On teada, et enamik elusolendeid koosneb veest vabas või seotud kujul 70 protsenti või rohkem. Kust see nii palju tuleb, kus see on lokaliseeritud? Selgub, et igas rakus selle koostises on kuni 80% vett ja ainult ülejäänu langeb kuivaine massile.
Ja peamine "vee" struktuur on lihts alt raku tsütoplasma. See on keeruline, heterogeenne, dünaamiline sisekeskkond, mille struktuuriliste tunnuste ja funktsioonidega me lähem alt tutvume.
Protoplast
Seda terminit kasutatakse mis tahes eukarüootse väikseima struktuuri kogu sisemise sisu tähistamiseks, mis on eraldatud plasmamembraaniga teistest "kolleegidest". See tähendab, et see hõlmab tsütoplasma - raku sisekeskkonda, selles asuvaid organelle, tuuma koos nukleoolidega ja geneetilist materjali.
Millised organellid asuvad tsütoplasmas? See on:
- ribosoomid;
- mitokondrid;
- EPS;
- Golgi aparaat;
- lüsosoomid;
- rakkude kaasamised;
- vakuoolid (taimedes ja seentes);
- rakukeskus;
- plastiidid (taimedes);
- cilia and flagella;
- mikrofilaments;
- mikrotuubulid.
Karüolemmaga eraldatud tuum koos nukleoolide ja DNA molekulidega sisaldab ka raku tsütoplasma. Keskel on see loomadel, seinale lähemal - taimedes.
Seega sõltuvad tsütoplasma struktuurilised iseärasused suuresti raku tüübist, organismist endast, selle kuulumisest elusolendite kuningriiki. Üldiselt võtab see kogu sees oleva vaba ruumi ja täidab mitmeid olulisi funktsioone.
Matrix ehk hüaloplasma
Raku tsütoplasma struktuur koosneb peamiselt selle jagunemisest osadeks:
- hüaloplasma - püsiv vedel osa;
- organellid;
- kaasamised on struktuurimuutujad.
Maatriks ehk hüaloplasma on peamine sisemine komponent, mis võib olla kahes olekus – tuhk ja geel.
Tsütosool on raku tsütoplasma, millel on vedelam agregaat iseloom. Tsütogeel on sama, kuid tihedamas olekus, rikas suurte orgaaniliste ainete molekulide poolest. Hüaloplasma üldist keemilist koostist ja füüsikalisi omadusi väljendatakse järgmiselt:
- värvitu, viskoosne kolloidne aine, üsna paks ja limane;
- Siiski onstruktuurse korralduse osas selge erinevusliikuvuse tõttu saab seda kergesti muuta;
- seestpoolt esindab tsütoskelett ehk mikrotrabekulaarne võre, mille moodustavad valgufilamentid (mikrotuubulid ja mikrokiud);
- selle võre osadel paiknevad kõik raku struktuursed osad tervikuna ning tänu mikrotuubulitele, Golgi aparaadile ja ER-le tekib nende vahel sõnum läbi hüaloplasma.
Seega on hüaloplasma oluline osa, mis täidab rakus tsütoplasma paljusid funktsioone.
Tsütoplasma koostis
Kui rääkida keemilisest koostisest, siis vee osakaal tsütoplasmas moodustab umbes 70%. See on keskmine väärtus, sest mõnel taimel on rakke, milles on kuni 90–95% vett. Kuivainet esindab:
- valgud;
- süsivesikud;
- fosfolipiidid;
- kolesterool ja muud lämmastikku sisaldavad orgaanilised ühendid;
- elektrolüüdid (mineraalsoolad);
- inklusioonid glükogeenipiiskade kujul (loomarakkudes) ja muude ainete kujul.
Söötme üldine keemiline reaktsioon on aluseline või kergelt aluseline. Kui arvestada, kuidas raku tsütoplasma paikneb, tuleb sellist omadust märkida. Osa kogutakse servast plasmalemma piirkonda ja seda nimetatakse ektoplasmaks. Teine osa on suunatud karüolemmale lähemale, seda nimetatakse endoplasmiks.
Raku tsütoplasma struktuuri määravad eristruktuurid - mikrotuubulid ja mikrokiud, seega käsitleme neid üksikasjalikum alt.
Mikrotuubulid
Õõnesväikesed piklikud osakesed kuni mitme mikromeetri suurused. Läbimõõt - 6 kuni 25 nm. Liiga kasinate näitajate tõttu ei ole nende struktuuride täielik ja mahukas uurimine veel võimalik, kuid eeldatakse, et nende seinad koosnevad valkainest tubuliinist. Sellel ühendil on spiraalselt keerdunud ahel.
Mõned tsütoplasma funktsioonid rakus täidetakse just tänu mikrotuubulite olemasolule. Näiteks osalevad nad seente ja taimede, mõnede bakterite rakuseina ehitamises. Loomarakkudes on neid palju vähem. Samuti on need struktuurid need, mis teostavad organellide liikumist tsütoplasmas.
Mikrotuubulid ise on ebastabiilsed, võimelised kiiresti lagunema ja uuesti moodustuma, aeg-aj alt uuenedes.
Mikrokiud
Piisav alt olulised tsütoplasma elemendid. Need on pikad aktiini (globulaarse valgu) filamendid, mis üksteisega põimudes moodustavad ühise võrgu - tsütoskeleti. Teine nimi on mikrotrabekulaarne võre. See on omamoodi tsütoplasma struktuursed omadused. Tõepoolest, just tänu sellisele tsütoskeletile hoitakse kõik organellid koos, nad saavad üksteisega turvaliselt suhelda, ained ja molekulid läbivad neid ning toimub ainevahetus.
Samas on teada, et tsütoplasma on raku sisekeskkond, mis on sageli võimeline muutma oma füüsilisi andmeid: muutuma vedelamaks või viskoossemaks, muutma oma struktuuri (üleminek soolilt geelile ja vastupidi). Sellega seoses on mikrokiud dünaamiline, labiilne osa, mis on võimelinekiiresti uuesti üles ehitada, muuta, laguneda ja uuesti vormida.
Plasmamembraanid
Hästi arenenud ja normaalselt funktsioneerivate arvukate membraanistruktuuride olemasolu on raku jaoks oluline, mis on ühtlasi omamoodi tsütoplasma struktuursed tunnused. Lõppude lõpuks transporditakse läbi plasmamembraani barjääride molekulid, toitained ja ainevahetusproduktid, hingamisprotsesside gaasid jne. Seetõttu on enamikul organellidel sellised struktuurid.
Nad, nagu võrk, paiknevad tsütoplasmas ja piiritlevad oma peremeeste sisemise sisu üksteisest, keskkonnast. Kaitske ja kaitske soovimatute ainete ja kahjulike bakterite eest.
Enamiku nende struktuur on sarnane – vedelik-mosaiikmudel, mis käsitleb iga plasmalemma lipiidide biokihina, millesse tungivad läbi erinevad valgumolekulid.
Kuna tsütoplasma funktsioonid rakus on eelkõige transpordisõnum kõigi selle osade vahel, on membraanide olemasolu enamikus organellides üks hüaloplasma struktuursetest osadest. Kompleksis täidavad nad kõik koos ühiseid ülesandeid, et tagada raku eluiga.
Ribosoom
Väikesed (kuni 20 nm) ümarad struktuurid, mis koosnevad kahest poolest – allüksustest. Need pooled võivad mõnda aega eksisteerida nii koos kui ka lahus. Kompositsiooni alus: rRNA (ribosomaalne ribonukleiinhape) ja valk. Ribosoomide peamine lokaliseerimine rakus:
- tuum ja tuumakesed kussubühikute endi moodustumine DNA molekulis;
- tsütoplasma - siin moodustuvad ribosoomid lõpuks üheks struktuuriks, ühendades pooled;
- tuuma ja endoplasmaatilise retikulumi membraanid – ribosoomid sünteesivad nende peal valku ja saadavad selle kohe organellidesse;
- taimerakkude mitokondrid ja kloroplastid sünteesivad keha sees oma ribosoome ja kasutavad toodetud valke, st eksisteerivad selles osas autonoomselt.
Nende struktuuride funktsioonid on valgu makromolekulide süntees ja kokkupanek, mis kuluvad raku elutähtsaks aktiivsuseks.
Endoplasmaatiline retikulum ja Golgi aparaat
Arvukat tuubulite, tuubulite ja vesiikulite võrgustikku, mis moodustavad rakus juhtiva süsteemi ja paiknevad kogu tsütoplasmas, nimetatakse endoplasmaatiliseks retikulumiks. Selle funktsioon vastab struktuurile – organellide omavahelise ühenduse tagamine ja toitainete molekulide transportimine organellidesse.
Golgi kompleks ehk aparaat täidab vajalike ainete (süsivesikud, rasvad, valgud) kogumise funktsiooni spetsiaalsetesse õõnsustesse. Neid piiravad tsütoplasmast membraanid. Samuti on see organoid, mis on rasvade ja süsivesikute sünteesi koht.
Peroksisoomid ja lüsosoomid
Lüsosoomid on väikesed ümarad struktuurid, mis meenutavad vedelikuga täidetud vesiikuleid. Neid on väga palju ja nad paiknevad tsütoplasmas, kus nad liiguvad rakus vab alt. Nende põhiülesanne on võõrosakeste lahustamine,see tähendab "vaenlaste" kõrvaldamist rakustruktuuride surnud osade, bakterite ja muude molekulide kujul.
Vedeliku sisaldus on küllastunud ensüümidega, mistõttu lüsosoomid osalevad makromolekulide lagunemisel nende monomeerühikuteks.
Peroksisoomid on väikesed ovaalsed või ümmargused ühe membraaniga organellid. Täidetud vedela sisuga, sealhulgas suure hulga erinevate ensüümidega. Nad on üks peamisi hapnikutarbijaid. Nad täidavad oma ülesandeid sõltuv alt raku tüübist, milles nad asuvad. Närvikiudude kesta jaoks on võimalik müeliini süntees, samuti võivad need läbi viia toksiliste ainete ja erinevate molekulide oksüdatsiooni ja neutraliseerimise.
Mitokondrid
Neid struktuure ei kutsuta asjata raku jõu(energia)jaamadeks. Lõppude lõpuks tekivad just neis peamised energiakandjad - adenosiintrifosforhappe ehk ATP molekulid. Välimuselt meenutavad nad ube. Membraan, mis eraldab mitokondrid tsütoplasmast, on kahekordne. Sisemine struktuur on tugev alt volditud, et suurendada ATP sünteesi pindala. Volte nimetatakse cristae'ks, need sisaldavad suurt hulka erinevaid ensüüme, mis katalüüsivad sünteesiprotsesse.
Enamikul mitokondritest on lihasrakud loomadel ja inimestel, kuna need nõuavad suurt sisaldust ja energiatarbimist.
Tsükloosi nähtus
Tsütoplasma liikumist rakus nimetatakse tsüklosiks. See koosneb mitut tüüpi:
- võnkuv;
- pöörlev või ümmargune;
- triibuline.
Igasugune liikumine on vajalik tsütoplasma mitmete oluliste funktsioonide tagamiseks: organellide täielik liikumine hüaloplasmas, toitainete, gaaside, energia ühtlane vahetus ja metaboliitide eemaldamine.
Tsükloosi esineb eranditeta nii taime- kui ka loomarakkudes. Kui see peatub, siis keha sureb. Seetõttu on see protsess ka olendite elulise aktiivsuse näitaja.
Seega võime järeldada, et loomaraku, taimeraku või mis tahes eukarüootse raku tsütoplasma on väga dünaamiline, elav struktuur.
Looma- ja taimerakkude tsütoplasma erinevus
Tegelikult on erinevusi vähe. Hoone üldplaneering, täidetavad funktsioonid on täiesti sarnased. Siiski on endiselt mõningaid lahknevusi. Näiteks:
- Taimerakkude tsütoplasmas on rohkem mikrotuubuleid, mis osalevad nende rakuseinte moodustamises, kui mikrofilamente. Loomad teevad vastupidist.
- Rakkude inklusioonid taimede tsütoplasmas on tärklise terad, loomadel aga glükogeeni tilgad.
- Taimerakku iseloomustab organellide olemasolu, mida loomadel ei leidu. Need on plastiidid, vakuool ja rakusein.
Muudes aspektides on mõlemad struktuurid tsütoplasma koostise ja struktuuri poolest identsed. Teatud elementaarsete linkide arv võib varieeruda, kuid nende olemasolu on kohustuslik. Seetõttu on tsütoplasma väärtus rakus astaimed ja loomad on võrdselt suurepärased.
Tsütoplasma roll rakus
Tsütoplasma väärtus rakus on suurepärane, kui mitte öelda, et see on määrav. Lõppude lõpuks on see alus, millel asuvad kõik elutähtsad struktuurid, nii et selle rolli on raske üle hinnata. Saame sõnastada mitu põhipunkti, mis seda tähendust paljastavad.
- Just see ühendab kõik raku koostisosad üheks keerukaks ühtseks süsteemiks, mis viib eluprotsessid sujuv alt ja kollektiivselt läbi.
- Vee tõttu toimib rakus olev tsütoplasma paljude keerukate biokeemiliste interaktsioonide ja ainete füsioloogiliste transformatsioonide (glükolüüs, toitumine, gaasivahetus) keskkonnana.
- See on kõigi rakuorganellide olemasolu peamine "võimekus".
- Kasutades mikrofilamente ja tuubuleid, moodustab see tsütoskeleti, seob organelle ja võimaldab neil liikuda.
- Just tsütoplasmas on koondunud hulk bioloogilisi katalüsaatoreid – ensüüme, ilma milleta ei toimu biokeemilist reaktsiooni.
Kokkuvõtteks pean ütlema järgmist. Tsütoplasma roll rakus on praktiliselt võtmetähtsusega, kuna see on kõigi protsesside alus, elukeskkond ja reaktsioonide substraat.
