14. Цитозоль и рибосомы.

Цитозоль

Жидкая часть цитоплазмы – цитозоль – составляет около половины объема клетки. Помимо воды, в цитозоле присутствуют ионы, множество химических соединений разной природы, макромолекулы.

Содержимое клетки, окруженное ЦПМ, называется цитоплазмой. Фракция цитоплазмы, имеющая гомогенную консистенцию и содержащая набор растворимых РНК, ферментных белков, продуктов и субстратов метаболических реакций, получила название цитозоля. Другая часть цитоплазмы представлена разнообразными структурными элементами: внутрицитоплазматическими мембранами (если они есть), генетическим аппаратом, рибосомами и включениями разной химической природы и функционального назначения.

Общая характеристика и состав

В химическом отношении цитозоль — это сложная коллоидная система, содержащая множество веществ, включая: транспортные РНК; ферменты; структурные белки; органические кислоты; нуклеотиды; углеводы; АТФ и другие макроэргические соединения; ионы (кальций, калий, натрий, магний и др). Около 70 % химического состава цитозоли приходится на воду, 20 % — на белки и только 10 % — на другие химические компоненты. Занимает до 55 % внутреннего объема клетки. Многочисленные функции цитозоля связаны с тем, что, подобно крови в организме, он является связующей субстанцией для всех компонентов цитоплазмы. Содержащиеся в гиалоплазме белковые молекулы могут образовывать различные фибриллярные или нитчатые комплексы.

Функции цитозоля в клетке

Будучи внутриклеточной средой, цитозоль выполняет множество функций, к которым относят:

• транспортную — гиалоплазма является пространством, по которому перемещаются различные клеточные компоненты (молекулы, ионы, рибосомы и т. д.);

• биохимическую — в цитозоле проходит множество химических реакций;

• осмотическую — концентрация ионов в гиалоплазме обеспечивает осмотические свойства клетки;

• тургорную — давление гиалоплазмы на стенки оболочки клетки обеспечивает ее упругость;

• поддерживающую — гиалоплазма выполняет роль структурной матрицы, в которой определенным образом размещены клеточные компоненты;

• коммуникационную — цитозоль может служить средой для передачи внутриклеточных сигналов; распределительную (характерно для клеток с неравномерным распределением некоторых компонентов по всему объему цитоплазмы). Так как основную массу цитозоля составляет вода, он также выполняет функцию растворителя для органических молекул и ионов.

Рибосомы — место синтеза белка — рибонуклеопротеиновые частицы размером 15 – 20 нм. Их количество в клетке зависит от интенсивности процессов белкового синтеза и колеблется от 5000 до 90 000. Общая масса рибосом может составлять примерно 1/4 клеточной массы, а количество рибосомальной РНК (рРНК) — 80 – 85 % всей бактериальной РНК. Они построены из двух неодинаковых субчастиц.

Синтез белка осуществляется агрегатами, состоящими из рибосом, молекул информационной и транспортных РНК и называемыми полирибосомами, или полисомами. Последние могут находиться в цитоплазме или же быть связанными с мембранными структурами.

Строение рибосом

В нерабочем состоянии части рибосом разъединены. Они соединяются с помощью информационной (матричной) РНК, обхватывая её с двух сторон. При синтезе белка рибосомы объединяются, образуя комплексы – полисомы или полирибосомы, связанные мРНК и напоминающие бусины на нитке.

Синтез белка

Главная функция рРНК – синтез белка и аминокислот.

Этот процесс разделяется на три этапа:

• инициацию – начало синтеза;

• элонгацию – биосинтез;

• терминацию – завершение синтеза, отделение рибосомы.

При инициации происходит сборка рибосомы. Контактные части субъединиц называются активными центрами, между которыми располагается:

• мРНК в качестве «шаблона» синтеза;

• тРНК, осуществляющая перенос аминокислот на синтезируемую цепь;

• синтезируемый пептид, состоящий из аминокислот.

В процессе элонгации происходит удлинение полипептидной цепи за счёт присоединения аминокислот. Цепь отсоединяется от рибосомы на стадии терминации благодаря стоп-кодону – единицы генетического кода, шифрующего прекращение синтеза белка.