Кіріспе

Эукариотикалық жасушаның ядродан басқа барлық құрамы. Жасуша биологиясында цитоплазма – эукариотикалық жасушаның жасушалық мембранамен қоршалған, ядродан басқа барлық материалы. Ядроның ішіндегі және ядролық мембрананың ішінде орналасқан материал нуклеоплазма деп аталады. Цитоплазманың негізгі құрауында цитозоль (көлденең тәрізді зат), органеллалар (жасушаның ішкі құрылымдық бөлімдері) және әртүрлі цитоплазмалық инклюзиялар бар. Цитоплазманың шамамен 80% судан тұрады және көбінесе түссіз болады. Жасуша органеллалары мен бөлшектері алынып тасталғаннан кейін қалған субмикроскопиялық жасушалық зат немесе цитоплазмалық матрица – жер асты плазмасы. Бұл жарық микроскопиясының гиалоплазмасы, өте күрделі, көп фазалы жүйе, онда барлық анықталатын цитоплазмалық элементтер, соның ішінде рибосомалар, митохондриялар, өсімдік пластидтері, липидтік тамшылар және вакуолалар сияқты ірі органеллалар тоқтайды. Цитоплазмада көптеген жасушалық процестер жүзеге асады, мысалы, гликолиз, фотосинтез сияқты көптеген метаболизм жолдары, сондай-ақ жасушаның бөлінуі сияқты процестер. Тығыз ішкі аймақ эндоплазма, ал сыртқы қабат – жасуша қабығы немесе эктоплазма деп аталады. Кальций иондарының цитоплазмаға кіруі мен одан шығуы – метаболизм процестері үшін сигнал беру әрекеті. Өсімдіктерде цитоплазманың вакуолалардың айналасындағы қозғалысы цитоплазмалық ағын деп аталады.

Тарих

Бұл терминді 1863 жылы Рудольф фон Кёлликер енгізді, бастапқыда ол протоплазманың синонимі ретінде пайдаланылды, бірақ кейіннен ол ядродан тыс жасушалық зат және органеллаларды білдіретін болды. Цитоплазманың анықтамасы туралы әлдеқандай дау-дамай болды, себебі кейбір авторлар одан кейбір органеллаларды, әсіресе вакуолаларды және кейде пластидтерді шығарып тастауды қалайды.

Физикалық сипаты

Цитоплазманың әртүрлі компоненттерінің бір-бірімен қалай өзара әрекеттесіп, жасуша құрылымын сақтай отырып органеллалардың қозғалысын қамтамасыз ететіні әлі де белгісіз. Цитоплазмалық компоненттердің ағыны цитоплазманың өткізгіштігіне байланысты көптеген жасушалық функцияларда маңызды рөл атқарады. Мұндай функцияның бір мысалы – жасушалық сигнализация, бұл процесс сигнализациялық молекулалардың жасуша ішінде таралуына мүмкіндік беру тәсіліне байланысты. Кальций иондары сияқты кішкентай сигнализациялық молекулалар оңай диффузиялай алады, ал ірі молекулалар мен жасуша ішкі құрылымдар цитоплазма арқылы қозғалу үшін көмекке мұқтаж. Мұндай бөлшектердің өзгермелі динамикасы цитоплазманың мәні туралы түрлі теориялардың пайда болуына себеп болды.

Сол-гель ретінде

Цитоплазманың гель тәрізді мінез-қалпына көптен бері дәлелдер бар. Цитоплазманың құрамына кіретін молекулалар мен құрылымдар кейде ретсіз коллоидты ерітінді (соль) сияқты, ал кейде біріккен желі тәрізді тұтас масса (гель) құрайды деп саналады. Осы теорияға сәйкес, цитоплазма цитоплазмалық компоненттердің өзара әрекеттесу деңгейіне қарай ерекше сұйық және қатты фазаларда болады, бұл цитоплазма арқылы қозғалатын әртүрлі бөлшектердің әртүрлі динамикасын түсіндіруге мүмкіндік береді. Бір мақалада 100 нм-ден кішкентай өлшемде цитоплазма сұйықтық сияқты, ал үлкен өлшемде гель сияқты әрекет ететіні көрсетілген.

Шыны тәрізді

Цитоплазма шыны тәрізді сұйықтық сияқты мінез-құлық танытады, шыныға түсуге жақымдағандай.

Құрауыш бөліктер

Цитоплазманың үш негізгі құралы – цитозоль, органеллалар және қосымшалар.

Цитозол

Цитозол – мембранамен шектелген органеллалардың құрамына кірмейтін цитоплазманың бөлігі. Цитозол жасуша көлемінің шамамен 70% құрайды және цитоскелет талшықтары, еріген молекулалар мен судың күрделі қоспасы болып табылады. Цитозолдың талшықтарына цитоскелетті құрайтын актин талшықтары мен микротубульдер сияқты ақуыз талшықтары, сондай-ақ ерігіш ақуыздар мен рибосомалар, протеазомалар және жұмбақ қоршау кешендері сияқты кіші құрылымдар кіреді. Цитоплазманың ішкі, түйіршікті және сұйық бөлігі эндоплазма деп аталады. Талшықтардың бұл желісі және ақуыздар сияқты еріген макромолекулалардың жоғары концентрациясының салдарынан макромолекулалық тығыздық деп аталатын эффект пайда болады, сондықтан цитозол идеалды ерітінді ретінде қатыспайды. Бұл тығыздық эффект цитозолдың компоненттерінің бір-бірімен өзара әрекеттесу жолын өзгертеді.

Органельдер

Органеллалар (сөзбе-сөз "кіші мүшелер") - жасуша ішіндегі белгілі бір функцияларды атқаратын, көбінесе мембранамен шектелген құрылымдар. Цитозольде орналасқан негізгі органеллаларға митохондриялар, эндоплазмалық тор, Гольджи аппараты, вакуольдар, лизосомалар және өсімдік жасушаларындағы хлоропластар жатады.

Цитоплазмалық инклюзиялар

Инклюзиялар – цитозольдегі ерімейтін заттардың ұсақ бөлшектері, олар сұйық күйде шашырап орналасқан. Әртүрлі клетка түрлерінде инклюзиялардың кең ауқымы кездеседі, олар өсімдіктердегі кальций оксалаты немесе кремний диоксидінің кристалдарынан бастап, крахмал, гликоген немесе полигидроксибутират сияқты энергия сақтау материалдарының түйіршіктеріне дейін жетеді. Ерекше кең таралған мысал – липидтік тамшылар, олар липидтер мен ақуыздардан тұратын шар тәрізді тамшылар. Бұл тамшылар прокариоттар мен эукариоттарда май қышқылдары және стеролдар сияқты липидтерді сақтау үшін қолданылады. Липидтік тамшылар майлы жасушалардың көлемінің көп бөлігін құрайды, олар липидтерді сақтауға арналған жасушалар, бірақ олар басқа да жасуша түрлерінде кездеседі.

Пікірталас және зерттеулер

Цитоплазма, митохондрия және көптеген органеллалар аналық гаметадан жасушаға берілген үлес болып табылады. Цитоплазманың белсенді екендігін жоққа шығаратын бұрынғы ақпараттан өзгеше, жаңа зерттеулер цитоплазманың вископластикалық қасиеттері арқылы жасушаға және одан сыртқа қоректік заттардың қозғалысын және ағынын бақылайтынын, сондай-ақ цитоплазмалық желідегі байланыстардың үзілу деңгейін анықтайтынын көрсетті. Цитоплазманың материалдық қасиеттерін зерттеу жұмыстары жалғасуда. Оптикалық пинцеттерді пайдалану арқылы тірі сүтқоректі жасушаларының цитоплазмасының механикалық қасиеттерін анықтау әдісі сипатталған.