§ 3. Цитоплазма

Цитоплазма живой клетки под световым микроскопом имеет вид прозрачной слизистой полужидкой однородной массы, не обладающей никакой внутренней структурой. В нее погружены остальные органоиды клетки. Химический состав и физические свойства цитоплазмы очень сложны. Она не является однород­ным химическим веществом, а представляет собой организован­ную и постоянно меняющуюся систему из смеси разнообразных органических соединений, которые находятся частью в коллоид­ном состоянии, а частью в состоянии истинного раствора. Раз­нообразные минеральные соли, сахара и другие водорастворимые соединения находятся в цитоплазме в истинном растворе. Белки, нуклеиновые кислоты, жироподобные вещест­в, не растворимые в воде, образуют коллоидные растворы. Коллоидное состояние важнейших органических веществ цито­плазмы резко увеличивает поверхность соприкосновения компо­нентов при химических реакциях, протекающих с участием фер­ментов, и дает возможность (при наличии мембран) осущест­влять в одно и то же время различного типа реакции в отдель­ных участках цитоплазмы.

Содержание воды в деятельной цитоплазме колеблется от 6.0 до 90%; в цитоплазме покоящихся семян и спор воды значительно меньше (5—11,5%). Большое количество воды объясняется главным образом тем, что в цитоплазме по­стоянно происходят сложнейшие химические реакции, для осу­ществления которых необходимо, чтобы реагирующие соедине­ния находились в растворе.

Веществом, определяющим характерные свойства и строение живого, являются белки. Их можно разделить на две группы — простые белки (протеины) и сложные белки (протеиды). В цитоплазме обычно встречается только один тип нуклеиновых кислот — рибонуклеиновая кислота (РНК). Соединение белка с глюкозой дает глюкопротеиды, с липоидами — липопротеиды. Веществом, определяющим характерные свойства и строение живого, являются белки. Их можно разделить на две группы — простые белки (протеины) и сложные белки (протеиды). В цитоплазме обычно встречается только один тип нуклеиновых кислот — рибонуклеиновая кислота (РНК). Соединение белка с глюкозой дает глюкопротеиды, с липоидами — липопротеиды. Цитоплазма ведет себя как коллоидная система, обратимо пере­ходящая из золя в гель. Обычно она представляет собой гидро­золь, т. е. коллоидную систему с преобладанием дисперсионной среды — воды. в покоящихся семенах цитоплазма находится в состоянии геля. При прорастании семена сильно поглощают воду, набухают и цитоплазма переходит в состояние гидрозоля. Отдельные участки цитоплазмы даже од­ной клетки могут находиться в разном физическом состоянии. При воздействии различных факторов («раздражителей») меха­нического, химического или иного порядка цитоплазма легко меняет обычное для нормальных условий состояние гидрозоля и коагулирует (свертывается), при этом дисперсная фаза (бе­лок и другие вещества) выпадает в виде хлопьевидного осадка. У большинства растений, находящихся в состоянии активной жизнедеятельности, цитоплазма необратимо коагулирует (по­гибает) от действия температур лишь немного выше 60° С. Од­нако в состоянии геля (покоящиеся семена) цитоплазма без губительных последствий может выдержать кратковременное действие температур даже ниже —100° С. Одним из основных свойств цитоплазмы живой клетки является ее способность к движению. Движение цитоплазмы заметно, главным образом во взрослых клетках, где она имеет вид постенного слоя, окружающего вакуолю. В этих клетках цитоплаз­ма движется в одном направлении вокруг вакуоли, увлекая пластиды и митохондрии. Такое вращательное движение в соседних клетках происходит обычно в противоположных на­правлениях. Для клеток с тяжами цитоплазмы, пересека­ющими центральную вакуолю, характерно с т р у й ч а то е дви­жение. О механизме и функциях движения цитоплазмы до сих пор известно очень мало. Наиболее вероятно, что оно помогает передвижению необходимых веществ внутри протопласта. Цитоплазма как живая система обладает свойством так назы­ваемой избирательной проницаемости: одни ве­щества, и прежде всего вода, легко проникают в нее, другие, в том числе растворенные в воде, цитоплазмой задерживаются. Это находит свое выражение в явлении плазмолиза. Если клетку поместить в гипертонический рас­твор сахара или какой-нибудь соли, то эти вещества будут оття­гивать воду из клетки, сами, оставаясь вследствие избирательной проницаемости цитоплазмы вне клетки. Это оттягивание воды вызовет отставание эластичного протопласта от оболочки и съеживание его, что и называется плазмолизом (рис. 6). Плаз­молиз обычно обратим, и при доступе воды или переносе клетки в гипотонический раствор вода снова энергично поглощается клеткой, и протопласт опять прижимается к оболочке. В ре­зультате клетка становится упругой, что обусловливает напря­женное состояние тканей, а следовательно, и органов всего растения. Такое напряженное состояние клеток называется тургором.

В явлении избирательной проницаемости исключительная роль принадлежит двум пограничным слоям цитоплазмы: наружному слою, прилегающему к клеточной оболочке, называемому плазмалеммой (эктопластом), и внутреннему слою, отграничи­вающему внутреннюю поверхность цитоплазмы от вакуоли на­зываемому тонопластом

Рис. 6. Плазмолиз растительной клетки: А — клетка в состоянии тургора; Б — клетка, помещенная в 6%-ный раствор KNO₃ (начало плазмолиза), В — клетка, помещенная в 10%-ный KNO3 (полный плазмолиз):

/ — вакуоля, 2 — оболочка, 3 — протопласт

ОПОРНЫЕ ТОЧКИ

1. Цитоплазма - прозрачная, полужидкая однородная масса, не обладающей никакой внутренней структурой и в нее погружены все органоиды клетки.

2. В состав цитоплазмы входят: минеральные соли, сахара белки, нуклеиновые кислоты, жироподобные вещест­ва и вода от 6.0 до 90%.

3. Отдельные участки цитоплазмы даже од­ной клетки могут находиться в разном физическом состоянии.

4. Цитоплазма живой клетки способна к движению в одном направлении вокруг вакуоли, увлекая пластиды и митохондрии. В соседних клетках происходит движение цитоплазмы в противоположных на­правлениях. Для клеток с тяжами цитоплазмы, пересека­ющими центральную вакуолю, характерно струйчатое дви­жение.

5. Цитоплазма обладает свойством избирательной проницаемости ве­ществ.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. Какой химический состав имеет цитоплазма растительной клетки?

2. Какое значение имеет вода в процессе жизнедеятельности клетки?

3. Какие физиологические процессы обеспечивает движение цитоплазмы?

4. Что такое плазмолиз?

5. Что такое тонопласт?