Протоплазмой
клетки, или цитоплазмой,
называют
полужидкое, прозрачное и бесцветное вещество, наполняющее всю полость в
молодой клетке, а в более старой она выстилает оболочку изнутри. В
клетках среднего возраста протоплазма располагается возле оболочки, но,
кроме того, пронизывает всю полость клетки в виде тончайших
протоплазматических тяжей (рис.1). Протоплазма отличается чрезвычайной
сложностью и разнообразием химического состава и своей физической
структурой. Главнейшая составная часть протоплазмы – белковые
вещества. Протоплазма относится к гидрофильным коллоидам. Помимо
белковых веществ, в протоплазму включены продукты жизнедеятельности
клетки: жиры, жироподобные вещества – липоиды, углеводы,
алкалоиды, глюкозиды, продукты распада белковых веществ –
аминокислоты, а также разнообразные минеральные вещества.
Рис.1. Клетки растений
различного возраста:
I – молодые
клетки. II – клетки
в фазе роста. III
– сильно
увеличенная клетка волоска тыквы. На всех рисунках:
1 – оболочка клетки; 2 – протоплазма; 3 –
ядро с ядрышками; 4 – вакуоли (клеточный сок); 5 –
поры в оболочке, 6 – хлоропласты.
Химическая реакция протоплазмы щелочная, она окрашивает красный лакмус
в синий цвет. В протоплазме клеток вегетирующих растений содержится
около 70-80% воды, вследствие чего протоплазма имеет жидкую слизистую
консистенцию и обладает способностью двигаться. В протоплазме клеток,
находящихся в периоде покоя (сухие семена, сухое слоевища лишайников и
т. п.), содержится мало воды (10-15%), и протоплазма имеет вид плотной
тягучей массы. При детальном изучении в ней обнаруживается три слоя:
наружный – плазмалемма, средний – мезоплазма и
внутренний – тонопласт.
Плазмалемма
– тончайшая пленка, помимо белковых веществ,
содержит в себе много жироподобных веществ – липоидов. Она
отличается полупроницаемостью,
то есть способностью в неодинаковой
степени пропускать через себя различные вещества. В клетках, имеющих
клеточный сок, слой протоплазмы – тонопласт,
примыкающий к
клеточному соку, также состоит из пленки, обогащенной липоидами. Этот
слой регулирует обмен веществ между клеточным соком и средним слоем.
Полупроницаемостью обладает только живая протоплазма.
Средний слой протоплазмы – мезоплазма включает
в себя
микроскопически малые тельца разнообразной формы (шаровидной
– сферосомы, продолговатой и нитевидной –
митохондрии, или хондриосомы), а также мельчайшие частицы –
микросомы (рибосомы). Сферосомы
– сравнительно крупные
гранулы липоидной или липопротеидной природы. Их хорошо видно в
световой микроскоп. С митохондриями,
имеющими длину 0,2-2 μ, и
толщину 0,6-0,8 μ, непосредственно связаны процессы обмена
веществ и энергии клетки. В митохондриях сосредоточены важнейшие
ферментные системы, обеспечивающие жизнедеятельность клетки. Микросомы,
или рибосомы,
имеют размеры 20-40 миллимикрон (mμ), и их можно
видеть в электронный микроскоп. Рибосомы богаты рибонуклеиновой
кислотой, и в них происходит синтез белка.
Строение протоплазмы изучено еще недостаточно, оно не отличается
постоянством и изменяется в соответствии с внешней средой. При изучении
протоплазму клетки фиксируют, то есть убивают крепким спиртом или
другими жидкостями, а затем окрашивают красителями. При этом строение
протоплазмы несомненно изменяется. От йода протоплазма желтеет.
Протоплазма многих растений находится в движении.
Различают струйчатое движение ее и вращательное. Струйчатое движение
наблюдается в клетках среднего возраста, которые имеют не только слой
протоплазмы, расположенный возле оболочки, но и много
протоплазматических нитей, пересекающих полость клеток или тянущихся к
протоплазме, окружающей клеточное ядро. В этих нитях наблюдаются токи
протоплазмы в направлении к ядру и в противоположном направлении; они
заметны в микроскоп по перемещению сферосом и хлоропластов (рис.2). Вращательное,
или круговое, движение
протоплазмы наблюдается в клетках
более старых, то есть в таких, которые имеют только стенкоположный ее
слой. В этих клетках протоплазма движется вдоль оболочки внутри клетки.
Клеточное ядро и пластиды увлекаются вращательным током протоплазмы и
делают движение более заметным. Струйчатое движение протоплазмы мы
можем заметить в клетках волосков тыквы, традесканции, в жгучих
волосках крапивы,
мякоти плодов арбуза, помидора, в корневых волосках
водокраса и др. Вращательное движение протоплазмы удобно наблюдать в
клетках на продольных срезах листа валлиснерии, в клетках листа злодеи
(рис.2), водоросли нителлы и др. Скорость движения увеличивается с
повышением температуры, но до известного предела. Вообще она
незначительна и равна примерно скорости движения минутной стрелки
карманных часов, но под микроскопом кажется довольно большой.
Рис.2. Движение
протоплазмы:
1 – в клетках листа элодеи; 2 – в клетке волоска
традесканции.
Ядовитые жидкости убивают протоплазму, и движение останавливается, но
ускорение его можно стимулировать ничтожным количеством спирта или
эфира.
Значение движения протоплазмы растений до сих пор не совсем ясно;
предполагают, что оно облегчает обмен веществ между клетками, особенно
при некоторых повреждениях растений или их частей.
Протоплазма отличается раздражимостью,
то есть способностью
воспринимать внешние воздействия среды (изменения температуры,
электрические токи, химические, световые и другие раздражения) и
реагировать на них возникновением, ускорением или прекращением
движения. Условия окружающей среды оказывают сильное влияние на
жизненные свойства протоплазмы.
Нагревание клеток до 50-60° (при наличии воды) убивает
протоплазму, так
как белковые вещества при этом свертываются. Споры бактерий погибают
при 100° и выше. Некоторые водоросли и бактерии живут в воде
горячих
источников при температуре 50-70° и выше, сухие семена многих
растений
выносят температуру -70, -80°, а споры бактерий –
даже до
-250°.
