6Клетка делится на оболочку и протопласт.
Несмотря на все разнообразие форм и размеров клеток, все они имеют единый общий план строения: они отделены от окружающей среды поверхностным комплексом, который ограничивает цитоплазму и погружен в нее наследственный аппарат. Поверхностный комплекс состоит из плазматической мембраны, надмембранный и пидмембранного комплексов. По особенностям организации наследственного материала различают два основных типа клеток: прокариотических и эукариотические.
Эукариотических называют клетки, в которых хотя бы на одной из стадий развития имеющееся ядро специальная структура, в которой находится ДHK. К эукариотичннх организмов относятся растения, животные и грибы.
Прокариотичпа клетка не масс ядра, наследственная информация находится прямо в цитоплазме в связанном с белками состоянии. Этот комплекс ДНК и белков называется нуклеоидом. Цитоплазма прокариотических клеток содержит также небольшое количество органелл, тогда как эукариотических клетках свойственна значительная разнообразие этих структур. Прокариотами являются бактерии и архебактерии.
8Физико - химические свойства протоплазмы
Понятие о дисперсных системах
Протоплазма характеризуется рядом физико-химических свойств. Это обусловлено тем, что она представляет собой сложное соединение коллоидных растворов белка и других органических веществ с истинными растворами солей и ряда неорганических соединений.
Следует различать истинные растворы, коллоидные растворы и суспензии. Истинные растворы отличаются прозрачностью; благодаря малым размерам растворенных частиц (менее 1 тр.) они легко проходят через биологические мембраны.
Суспензии или взвеси - мутные жидкости, частицы которых более 0,2 р.. При отстаивании взвешенные частицы оседают.
Если частицы имеют промежуточные размеры - от 0,1 до 0,001 μ т. е. слишком велики, чтобы образовать истинный раствор, но и слишком малы, чтобы выпасть в осадок, возникает коллоидный раствор (от греч. colla - клей). Поскольку диаметр белковых молекул превышает 0,001 ц, белки образуют коллоидные растворы и вся протоплазма представляет собой коллоид.
В Коллоидных растворах на поверхностях частиц создаются огромные суммарные площади. Очень наглядно это можно показать на следующем примере. Общая площадь поверхности 1 см3 равна 6 см2. Если раздробить его на 8 кубиков величиной 0,5 см3, то поверхность каждого кубика будет равна 1,5 см2, а общая площадь поверхностей всех 8 кубиков возрастет до 12 см2. Если измельчение частиц будет доведено до размеров, встречающихся в коллоидных растворах, например с ребрами в 0,01 р, то общая площадь поверхности таких частиц достигнет б 000 000 см2 (т. е. 600 м2). Поскольку многие химические реакции происходят на поверхностях частиц цитоплазматического матрикса клетки, коллоидные растворы оказываются наиболее удобным физико-химическим состоянием вещества для протекания таких реакций.
Коллоидное и кристаллическое состояние протоплазмы
В коллоидном растворе различают непрерывную фазу, или дисперсионную среду, и коллоидные частицы - дисперсионную фа-
з у. Дисперсионная фаза протоплазмы состоит чаще всего из макромолекул белка. Коллоидные частицы протоплазмы как бы «взвешены» в дисперсионной (жидкой) среде, вследствие чего создается огромная поверхность, на которой происходит оседание, адсорбция веществ, поступающих в клетку, и осуществляются разнообразные биохимические реакции.
При известных обстоятельствах частицы дисперсной фазы могут склеиваться между собой - агглютинировать и выпадать в осадок. Протоплазма представляет собой устойчивый гидрофильный коллоид (от греч„ hydor - вода, phileo- люблю). Напомним, что вокруг каждой макромолекулы образуется водная или сольватная оболочка.
Коллоиды протоплазмы бывают в двух состояниях: в виде коллоидного раствора (золя) и студня (геля). При исследовании протоплазмы под электронным микроскопом обнаружено, что в состоянии геля (от лат. gelatin а - студень) вытянутые белковые молекулы, соприкасаясь частями поверхностей между собой, образуют остов из сетки, заполненный дисперсионной средой. Когда коллоидные частицы - белковые макромолекулы расходятся, коллоид Переходит в золь (от лут. solutus - растворенный) . Такой переход из одного состояния в другое можно наблюдать на растворе желатины, который при нагревании жидок (золь), а при остывании становится студнеобразным (гель). Эти процессы обратимы й в клетке совершаются непрерывно. Они зависят от физиологического состояния живого вещества. При сокращении мышцы золь быстро переходит в гель и наоборот; при образовании псевдоподии у амебы наблюдается переход геля в золь и т. д.
Коллоидным состоянием протоплазмы обусловлена ее вязкость. У большинства клеток консистенция цитоплазматического матрикса превышает вязкость воды не более чем в 5-10 раз, но в ряде случаев может быть и значительно выше. Вязкость протоплазмы зависит от обменных процессов в клетках. Так, она повышается при повреждении клетки, а в яйцеклетках - после оплодотворения. Во время деления клетки обнаруживается ритмичное изменение вязкости протоплазмы. Вязкость крови меняется в зависимости от физиологического и патологического состояния организма.
Раньше единственным физическим состоянием протоплазмы считалось коллоидное. Но в последнее время обнаружено, что ряд клеточных структур предстанляют собой жидкие кристаллы. Большой способностью к образованию жидких кристаллов обладают липоиды, Жидкие кристаллы занимают промежуточное положение между жидкостями и кристаллами. С одной стороны, они как жидкости- обладают текучестью, могут сливаться друг с другом, с другой стороны, они, подобно кристаллам, отличаются анизотропией, т. е. их прочность, электропроводность и ряд Других свойств неодинаковы в разных направлениях. По-видимому, жидкокристаллическое состояние ряда клеточных структур обеспечивает их. большую лабильность (подвижность, изменчивость).
Жидко-кристаллическая структура обнаружена в сперматозоидах, эритроцитах, в клетках нервной системы и нервных волокон, в палочках и колбочках сетчатки глаза.
Паранекроз и денатурация протоплазмы
Физико-химическое состояние протоплазмы очень лабильно. При действии на нее разнообразных термических, механических, химических и других повреждающих агентов в клетках происходят паранекротические изменения. Термин «паранекроз», предложенный Д. Н. Насоновым и В. Я- Александровым (1934), в дословном переводе значит «вблизи смерти». Паранекроз проявляется в повышении вязкости, укрупнении раздробленных коллоидных частиц, увеличении адсорбции, изменении реакции цитоплазмы в сторону большей кислотности и т. д. Если сила раздражителя незначительна, процесс обратим. При более сильном воздействии наступают необратимые изменения - денатурация протоплазмы, при которой клетки гибнут. Такие изменения сопровождаются внутримолекулярными изменениями белка. Денатурированная протоплазма теряет свои нативные, естественные свойства, нерастворима в воде, химически инертна. Она не может быть возвращена в прежнее, нативное состояние. Денатурация наступает в результате воздействия разнообразных физических и химических факторов. Ее можно вызвать, например, действием высокой температуры, крепкой кислотой или щелочью.
Для поддержания нормального состояния протоплазма нуждается в непрерывной затрате энергии, освобождающейся из веществ, поступающих в клетку.