Цитоплазма

Файл:Biological cell.svg
Схема строения типичной клетки животного. Отмеченные органоиды (органеллы):
1) Ядрышко
2) Ядро
3) Рибосома
4) Везикула
5) Шероховатая эндоплазматическая сеть
6) Аппарат Гольджи
7) Цитоскелет
8) Гладкая эндоплазматическая сеть
9) Митохондрия
10) Вакуоль
11) Цитоплазма
12) Лизосома
13) Центросома

Цитопла́зма (от греч. κύτος — «сосуд»[1] и πλάσμα — здесь «содержащее») — «внутреннее содержимое» клетки между клеточной мембраной и ядром. Основу цитоплазмы составляет гиалоплазма (матрикс), в которую погружены органоиды и включения. Через цитоплазму проходят почти все процессы обмена веществ и энергии, поэтому её иногда сравнивают с «рабочим цехом» клетки[2].

Гиалоплазма, или цитозоль содержит много воды и представляет собой коллоидный раствор органических веществ, прежде всего белков. Кроме них, в составе есть минеральные соли. Именно сочетание воды, растворённых веществ и белков определяет осмотические свойства клетки — то, как она удерживает воду и реагирует на её приток или потерю[3].

Опорой систем белковых нитей и органоидов цитоплазмы служит цитоскелет. Он помогает упорядочить внутреннее содержимое цитоплазмы и определяет форму клетки[4].

Всю цитоплазму пронизывает система каналов, вакуолей и мембранных полостей, которая называется эндоплазматическая сеть (ЭПС). В ней идут процессы образования и переноса белков, а также образуются жиры, стероидные гормоны и часть углеводов[5].

Цитоплазма есть и у прокариот, и у эукариот, то есть и у бактерий, архей и у клеток растений, животных, грибов. В обоих случаях это внутренняя полужидкая среда клетки между плазматической мембраной и внутренними структурами (ядром у эукариот), в которой «живут» органоиды и идут основные реакции обмена веществ[6].

Строение и состав цитоплазмы

Файл:Endomembrane system diagram ru.svg
Органеллы эукариотической клетки

Цитоплазма включает органеллы, располагающиеся в гиалоплазме (другое название — цитозоль). Принято выделять три основные составляющие цитоплазмы: гиалоплазму и структурированную часть, включающую органоиды и включения.

  1. Гиалоплазма (цитозоль). Это основное, «жидкое» вещество цитоплазмы. Представляет собой густой водный раствор солей и органических молекул (белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, продуктов метаболизма). С физической точки зрения гиалоплазма — коллоид, то есть система, где мельчайшие частицы (белковые мицеллы и др.) взвешены в воде и могут переходить из более жидкого состояния (золь) в более вязкое (гель). В гиалоплазме растворены ферменты — белки, которые ускоряют химические реакции. Здесь идут реакции обмена веществ, синтез и распад многих соединений, начальные этапы энергетического обмена (например, гликолиз)[7].
  2. Органеллы (органоиды). Это постоянные структурные компоненты цитоплазмы, специализированные «мини-органы» клетки. Каждая органелла имеет своё строение и выполняет определённый набор функций: синтез белков, упаковка и выведение веществ, образование энергии, переваривание, поддержание формы клетки и т. д. Выделяют органеллы общего и специального назначения[7][8].
  3. Включения. Это непостоянные, запасные или побочные образования: капли жира, зёрна гликогена, кристаллы солей, пигменты, иногда — захваченные бактерии. Они появляются и исчезают в зависимости от состояния клетки и её обмена веществ[8].

Органеллы общего значения

Органеллы общего значения[8]
Органеллы Описание структуры Функции Изображение
Цитоплазматическая сеть (эндоплазматическая сеть, ЭПС, эндоплазматический ретикулум или цитоплазматический ретикулум) Система мембранных каналов и уплощённых мешочков (цистерн), пузырьков и трубочек, пронизывающих цитоплазму. Она связана с оболочкой ядра и аппаратом Гольджи и другими структурными компонентами цитоплазмы.
  • Биосинтез липидов, углеводов, белков;
  • Нейтрализация токсичных продуктов
Файл:Blausen 0350 EndoplasmicReticulum (ru).png
Эндоплазматический ретикулум
Аппарат Гольджи Система уплощённых мембранных мешочков (цистерн), крупных пузырьков (вакуолей и макровезикул) и мелких пузырьков (микровезикул). Аппарат Гольджи расположен рядом с ядром и тесно связан с эндоплазматической сетью, с которой он обменивается везикулами, транспортирующими белки и липиды[9]
  • Модификация белков и липидов (гликозилирование, сульфирование);
  • Сборка и сортировка секретируемых веществ;
  • Синтез полисахаридов клеточной стенки (у растений)[9]
Файл:Golgi apparatus (standalone version)-ru.svg
Аппарат Гольджи
Рибосомы Маленькие частицы, состоящие из молекул РНК (рибонуклеиновой кислоты) и белков. У каждой рибосомы две субъединицы: большая и малая, которые могут соединяться (рабочее состояние) и расходиться (нерабочее состояние).

Рибосомы — «станки» для синтеза белка. По матрице информационной РНК они соединяют аминокислоты в цепочку — полипептид. Несколько рибосом, одновременно работающих на одной молекуле иРНК, образуют полисому.

Биосинтез белков
Файл:Ribosome shape.png
Модель рибосомы Escherichia coli. Красным цветом выделена большая субъединица, синим — малая субъединица. Более светлым оттенком показаны рибосомные белки, более тёмным — рРНК
Митохондрии Двумембранные органеллы, которые часто называют «энергетическими станциями» клетки. Внутренняя мембрана образует складки — кристы, а пространство внутри называется матриксом. На мембранах митохондрий и в матриксе расположены ферменты, обеспечивающие образование молекул АТФ, играющих основную роль в обмене энергии в клетках живых организмов

Митохондрии содержат собственную ДНК и рибосомы, поэтому могут синтезировать часть своих белков, хотя большинство митохондриальных белков кодируется ядерной ДНК.

  • Биоэнергетическая функция;
  • Участие в регуляции водно-солевого обмена клетки;
  • Некоторые специальные биосинтезы.
Файл:MitochondrionCAM-ru.jpg
Митохондрия клетки печени крысы в разрезе
Лизосомы Сферические образования, окружённые мембраной и содержащие набор ферментов-гидролаз, которые способны расщеплять белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты.
  • внутриклеточное пищеварение — переваривание поступившего в клетку материала (например, бактерий) и собственных структур;
  • участие в «переработке» старых или повреждённых органелл — аутолиз (саморастворение);
  • участие в созревании секреторных продуктов в железистых клетках.
Файл:Lysosomes Digestion.svg
Переваривание лизосомой веществ, попавших в клетку и переработка внутриклеточных материалов.
1-й этап: вещество попадает в пищеварительную вакуоль через плазматическую мембрану.
2-й этап: пищеварительная вакуоль отдаляется от плазматической мембраны и появляется лизосома с активным гидролитическим ферментом.
3-й этап: лизосома сливается с пищеварительной вакуолью, и гидролитические ферменты попадают в пищеварительную вакуоль.
4-й этап: гидролитические ферменты переваривают частицы пищи.
Пероксисомы Сферические образования, покрытые мембраной, содержащие кристаллоид и ферменты, которые окисляют различные субстраты с образованием перекиси водорода, а затем разлагают её ферментом каталазой. Поскольку перекись водорода токсична, такая система защищает клетку от повреждения[10]. Пероксисомы участвуют в обмене жирных кислот и детоксикации некоторых ядовитых веществ (например, в клетках печени)[11].
Файл:Peroxisome.svg
Схема строения пероксисомы. Показана ограничивающая органеллу мембрана (жёлто-зелёная) и кристаллоподобное ядро (фиолетовое)
Цитоскелет: Микрофиламенты (актиновые филаменты) — тонкие нити из белка актина. Обеспечивают изменение формы клетки, сокращение мышечных клеток, движение цитоплазмы;
Компоненты цитоскелета
Микротрубочки — полые цилиндры из белка тубулина. Входят в состав клеточного центра, митотического веретена, жгутиков, ресничек и базального тельца. Участвуют в транспорте веществ и ориентации их потоков в цитоплазме.
Промежуточные филаменты — более толстые нити из различных белков (кератины, десмин и другие). Белки характеризуются строгой тканеспецифичностью. Обеспечивают механическую прочность клетки.
Клеточный центр (центросома) Область рядом с ядром, где находятся две перпендикулярные друг другу центриоли, состоящие из девяти триад микротрубочек.
  • Участие в образовании веретена деления;
  • Сборка микротрубочек;
  • Участие в образовании базальных телец, жгутиков и ресничек
Центросома

Включения цитоплазмы

Включения — это структуры, которые не имеют собственной мембраны и не являются обязательными для каждой клетки, но связаны с обменом веществ. Выделяют несколько типов:

Цитоплазма клеток прокариот и эукариот

Эукариотическая (слева) и прокариотическая (справа) клетки.

Прокариоты — это организмы, у которых в клетке нет настоящего, отделённого мембраной ядра. В эту группу входят эубактерии и археи. Цитоплазма в их клетках есть. В ней отсутствуют мембранные органоиды: митохондрии, хлоропласты, аппарат Гольджи, центриоли. Рибосомы у них меньше по размеру, чем у эукариот[12].

Эукариоты (эвкариоты) — это организмы, у которых клетки имеют настоящее ядро, отделённое от цитоплазмы ядерной оболочкой. К эукариотам относятся животные, растения, водоросли, грибы и простейшие. В цитоплазме эукариотических клеток есть множество мембранных органелл: митохондрии, хлоропласты (у растений и водорослей), аппарат Гольджи и другие[13].

К общим характеристикам цитоплазмы клеток прокариотов и эукариотов относится[6][8]:

Цитоплазма — обязательная часть клетки. Без неё невозможен обмен веществ и согласованная работа всех структур.

И у прокариот, и у эукариот цитоплазма — это в основном вода (70-80 %), в которой растворены ионы, сахара, аминокислоты, ферменты, а также находятся «взвешенные» частицы: рибосомы и различные включения.

В цитоплазме обеих групп клеток протекает большая часть метаболических реакций. У прокариот почти весь обмен идёт именно в цитозоле (жидкой части цитоплазмы), потому что нет мембранных органелл; у эукариот часть путей остаётся в цитозоле, часть «разносится» по органеллам.

Цитоплазма связывает между собой все компоненты клетки и обеспечивает их взаимодействие: вещества могут диффундировать, переноситься по цитоскелету, перемещаться вместе с токами цитоплазмы[6][8].

Основные различия в цитоплазме прокариот и эукариот (обзорно)
Прокариоты Эукариоты
Органеллы в цитоплазме В цитоплазме прокариот нет мембранных органелл (митохондрий, эндоплазматическая сеть, аппарата Гольджи и т. п.). Внутри — рибосомы, нуклеоид (участок с ДНК) и включения запасных веществ[14]. Цитоплазма клеток прокариот более однородная. В цитоплазме эукариот находятся многочисленные мембранные органеллы: эндоплазматическая сеть, митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, у растений — пластиды и крупные вакуоли и т. д. Это делает цитоплазму «разделённой на отсеки» (компартменты)[6].
Расположение наследственного материала Кольцевая молекула ДНК (нуклеоид) лежит прямо в цитоплазме, нет отдельного ядра и ядерной оболочки. Там же могут находиться плазмиды — дополнительные маленькие кольца ДНК[15]. Основная ДНК упакована в ядре, отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой. В цитоплазме остаётся только ДНК органелл (митохондрий, хлоропластов), но это уже «дополнение» к ядерному геному[16][6].
Организация обмена веществ Почти все реакции — в цитоплазме и на внутренней поверхности клеточной мембраны. Например, процессы дыхания и фотосинтеза идут на мембране, а ферментативные пути — в цитозоле[17]. Метаболизм «разнесён»: часть реакций идёт в цитозоле (например, гликолиз), часть — внутри митохондрий, пластид, пероксисом и т. д. Цитоплазма работает как «общий зал», а органеллы — как специализированные «цеха»[6].
Цитоскелет и внутренняя организация У прокариот есть белковые структуры, выполняющие часть функций цитоскелета, но они гораздо проще и не образуют такого сложного «каркаса», как в эукариотических клетках. Цитоплазма пронизана развитым цитоскелетом — микротрубочками и меньшими по размеру белковыми нитями — микрофиламентами и промежуточными филаментами. Цитоскелет задаёт форму клетки, участвует в делении, перемещении органелл и веществ, обеспечивает потоки цитоплазмы[6].
Объём и «слоистость» цитоплазмы Клетка маленькая, поэтому цитоплазма занимает почти всё внутреннее пространство и, по сути, представляет собой один общий слой. Цитоплазма может делиться на наружный, более плотный слой (эктоплазму)[18] и внутренний, более жидкий (эндоплазму)[19], особенно в животных клетках. Объём цитоплазмы часто намного превышает объём ядра[6].
Основные различия в цитоплазме прокариот и эукариот (кратко)
Сходство Различие
  • Цитоплазма есть у всех клеток;
  • состоит из цитозоля с растворёнными веществами и частицами;
  • в ней идут основные реакции обмена веществ;
  • соединяет все структуры клетки в единую систему.
  • У прокариот нет мембранных органелл, ДНК лежит в цитоплазме;
  • у эукариот в цитоплазме много органелл, а основная ДНК в ядре;
  • у эукариот развитый цитоскелет и сильная «компартментализация»;
  • цитоплазма эукариот по объёму и организации намного сложнее.

Различия цитоплазмы растительной и животной клетки

Клетка животного и клетка растения (упрощённо).png

Растительная клетка, помимо общих черт строения, характерных для всех клеток, обладает уникальными особенностями[20]:

Общая организация цитоплазмы у растений и животных похожа — есть гиалоплазма, органеллы и цитоскелет, — её строение и распределение в клетке заметно отличаются из-за различий в общей архитектуре клеток[20].

Различия цитоплазмы растительной и животной клетки[20]
Растительная клетка Животная клетка
Распределение цитоплазмы Расположена тонким слоем у поверхности. Это связано с тем, что внутри зрелой клетки большую часть объёма занимает центральная вакуоль — крупная полость, заполненная клеточным соком. Она «отталкивает» цитоплазму к периферии. Поэтому большинство органелл находится ближе к плазматической мембране, и цитоплазма образует сетчатый слой или тонкие тяжи Цитоплазма заполняет почти весь объём клетки, и органеллы распределены более равномерно.
Движение цитоплазмы Выражено циклическое движение цитоплазмы (цитоплазматический ток) — оно помогает распределять вещества и перемещать хлоропласты к свету. Это движение хорошо видно под микроскопом. Движение менее выражено и не связано с фотосинтезом.
Органеллы в составе цитоплазмы Содержит пластиды — хлоропласты, хромопласты, лейкопласты. Нет пластид
Нет лизосом в классическом виде — их роль выполняют вакуоли. Есть лизосомы
В большинстве растительных клеток центриолей нет. Есть центриоли (клеточный центр), организующие микротрубочки
Цитоскелет Цитоскелет есть у обоих типов клеток, но у растений он участвует ещё и в ориентации роста клеточной стенки и движении везикул к месту формирования новой клеточной стенки. У животных он играет ключевую роль в изменении формы клетки, образовании псевдоподий, фагоцитозе и движении.
Включения цитоплазмы У растений распространены крахмальные зёрна, кристаллы оксалата кальция. У животных — гликогеновые гранулы и жировые капли.

Основные функции цитоплазмы

Цитоплазма играет ключевую роль в жизни клетки. По её пространству перемещаются питательные вещества, необходимые для работы органелл, и выводятся продукты обмена, которые клетке больше не нужны. Благодаря своим свойствам цитоплазма поддерживает постоянство внутренней среды клетки — то есть гомеостаз: стабильные условия, без которых клеточные процессы невозможны. В цитоплазме создаётся водная среда, необходимая для всех биохимических реакций. Большинство процессов обмена веществ могут происходить только в растворе, и цитоплазма обеспечивает такие условия[21].

Примечания

  1. ↑ Евгеньева А. П. Цитология. Малый академический словарь. Дата обращения: 21 ноября 2025.
  2. ↑ Москвитин С. А., Швыдкая Н. В. Ботаника (растительная клетка, ткани, анатомия вегетативных органов). Учебно-методическое пособие. — Краснодар: Типография Кубанского государственного аграрного университета, 2019. — С. 14. — 92 с.
  3. ↑ Богданова Т. Л., Солодова Е. А. Биология: справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. — 3-е изд. — М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2008. — С. 162. — 816 с. — ISBN 978-5-94776-633-2.
  4. ↑ Редакция биологических наук. Цитоскелет. Большая российская энциклопедия (8 июня 2022). Дата обращения: 18 ноября 2025.
  5. ↑ Бозрова С. В. Эндоплазматическая сеть. Большая российская энциклопедия (30 августа 2023). Дата обращения: 18 ноября 2025.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 Володина П. А. Цитоплазма. Большая российская энциклопедия (26 сентября 2023). Дата обращения: 18 ноября 2025.
  7. ↑ 7,0 7,1 Лекция 1. Предмет и задачи гистологии, цитологии и эмбриологии. Цитоплазма клетки. Органеллы и включения. Официальный портал Сеченовского Университета. Дата обращения: 18 ноября 2025.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 Мамонтов С. Г., Цибулевский А. Ю. Биология для поступающих в вузы. Структурированный курс. Учебное пособие / под ред. Т. Г. Есаковой. — М.: Издательский центр «Академия», 2024. — С. 41—48. — 698 с. — 5 000 экз. — ISBN 5-7695-1311-Х.
  9. ↑ 9,0 9,1 Бозрова С. В. Аппарат Гольджи. Большая российская энциклопедия (14 декабря 2023). Дата обращения: 21 ноября 2025.
  10. ↑ Пероксисомы клетки. Клеточные включения.. МедУнивер. Дата обращения: 18 ноября 2025.
  11. ↑ Титов В. Н., Ширяева Ю. К., Каба С. И. Субклеточные органеллы пероксисомы, реализация биологических функций трофологии, гомеостаза, эндоэкологии и функциональные связи с митохондриями (лекция) // Клиническая лабораторная диагностика : журнал. — 2012. — № 6. — С. 32—42. — ISSN 0869-2084.
  12. ↑ Редакция биологии и биологических ресурсов. Прокариоты. Большая российская энциклопедия (29 мая 2023). Дата обращения: 18 ноября 2025.
  13. ↑ Редакция биологии и биологических ресурсов. Эукариоты. Большая российская энциклопедия (30 августа 2023). Дата обращения: 18 ноября 2025.
  14. ↑ Нетрусов А. И. Бактерии. Большая российская энциклопедия (8 февраля 2023). Дата обращения: 18 ноября 2025.
  15. ↑ Журавлёва Г. А. Плазмиды. Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 18 ноября 2025.
  16. ↑ Разин С. Новый взгляд на геном: не просто цепочка генов, а трёхмерная сеть, интегрирующая функциональные домены ядра. ООО «Биомолтекст» (28 июня 2018). Дата обращения: 18 ноября 2025.
  17. ↑ Лукьянова А. А. Сходства и различия эукариот, архей, бактерий. Биологический отдел Центра педагогического мастерства. Дата обращения: 18 ноября 2025.
  18. ↑ Эктоплазма. Большая Советская Энциклопедия, 3-е изд., том 30. Дата обращения: 18 ноября 2025.
  19. ↑ Эндоплазма. Большая Советская Энциклопедия, 3-е изд., том 30. Дата обращения: 18 ноября 2025.
  20. ↑ 20,0 20,1 20,2 Бурова Т. Е. Строение тканей растительного и животного происхождения. Учебно-методическое пособие / под ред. А. Л. Ишевского. — СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2014. — С. 6—17. — 68 с.
  21. ↑ § 3.1.4. Строение клетки. Научная электронная библиотека. Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания. Дата обращения: 18 ноября 2025.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Цитоплазма&oldid=2164566