Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас. Повні уроки>>Біологія: Цитозоль, хімічний склад та функції. Повні уроки

Цитозоль, хімічний склад та функції.
Мета уроку:познайомитися із будовою та функцїями цитозолі.
Задачі уроку: вивчити хімічний склад та функції цитозолі.
Хід уроку

Термін гіалоплазма (від hyaline - прозорий), основна плазма, матрикс цитоплазми або цитозоль означають дуже важливу частину клітини, її істинне внутрішнє середовище. Гіалоплазму досить просто отримати у вигляді фракції. Для цього шляхом диференціального центрифугування облягають з гомогенатів клітин усі важкі компоненти аж до рибосом. Надосадова рідина в цьому випадку і є розчинним компонентом цитоплазми, цитозоль або гіалоплазму. Друзі, поглянемо на малюнок 1. Що на ньому зображено?

Мал. 1 Цитозоль в клітині
Цитозоль - не просто розбавлений водний розчин; його склад дуже складний, а консистенція наближається до гелю (желе). Гели - це структуровані колоїдні системи з рідким дисперсним середовищем. Частки дисперсної фази сполучені між собою в рихлу просторову сітку, яка містить у своїх осередках дисперсне середовище, позбавляючи плинність систему в цілому. Друзі, розгляньмо наступне відео, щоб зрозуміти, що таке цитозоль, наприклад, в тваринній клітині.

Відео 1 «Тваринна клітина»

http://www.youtube.com/watch?v=-D74CNJQmkc
Гель гіалоплазми або цитозоль відноситься до тиксотропних гелей, які під впливом зовнішніх умов (температура, тиск) або внутрішніх чинників (чинників стабілізації або деполімеризації) можуть міняти свій агрегатний стан і переходити в менш в'язку, рідшу фазу - в золь (розчин). Такі гель-золь переходи дуже характерні для гіалоплазми. Діти, давайте уважно розглянемо малюнок 2, щоб зрозуміти, що саме знаходиться в цитозолі.
Фізичний стан гіалоплазми має вплив на швидкість біохімічних процесів, які відбуваються в клітині. Чим густіше гіалоплазма, тим хімічні реакції проходять повільніше. Перехід гіалоплазми з одного стану в інший забезпечує рух клітин за прикладом амеби, а також фаго- і піноцитоз процеси. Діти, давайте розглянемо рух амеби в наступному відео.

Відео 2 «Рух та живлення амеби»

http://www.youtube.com/watch?v=LTqFO8jRVfY&feature=related

Мал.2 Цитозоль як середовище органел
Так, наприклад, при високих гідростатичних тисках цитоплазма не ущільнюється, а розріджується. Окремі зони гіалоплазми можуть міняти свій агрегатний стан залежно від умов або від функціонального завдання.
Цей процес самозборки мікротрубочок зворотній: при зміні умов життя клітини (підвищення тиску або зміна проникності мембран клітини) мікротрубочки розпадаються до мономірних молекул тубулінів. Так само в безструктурній на перший погляд гіалоплазмі можуть виникати і розпадатися різні фіблярні, нитчасті комплекси білкових молекул. У гіалоплазмі на рибосомах і полірибосомах, незв'язаних з мембранами, відбувається синтез білків, необхідних клітині для підтримки її життєдіяльності, для побудови її органел. Тут же відбувається активація амінокислот за допомогою специфічних ферментів і зв'язування їх з трансферними РНК. У цитозолі також відбувається модифікація ферментів (наприклад, фосфорилювання), що призводить до їх активації або до інактивації, відбувається деградація, розщеплювання білків, за допомогою специфічних протеиназ та ін.
У цитозолі на розташованих там рибосомах синтезуються білки, що транспортуються в різні ділянки клітини. Тут же здійснюється синтез усіх білків клітинного ядра, велика частина білків мітохондрій і пластид, основні білки пероксисом. Ці групи білків мають свої сигнальні амінокислотні послідовності, які пізнаються відповідно ядерними порами, або мембранами, що дозволяє цим білкам транспортуватися через мембрани і потрапляти всередину мітохондрій, пластид, пероксисом.
 Синтез секреторних білків, білків лізосом, позаклітинного матриксу також починається в гіалоплазмі, але після контакту з мембранами гранулярного ендоплазматичного ретикулума комплекс рибосома-информационная РНК-пептид виявляється пов'язаним з мембранами, а білок що синтезується, переноситься через мембрану і опиняється в порожнині мембранних вакуолей. Учні, давайте розглянемо на малюнку 3 взаємодію між цитозолю та геномом і РНК.

Мал. 3 Регулятивний зв`язок між геномом і цитозолю.
Подібні гель-золь переходи можуть визначатися також іншими білками, наприклад, актином, кількість якого в деяких нем'язових клітинах може досягати 10%.  Давайте розглянемо малюнок 4, на якому маркером позначена кількість білків в цитозолі.

Мал.4 Білки в цитозолі (помічені маркером)
При взаємодії фіблярного актина з білками типу фібрину відбувається стабілізація гелю, а при зв'язуванні з білками, активність деяких залежить від концентрації Ca (гельзолин), відбувається фрагментація волокнини і перехід усієї системи в рідкий стан (зол).
Таким шляхом може мінятися стан цитоплазми в різних ділянках клітини, що забезпечує рух усієї клітини або окремих її внутрішньоклітинних компонентів. Учні, давайте розглянемо наступне відео про рух цитоплазми.

Відео 3 «Рух цитоплазми»

http://www.youtube.com/watch?v=N37rK-N8u_s&feature=related
Функціональне значення гіалоплазми дуже велике. Тут локалізовані ферменти, що беруть участь в синтезі амінокислот, нуклеотидів, жирних кислот, метаболізму цукрів. У гіалоплазмі відбувається синтез і відкладення запасного полісахариду глікогену, накопичення запасних жирових крапель, що складаються з триацилглицероидов. Тут же відбуваються процеси гліколізу і синтез частини АТФ. Учні, подивімося на малюнок 5. Який процес зображений на малюнку?

Мал. 5 Значення цитозолі для надходження кисню до клітини.
Окрім структурних білків і ферментів в цитозоле в розчиненому стані міститься величезна кількість амінокислот, нуклеотидів і інших будівельних блоків біополімерів, а також безліч метаболитов - проміжних продуктів, що виникають при синтезі і розпаді макромолекул.

Мал.6 Схема взаємозв'язків між мембранними системами клітини
Гіалоплазма містить велику кількість іонів, неорганічних з'єднань, таких як Na, K, Ca2, Cl -, HCO3 -, HPO42 - та ін. При цьому концентрація цих іонів строго детермінована і регулюється мембранними компонентами клітини. Гіалоплазма є головною середою для утворення тісного зв'язку між різними мембранними структурами клітини. Наприклад, плазматична мембрана тісно пов'язана, з мембранами ендоплазматичної сітки. Учні, давайте розглянемо це на малюнку 6.

Контролюючий блок№1
1)    Що таке цитозоль?
2)    Що входить до хімічного складу цитозолі?
3)    Які функції має цитозоль?

Список використаної літератури
1) Урок на тему «Цитозоль та її значення в клітині» Будько А.І., вчителя біології, м. Донецьк, сш №1.
2)  Урок на тему «Цитозоль та її хімічний склад» Гринь В.Ю., вчителя біології,  м. Миколаїв, сш №2.
3) Урок на тему «Функції цитозолі»  Максимова О.І., вчителя біології,  м. Дніпропетровськ, сш №3.
4) Медников Б. М. Аксиомы биологии. Москва, 2008.
5) Убанов А.М. Книга о жизни, клетках и ученых. Москва, 2008.

Відредаговано та вислано Чепець Т.П.

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.