Живое содержимое эукариотических клеток слагается из ядра и цитоплазмы, которые вместе образуют протоплазму. В состав цитоплазмы входят основное водянистое вещество и находящиеся в нем органеллы.
«Основное вещество» - цитозоль (гиалоплазма, матрикс) заполняет пространство между клеточными органеллами. При рассмотрении в световой микроскоп цитозоль выглядит полупрозрачной и бесструктурной. Цитозоль состоит из воды на 90%. В ней растворены все основные биомолекулы. В основном раствор образуется ионами, солями, сахарами, аминокислотами, жирными кислотами, нуклеотидами, витаминами, растворенными газами. Это все малые молекулы. Белки и нуклеиновые кислоты образуют коллоидные растворы. Они могут быть гелем и золем. В цитозоли проходят различные процессы. Например, гликолиз, а также синтез некоторых аминокислот, нуклеотидов и жирных кислот. Цитоплазма является статической системой. Она весьма активна и может переходить из золя в гель и наоборот.
Если рассматривать основное вещество в высоковольтный электронный микроскоп, то можно увидеть, что оно представляет собой трехмерную решетку, построенную из тонких (диаметром 3-6 нм) тяжей, заполняющих всю клетку. Другие компоненты цитоплазмы, в том числе микротрубочки и микрофиламенты, подвешены к микротрабекулярной решетке.
Микротрабекулярная решетка делит клетку на две части: богатую белком (тяжи решетки) и богатую водой, заполняющую пространство между тяжами. Вместе с водой решетка имеет консистенцию геля. Считается, что к микротрабекулярной решетке прикреплены органеллы, она осуществляет связь между отдельными частями клетки и направляет внутриклеточный транспорт. Микрофиламенты вместе с микротрубочками и микротрабеклярной системой образуют гибкую сеть, называемую цитоскелетом.
Для клетки характерно внутреннее и внешнее типы движения. Различные типы движения подразумевают наличие опорных образований. Т.е. в клетке имеется опорно-двигательная система. Она состоит из микротрубочек и микрофиламентов.
Микротрубочки –полые неразветвленные цилиндры. Внешний диаметр = 30 нм, площадь стенки = 5 нм, длина = несколько мкм. Легко распадаются и собираются вновь. Одну субъединицу микротрубочки образуют две молекулы белка тубулина. Сборка молекул происходит в присутствии ионов магния, АТФ в кислой среде. Распадаются в присутствии ионов кальция и при понижении температуры. Организатором микротрубочек могут быть центриоли, базальные тельца ресничек и жгутиков, а также особые структуры кинетохоры (центромеры) в области первичной перетяжки. Микротрубочки, выполняя опорную функцию в клетке, придают ей определенную форму. При обработке колхицином происходит разрушение микротрубочек. Животные клетки, лишенные такой опоры, приобретают шаровидную форму.
Функции:
1. Образуют веретено деления и обеспечивают расхождение хромосом к полюсам клетки. Перемещение осуществляется благодаря способности микротрубочек скользить одна по другой (как поезд по рельсам). При этом используется энергия АТФ.
2. Отвечают за перемещение клеточных органелл.
Микрофиламенты –представляют собой тонкие нити, встречающиеся во всей цитоплазме клеток. Местонахождение – поверхностный слой цитоплазмы, в ложноножках подвижных клеток (амеба), а также обнаружены в микроворсинках эпителия кишечника.
Образованы белком актином, представляющим собой длинную фибриллу, состоящую из двух закрученных относительно друг друга спиралей. Содержание актина – до 15% от всего количества белков в клетке. Также в составе обнаружен миозин в гораздо меньшем количестве. Взаимодействие актина и миозина вызывает мышечные сокращения.
Функции:
1. Способствуют току цитоплазмы (взаимодействуя с микротрубочками поверхностного слоя цитоплазмы и плазмалеммы).
2. Образовании перетяжки при делении животных клеток.
3. Амебоидное движение.
Подводя итог, можно указать функции гиалоплазмы:
1. Объединение всех клеточных структур и химическое взаимодействие между ними.
2. Внутриклеточный транспорт, перемещение органелл.
3. Основная база АТФ.
4. Среда для протекания химических реакций в клетке.
5. Определяет местоположение органелл в клетке.
6. Определяет форму клетки.