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

Тема

• Цитозоль, хімічний склад та функції

Мета уроку

• познайомитися із будовою та функцїями цитозолі.

Задачі уроку

• вивчити хімічний склад та функції цитозолі.

Хід уроку

Будова цитозолі

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.

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»

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»

Мал.1 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. 2 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 3, на якому маркером позначена кількість білків в цитозолі.

Мал.2 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»

Функції цитозолі

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 4. Який процес зображений на малюнку?

Мал. 4 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.5 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 5.

Контролюючий блок

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.

Над уроком працювали

Будько А.І.

Чепець Т.П.

Гринь В.Ю.

Максимова О.І.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.