработанные». Выделяют пассивный и активный транспорт.

Пассивный транспорт

В случае пассивного транспорта клеткой не затрачивается энергия для переноса веществ, вещества перемещаются за
счёт собственной кинетической энергии.

Диффузия

Диффузия происходит за счёт перемещения веществ из областей с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией.
Например, если добавить каплю красителя в воду — капля растворится во всём объёме, это происходит за счёт
тенденции снижения внутренней энергии вещества (более детально эти процессы описаны в статье
термодинамика).

Осмос

Осмос клетки — это процесс диффузии воды. Клетка не может контролировать процесс осмоса и количество воды в клетке
зависит от концентрации воды в среде. Если концентрация молекул воды в среде выше, то в клетке образуется избыток
воды, что приводит к повышенному внутреннему давлению (гипотонии), напряжённое состояние стенок клетки
называется тургор тканей (лат. turgor — вздутие). Пониженая концентрация молекул среды приводит к обратному
процессу — вода выходит из клетки, клетка иссыхает.

Облегчённая диффузия

Множество веществ необходимых для существования клетки не могут попасть через плазматическую мембрану, независимо
от давления, поскольку они нерастворимы в жирах (ионы K+, Na+, Ca2+, моносахара,
аминокислоты). Для этих целей в мембране расположены белки-каналы и белки-переносчики. Белки-каналы образуют
проход наподобии трубы сквозь мембрану, позволяющий проходить определённому типу веществ. Белки-переносчики
открыты с внешней стороны мембраны и при попадании определённых веществ в полость этих белков меняют своё направление,
перемещая вещество во внутреннюю среду клетки. Белки-переносчики очень тонко реагируют на вещества и не позволяют
проходить даже близко похожим веществам.

В некоторых случаях клетке необходимо избавиться от веществ, концентрация которых внутри клетке меньше, чем снаружи,
тогда включается механизм активного транспорта. Для перемещения вещества из области с меньшей концентрации в область
большей концентрации необходимо затратить энергию, клетки используют энергию молекул АТФ (аденозинтрифосфат).
Для активного транспорта используется тип белков обладающий возможностью образования связи с молекулой АТФ и
перемещаемым агентом, белки работают в режиме белков-переносчиков.

ссылки

Liu D (2017) Клетка и протоплазма как контейнер, объект и вещество: 1835-1861. Журнал истории биологии 50: 889-925.
Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Alvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez and M Miguel (1997) Цитология и гистология растений и животных. Биология животных и растительных клеток и тканей. Второе издание. Макгроу Хилл-Интемерикана Испании. Мадрид, Испания 960 р.
Уэлч Г.Р. и Дж. Клегг (2010) От протоплазматической теории к биологии клеточных систем: 150-летнее отражение. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 298: 1280-1290.
Welch GR и J Clegg (2012) Клетка против протоплазмы: ревизионистская история. Cell Biol. Int. 36: 643-647.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.