Какие функции выполняет цитоплазма в бактерии?

Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.

Надмембранные комплексы клеток

У клеток животных и человека есть тонкий поверхностный пласт – гликокаликс (от греч. глицис – сладкий и лат. callum – толстая кожа). Он толщиной – несколько десятков наннометров. Состоит из гликопротеидов (соединений белков с углеводами) и частично гликолипидов (соединений липидов с углеводами). Гликокаликс обеспечивает непосредственную связь клеток с внешней средой, между клетками. Клетка воспринимает раздражения через гликокаликс. Не выполняет опорной функции. В гликокаликсе благодаря наличию ферментов может происходить внеклеточное пищеварение. Гликокаликс состоит из гликопротеидов (соединения углеводов с белками) и гликолипидов (соединения углеводов с липидами).

У клеток грибов и растений – клеточные стенки (оболочки). В клеточных стенках растений содержится целлюлоза. Нерастворимые в воде волоконца целлюлозы собраны в пучочки и образуют каркас, углубленный в основу – матрикс. Матрикс содержит преимущественно полисахариды. В состав клеточной стенки растений могут входить и другие вещества: липиды, белки, неорганические соединения (двооксид кремния, соли кальция и т. п.). Клеточные стенки способны древеснеть – промежутки между волоконцами целлюлозы заполняются особым органическим соединением – лигнином. Все соединения клеточной стенки синтезируются в клетке. Через клеточные стенки растений происходит транспорт воды и определенных соединений. Это можно наблюдать в явлениях плазмолиза и деплазмолиза. В растворе, концентрация солей которого выше концентрации солей в цитоплазме, вода выходит из клетки. Пристеночный слой цитоплазмы отделяется от клеточной стенки – явление плазмолиза. В растворе, концентрация которого будет ниже концентрации солей в цитоплазме, – будет наблюдаться обратный процесс – явление деплазмолиза, при котором вода будет поступать в клетку и внутриклеточное давление будет возрастать.

В клеточных стенках грибов содержится хитин, а также разнообразные полисахариды (целлюлоза, гликоген и т. п.). В состав клеточных стенок некоторых грибов могут входить темные пигменты (меланины), пептиды, растворимые сахара, аминокислоты, фосфаты и т. п.

Немембранные органеллы

С цитоскелетом связан клеточный центр (центросома), трехмерная модель которого показана на иллюстрации выше. Основными составляющими его являются две центриоли (короткие цилиндры из микротрубочек), расположенные под прямым углом друг к другу. Центросома размещается вблизи ядра, является центром организации микротрубочек цитоскелета и играет важную роль в делении клеток.

К немембранным органеллам относятся структуры, обеспечивающие движение клеток. Кроме упоминавшегося выше амебоидного типа, другие типы движения обеспечиваются специализированными структурами — жгутиками и ресничками, встроенными в плазмолемму и клеточную стенку (если она есть). Эти органеллы построены из микротрубочек, которые, изменяя свою структуру, осуществляют круговые движения. Они сходны по строению, но по сравнению с ресничками жгутики длиннее, а количество их — меньше.

Органеллы движения свойственны многим одноклеточным организмам, а также бывают в некоторых клетках многоклеточного организма (вспомните, какие организмы или клетки организма человека имеют жгутики или реснички). К немембранным органеллам также относятся рибосомы. Это небольшие тельца, состоящие из двух субъединиц. В состав этих органелл входят специальные рибосомные белки и рибосомальная РНК (рРНК). Рибосомы участвуют в синтезе белков.

Отличия цитозоля у разных видов

Нередко можно столкнуться с вопросом – есть ли у бактерии цитоплазма. Ответ на этот вопрос, безусловно, утвердительный. Конечно, у всех микробов есть такой жизненно важный органоид, однако, он существенно отличается от цитозоля остальных организмов. Необходимо знать, что все микробы являются прокариотами, то есть в их клетке, а они представляют собой именно одноклеточные, отсутствует оформленное ядро. Этот факт говорит о том, что наследственная информация у одноклеточных (ДНК) расположена непосредственно в самом цитозоле и ничем не ограждена, в отличие от эукариотов, которыми, к примеру, являются растения.

Читайте также:  Можно ли мочить манту

Цитоплазма в растительной клетке отличается тем, что в ней ядро спрятано внутри специальной оболочки, которая называется ядерной оболочкой. Это является главным отличием цитоплазмы бактериальной клетки. ДНК (кольцевую хромосому) не принято считать составляющей частью цитозоля у одноклеточных.

Цитоплазма бактерий состоит из:

  • растворимых белков;
  • рибонуклеиновых кислот;
  • рибосом;
  • многочисленных включений в виде гранул (гликоген, полисахариды, полифосфаты);
  • пластидов.

Смотрите видео о том, что из себя представляет цитоплазма.

Помимо вышеуказанного, цитоплазма бактерий содержит большое количество воды, что обеспечивает ей динамичность, ведь именно жидкое состояние способствует транспортировке всех продуктов жизнедеятельности между жизненно важными органеллами. В цитозоле прокариотов содержится значительно меньше органелл, чем в цитозоле эукариотов, функции «недостающих» органелл выполняет ЦПМ – специальная мембрана, ограничивающая и регулирующая давление. Особенностью цитозоля микробов также считается то, что он способен к регенерации в случае повреждения или даже удаления большей его части, но нормальное функционирование возможно только при наличии ДНК.

Внутреннее строение

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

Читайте также:  Какая вакцина лучше: Церварикс или Гардасил?

В центральной части клетки локализовано ядерное вещество — ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра — нуклеоид. Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом.

Функции составляющих цитоплазмы

Ретикулум обеспечивает создание «каркаса» для механической прочности и придания клетке формы, то есть несет формообразующую функцию. На его стенках находятся ферменты и фермент-субстратные комплексы, от которых зависит осуществление биохимической реакции. По каналам ретикулума осуществляется перенос химических соединений, таким образом, он выполняет транспортную функцию.

Митохондрии помогают расщепить сложные органические вещества. При этом происходит высвобождение энергии, которая нужна клетке для поддержания физиологических процессов.

Рибосомы отвечают за синтез белковых молекул.

Комплекс или аппарат Гольджи выполняет секреторную функцию в клетках животных, регулирует обмен веществ. У растений комплекс играет роль центра синтеза полисахаридов, которые находятся в стенках клеток.

Лизосомы содержат ферменты, обеспечивающие гидролиз белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров. Основную функцию они выполняют в растительных клетках, создавая трахеи проводящих тканей.

Пластиды могут быть трех видов. Хлоропласты или зеленые пластиды участвуют в фотосинтезе. Клетка растений может вмещать до 50 хлоропластов. Хромопласты содержат пигменты – антоциан, каротиноид. Эти пластиды отвечают за окрас растений в целях привлечения животных, защиты. Лейкопласты обеспечивают накопление питательных веществ, они же могут образовывать хромопласты и хлоропласты.

Вакуоли – это место накопления питательных веществ. Также они обеспечивают формообразующую функцию клетки, создавая внутреннее давление.

Различные включения твердого и жидкого состояния представляют собой запасные вещества и вещества для выделения.

Органоиды движения обеспечивают передвижение клеток в пространстве. Они представляют собой выросты цитоплазмы, имеются у одноклеточных организмов, половых клеток, у фагоцитов.