Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Все содержимое эукариотической клетки, за исключением ядра.
All of the contents of a eukaryotic cell except the nucleus
В клеточной биологии цитоплазма – это весь материал внутри эукариотической клетки, заключенный в клеточную мембрану, за исключением клеточного ядра. Материал внутри ядра, содержащийся в ядерной мембране, называется нуклеоплазмой. Основными компонентами цитоплазмы являются цитозоль (гелеобразное вещество), органеллы (внутренние субструктуры клетки) и различные цитоплазматические включения. Цитоплазма состоит примерно на 80% из воды и обычно бесцветна. Субмикроскопическое основное вещество клетки, или цитоплазменная матрица, которое остается после удаления клеточных органелл и частиц, называется грунтовой плазмой. Это гиалоплазма, видимая в световой микроскопии – высоко сложная, полифазная система, в которой взвешены все различимые цитоплазматические элементы, включая крупные органеллы, такие как рибосомы, митохондрии, пластиды растений, липидные капли и вакуоли. Многие клеточные процессы, такие как многочисленные метаболические пути, включая гликолиз, фотосинтез, и процессы, такие как деление клеток, происходят в цитоплазме. Концентрированная внутренняя область называется эндоплазмой, а внешний слой – коркой клетки, или эктоплазмой. Перемещение ионов кальция внутрь и наружу цитоплазмы является сигнальной активностью для метаболических процессов. У растений движение цитоплазмы вокруг вакуолей известно как цитоплазматическое течение.
In cell biology, the cytoplasm describes all material within a eukaryotic cell, enclosed by the cell membrane, except for the cell nucleus. The material inside the nucleus and contained within the nuclear membrane is termed the nucleoplasm. The main components of the cytoplasm are the cytosol (a gel like substance), the organelles (the cell's internal sub structures), and various cytoplasmic inclusions. The cytoplasm is about 80% water and is usually colorless. The submicroscopic ground cell substance, or cytoplasmic matrix, that remains after the exclusion of the cell organelles and particles is groundplasm. It is the hyaloplasm of light microscopy, a highly complex, polyphasic system in which all resolvable cytoplasmic elements are suspended, including the larger organelles such as the ribosomes, mitochondria, plant plastids, lipid droplets, and vacuoles. Many cellular activities take place within the cytoplasm, such as many metabolic pathways, including glycolysis, photosynthesis, and processes such as cell division. The concentrated inner area is called the endoplasm and the outer layer is called the cell cortex, or ectoplasm. Movement of calcium ions in and out of the cytoplasm is a signaling activity for metabolic processes. In plants, movement of the cytoplasm around vacuoles is known as cytoplasmic streaming.
История
Термин был введен Рудольфом фон Кёлликером в 1863 году, изначально как синоним протоплазмы, но впоследствии стал означать клеточное вещество и органеллы вне ядра. Существуют некоторые разногласия в определении цитоплазмы, так как отдельные авторы предпочитают исключать из её состава некоторые органеллы, в частности вакуоли и иногда пластиды.
The term was introduced by Rudolf von Kölliker in 1863, originally as a synonym for protoplasm, but later it has come to mean the cell substance and organelles outside the nucleus. There has been certain disagreement on the definition of cytoplasm, as some authors prefer to exclude from it some organelles, especially the vacuoles and sometimes the plastids.
Физический характер
Остается неясным, каким образом различные компоненты цитоплазмы взаимодействуют, обеспечивая перемещение органелл при сохранении структуры клетки. Поток цитоплазматических компонентов играет важную роль во многих клеточных функциях, которые зависят от проницаемости цитоплазмы. Примером такой функции является клеточная сигнализация – процесс, зависящий от того, как сигнальные молекулы могут диффундировать по клетке. В то время как небольшие сигнальные молекулы, такие как ионы кальция, способны легко диффундировать, более крупные молекулы и субклеточные структуры часто нуждаются в помощи для перемещения в цитоплазме. Нерегулярная динамика этих частиц породила различные теории о природе цитоплазмы.
It remains uncertain how the various components of the cytoplasm interact to allow movement of organelles while maintaining the cell's structure. The flow of cytoplasmic components plays an important role in many cellular functions which are dependent on the permeability of the cytoplasm. An example of such function is cell signalling, a process which is dependent on the manner in which signaling molecules are allowed to diffuse across the cell. While small signaling molecules like calcium ions are able to diffuse with ease, larger molecules and subcellular structures often require aid in moving through the cytoplasm. The irregular dynamics of such particles have given rise to various theories on the nature of the cytoplasm.
В качестве соль-геля
Долгое время существуют доказательства того, что цитоплазма ведет себя как золь-гель система. Предполагается, что компоненты и структуры цитоплазмы в одних случаях ведут себя как неупорядоченный коллоидный раствор (золь), а в других – как интегрированная сеть, формирующая твердую массу (гель). Таким образом, эта теория утверждает, что цитоплазма существует в различных жидких и твердых фазах в зависимости от степени взаимодействия между цитоплазматическими компонентами, что может объяснить различную динамику различных частиц, наблюдаемую при их движении через цитоплазму. В одной из работ было предложено, что при масштабах менее 100 нм цитоплазма ведет себя как жидкость, а при больших масштабах – как гель.
There has long been evidence that the cytoplasm behaves like a sol gel. It is thought that the component molecules and structures of the cytoplasm behave at times like a disordered colloidal solution (sol) and at other times like an integrated network, forming a solid mass (gel). This theory thus proposes that the cytoplasm exists in distinct fluid and solid phases depending on the level of interaction between cytoplasmic components, which may explain the differential dynamics of different particles observed moving through the cytoplasm. A papers suggested that at length scale smaller than 100 nm, the cytoplasm acts like a liquid, while in a larger length scale, it acts like a gel.
Как стекло
Было предложено, что цитоплазма ведет себя как стеклообразующая жидкость, приближающаяся к температуре стеклования.
It has been proposed that the cytoplasm behaves like a glass forming liquid approaching the glass transition.
Составляющие
Три основных элемента цитоплазмы — цитозоль, органеллы и включения.
The three major elements of the cytoplasm are the cytosol, organelles and inclusions.
Цитозол
Цитозоль — это часть цитоплазмы, не заключенная в мембранные органеллы. Цитозоль составляет около 70% объема клетки и представляет собой сложную смесь нитей цитоскелета, растворенных молекул и воды. Нити цитозоля включают белковые филаменты, такие как актиновые филаменты и микротрубочки, составляющие цитоскелет, а также растворимые белки и небольшие структуры, такие как рибосомы, протеасомы и загадочные комплексы сводов. Внутренняя, гранулированная и более текучая часть цитоплазмы называется эндоплазмой. Благодаря этой сети волокон и высокой концентрации растворенных макромолекул, таких как белки, возникает эффект, известный как макромолекулярное перенаселение, и цитозоль не ведет себя как идеальный раствор. Этот эффект перенаселения изменяет способы взаимодействия компонентов цитозоля друг с другом.
The cytosol is the portion of the cytoplasm not contained within membrane bound organelles. Cytosol makes up about 70% of the cell volume and is a complex mixture of cytoskeleton filaments, dissolved molecules, and water. The cytosol's filaments include the protein filaments such as actin filaments and microtubules that make up the cytoskeleton, as well as soluble proteins and small structures such as ribosomes, proteasomes, and the mysterious vault complexes. The inner, granular and more fluid portion of the cytoplasm is referred to as endoplasm. Due to this network of fibres and high concentrations of dissolved macromolecules, such as proteins, an effect called macromolecular crowding occurs and the cytosol does not act as an ideal solution. This crowding effect alters how the components of the cytosol interact with each other.
Органелы
Органеллы (буквально "маленькие органы") — это, как правило, структуры внутри клетки, окруженные мембраной, выполняющие специфические функции. Некоторые из основных органелл, находящихся во взвешенном состоянии в цитозоле, включают митохондрии, эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы, а также хлоропласты в растительных клетках.
Organelles (literally "little organs") are usually membrane bound structures inside the cell that have specific functions. Some major organelles that are suspended in the cytosol are the mitochondria, the endoplasmic reticulum, the Golgi apparatus, vacuoles, lysosomes, and in plant cells, chloroplasts.
Цитоплазматические включения
Включения – это мелкие частицы нерастворимых веществ, взвешенных в цитозоле. Существует огромное разнообразие включений в различных типах клеток, от кристаллов оксалата кальция или диоксида кремния в растениях до гранул веществ, запасающих энергию, таких как крахмал, гликоген или полигидроксибутират. Особенно широко распространены липидные капли – сферические структуры, состоящие из липидов и белков, используемые как прокариотами, так и эукариотами для хранения липидов, например жирных кислот и стеролов. Липидные капли составляют значительную часть объема адипоцитов – специализированных клеток для хранения липидов, но также встречаются и в других типах клеток.
The inclusions are small particles of insoluble substances suspended in the cytosol. A huge range of inclusions exist in different cell types, and range from crystals of calcium oxalate or silicon dioxide in plants, to granules of energy storage materials such as starch, glycogen, or polyhydroxybutyrate. A particularly widespread example are lipid droplets, which are spherical droplets composed of lipids and proteins that are used in both prokaryotes and eukaryotes as a way of storing lipids such as fatty acids and sterols. Lipid droplets make up much of the volume of adipocytes, which are specialized lipid storage cells, but they are also found in a range of other cell types.
Споры и исследования
Цитоплазма, митохондрии и большинство органелл – это вклад в клетку от материнской гаметы. Вопреки устаревшим сведениям, отрицающим активность цитоплазмы, недавние исследования показали, что она управляет движением и потоком питательных веществ внутрь и наружу клетки благодаря вископластическим свойствам и измерению скорости взаимного разрыва связей в цитоплазматической сети. Изучение материальных свойств цитоплазмы продолжается. Описан метод определения механического поведения цитоплазмы живых клеток млекопитающих с использованием оптического пинцета.
The cytoplasm, mitochondria, and most organelles are contributions to the cell from the maternal gamete. Contrary to the older information that disregards any notion of the cytoplasm being active, new research has shown it to be in control of movement and flow of nutrients in and out of the cell by viscoplastic behavior and a measure of the reciprocal rate of bond breakage within the cytoplasmic network. The material properties of the cytoplasm remain an ongoing investigation. A method of determining the mechanical behaviour of living cell mammalian cytoplasm with the aid of optical tweezers has been described.