Введение

Эндоплазма, также известная как энтоплазма, обычно относится к внутренней (часто гранулированной), плотной части цитоплазмы клетки. Это противопоставляется эктоплазме, которая является внешним (негранулированным) слоем цитоплазмы, обычно водянистым и непосредственно прилегающим к плазматической мембране. Ядро отделено от эндоплазмы ядерной оболочкой. Различный состав/вязкость эндоплазмы и эктоплазмы способствуют локомоции амебы посредством образования псевдоподия. Однако другие типы клеток также имеют цитоплазму, разделенную на эндо- и эктоплазму. Эндоплазма, вместе со своими гранулами, содержит воду, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, углеводы, неорганические ионы, липиды, ферменты и другие молекулярные соединения. В эндоплазме происходит большинство клеточных процессов, поскольку она содержит органеллы, составляющие эндомембранную систему, а также автономные органеллы. Эндоплазма необходима для большинства метаболических процессов, включая деление клеток. Эндоплазма, как и цитоплазма, находится в постоянном движении благодаря внутриклеточному транспорту, в ходе которого везикулы перемещаются между органеллами и к/от плазматической мембраны. В эндоплазме материалы регулярно подвергаются как деградации, так и синтезу в соответствии с потребностями клетки и/или организма. Некоторые компоненты цитоскелета проходят через всю эндоплазму, хотя большинство из них сосредоточено в эктоплазме к краям клетки, ближе к плазматической мембране. Гранулы эндоплазмы суспендированы в цитозоле.

Гранулы

Термин "гранула" относится к небольшой частице внутри эндоплазмы, как правило, секреторному пузырьку. Гранулы являются определяющей характеристикой эндоплазмы, поскольку обычно отсутствуют в эктоплазме. Эти ответвления эндомембранной системы окружены фосфолипидным бислоем и способны сливаться с другими органеллами, а также с плазматической мембраной. Их мембрана полупроницаема, что позволяет им удерживать вещества, которые могли бы быть вредны для клетки, если бы они свободно циркулировали в цитозоле. Эти гранулы обеспечивают клетке значительную регуляцию и контроль над широким спектром метаболических процессов, происходящих в эндоплазме. Существует множество различных типов, различающихся по содержанию пузырька. Эти гранулы/везикулы могут содержать ферменты, нейротрансмиттеры, гормоны и продукты отходов. Обычно их содержимое предназначено для другой клетки или ткани. Эти везикулы служат формой хранения и высвобождают свое содержимое по мере необходимости, часто в ответ на сигнальный путь. Получив сигнал к перемещению, везикулы могут двигаться вдоль элементов цитоскелета с помощью моторных белков, чтобы достичь места назначения.

Цитозольная составляющая эндоплазмы

Цитозоль составляет полужидкую часть эндоплазмы, в которой находятся взвешенные вещества. Это концентрированный водный гель, в котором молекулы настолько плотно упакованы в водной среде, что его свойства больше напоминают гель, чем жидкость. Он имеет водную основу, но содержит как малые, так и крупные молекулы, что обеспечивает ему плотность. Цитозоль выполняет несколько функций, включая физическую поддержку клетки, предотвращение её коллапса, расщепление питательных веществ, транспорт малых молекул и обеспечение функционирования рибосом, ответственных за синтез белка. Цитозоль преимущественно состоит из воды, но также содержит сложную смесь крупных гидрофильных молекул, более мелких молекул, белков и растворенных ионов. Состав цитозоля изменяется в соответствии с потребностями клетки. Важно не путать цитозоль с цитоплазмой: цитозоль – это лишь гелевая матрица клетки, не включающая многие макромолекулы, необходимые для её жизнедеятельности.

Локомоция амебы через эндоплазматические изменения

Хотя передвижению амебы помогают придатки, такие как жгутики и реснички, основным источником движения в этих клетках является псевдоподиальное передвижение. Этот процесс использует разницу в консистенции эндоплазмы и эктоплазмы для создания псевдоподия. Псевдоподии, или «ложные ножки», – это термин, обозначающий вырост плазматической мембраны клетки, образующий придаток, который тянет клетку вперед. В основе этого процесса лежит гелеобразная эктоплазма и более жидкая, зольная, часть эндоплазмы. Для создания псевдоподия гель эктоплазмы начинает переходить в золь, который вместе с эндоплазмой выталкивает часть плазматической мембраны, формируя придаток. После того, как псевдоподий вытянут, золь внутри начинает превращаться обратно в гель по направлению к периферии, восстанавливая структуру эктоплазмы, по мере того как отстающая часть клетки втекает в псевдоподий, перемещая клетку вперед.

Клеточное дыхание

Митохондрии жизненно важны для эффективности эукариотических клеток. Эти органеллы расщепляют простые сахара, такие как глюкоза, для создания множества молекул АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ обеспечивает энергию для синтеза белков, на который приходится около 75% энергии клетки, а также для других клеточных процессов, таких как сигнальные пути. Расположенные в цитоплазме клетки, митохондрии встречаются в количестве, варьирующемся в зависимости от метаболических потребностей клетки. Клетки, которым необходимо синтезировать большое количество белков или расщеплять много веществ, содержат большое количество митохондрий. Глюкоза расщепляется посредством трех последовательных процессов: гликолиза, цикла Кребса и цепи переноса электронов.

Синтез белков

Синтез белка начинается в рибосоме, как свободных, так и связанных с шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. Каждая рибосома состоит из двух субъединиц и отвечает за трансляцию генетических кодов из мРНК в белки, создавая цепочки аминокислот, называемые пептидами. Белки обычно не готовы к выполнению своей функции сразу после выхода из рибосомы. Рибосомы, связанные с эндоплазматическим ретикулумом, высвобождают свои белковые цепи в просвет эндоплазматического ретикулума, что является началом эндомембранной системы. Внутри ЭПР белки сворачиваются и модифицируются путем добавления молекул, таких как углеводы, а затем направляются в аппарат Гольджи, где они подвергаются дальнейшей модификации и упаковке для доставки к месту назначения. Везикулы обеспечивают транспорт между компонентами эндомембранной системы и плазматической мембраной.

Прочие метаболические процессы

В дополнение к этим двум основным процессам, в эндоплазме происходит множество других процессов. Лизосомы расщепляют отходы и токсины с помощью содержащихся в них ферментов. Гладкий эндоплазматический ретикулум синтезирует гормоны и липиды, обезвреживает токсины и регулирует клеточный уровень кальция. Хотя основной контроль клеточного деления осуществляется в ядре, центросомы, находящиеся в эндоплазме, способствуют формированию веретена деления. Эндоплазма является местом осуществления многих процессов, необходимых для поддержания клеточного гомеостаза.