Цитоплазма (грец. kytos — клітина + plasma — виліплене) клітини становить основну масу клітини — це весь її внутрішній вміст, за винятком ядра. Містить 75–85% води, 15–25% білків і багато інших речовин, але в менших кількостях. При вивченні клітини за допомогою світлового мікроскопа видно, що цитоплазма є гомогенною, безбарвною, прозорою, в’язкою рідиною. Проте електронний мікроскоп дозволив виявити складну багатокомпонентну, поліфункціональну, високовпорядковану структуру Ц. Цитоплазма складається із цитозолю (цитоплазматичний матрикс), внутрішньоклітинних органел і включень. Цитозоль становить більшу частину цитоплазми (55% загального об’єму клітини), що не містить органел. Це колоїд, який складається зі складної суміші розчинених у воді органічних макромолекул — білків, жирів, вуглеводів та неорганічних речовин. Містить до 10 000 різних видів білків, головним чином ферментів.
Вода є основною складовою частиною цитоплазми. У середньому в клітинах міститься близько 75% води. Завдяки своїм властивостям водне середовище забезпечує майже всі життєві процеси в клітинах.
Зокрема, вода має такі властивості:
- є розчинником для речовин у клітині, внаслідок чого багато з них іонізуються водою, що полегшує хімічні реакції;
- сприяє пересуванню речовин у клітині, з клітини в клітину в розчиненому стані;
- є ефективним термостабілізатором — зберігає тепло, утворене клітиною;
- забезпечує постійний броунівський рух молекул.
У водному середовищі солі утворюють іони. Більшість солей клітини — це карбонати, бікарбонати, фосфати, сульфати і хлориди солей натрію, калію, кальцію, магнію та заліза. У першу чергу вони відіграють істотну роль у підтримці осмотичності і кислотності Ц. Багато з них беруть участь у біологічних процесах і входять до складу деяких білків. У клітинах наявні кисень, вуглекислий газ, азот і аміак. Кисень і азот надходять з атмосфери шляхом дифузії. Вуглекислий газ і аміак утворюються в клітині в результаті обміну речовин. СО2 утворюється як кінцевий продукт при окисних реакціях і постійно видаляється з клітин. Азот — інертний газ, він не бере участі в клітинних реакціях. Колоїдний вміст може переходити з рідкого стану — золю у більш твердий — гель. Зміни в колоїдному стані пов’язані з різним розподілом колоїдних частинок у цитоплазмі. Перехід з одного стану в інший називають фазовим переходом. У стані золю його частинки розподілені менш випадково й рівномірно, що забезпечує чіткий рух молекул. У стані гелю частки утворюють агрегати між собою і з водою, що призводить до зв’язування вільної води і втрати руху Ц. Рухливість молекул значно зменшується. Це означає, що в місцях «твердої» цитоплазми. швидкість обміну речовин обмежена, але в ділянках «рідкої» Ц. спостерігаються максимальні швидкості біохімічних процесів.
Перехід ділянок цитоплазми зі стану гелю у золь і навпаки зумовлює циклоз — рух ділянок цитоплазми. Цей процес, напр., лежить в основі формування псевдоподій у амеб і лейкоцитів. У цитоплазмі відбувається постійний броунівський рух молекул, постійне їх зіткнення, що зумовлює високу швидкість метаболічних реакцій. Колоїдний стан цитоплазми забезпечує об’єм і форму клітин, а за допомогою хімічних буферів підтримується сталість рН. Броунівський рух молекул залежить від стану Ц.: чим він більш «рідкий» — тим інтенсивніший рух. Підвищення температури також призводить до збільшення інтенсивності руху і прискорення біохімічних реакцій. Броунівський рух забезпечується тепловим рухом молекул. При цьому кожна молекула робить обертально-поступальні рухи. Це забезпечує часте зіткнення молекул, напр. 1 млн зіткнень за секунду. Хімічний склад і фізичний стан зумовлюють біологічні властивості Ц., що служать структурній цілісності та функціональній активності клітин. Насамперед — це підтримка метаболізму. Цитоплазма — середовище, де перебігають одночасно тисячі біохімічних реакцій. Вважається, що близько 70% реакцій клітинного метаболізму відбувається в цитоплазмі, що містить тисячі різновидів ферментів. Це реакції гліколізу, глюконеогенезу, синтезу білків, жирних кислот, амінокислот, нуклеотидів та ін. На рибосомах у Ц. синтезується багато білків, які використовуються клітиною для власних потреб. Рибосоми, зв’язані з ендоплазматичною сіткою, утворюють білки на «експорт». Функції органел клітини забезпечуються постійним, необхідним для них оточенням Ц. Із Ц. органели одержують необхідні речовини і викидають у нього відходи. Ц. бере участь у підтримці гомеостазу клітини. Реакції, що відбуваються у Ц., забезпечують сталість складу клітини та її структурної організації. У Ц. постійно підтримується концентрація води, газів, субстратів хімічних реакцій та рН. Ці умови необхідні для перебігу біохімічних та фізіологічних процесів. Унаслідок постійного синтезу (білків, амінокислот, нуклеотидів, вуглеводів, жирів та ін.) можливий обмін пошкоджених молекул на нові, синтезовані. Це стосується і постійної підтримки структури і складу всіх органел. У Ц. присутні нелізосомальні протеази, які перетравлюють дефектні білки з низькою тривалістю життя. Ц. є резервуаром різних субстратів (амінокислот, нуклеотидів, глюкози й ін.), які постійно використовуються в обміні речовин для утворення нових структур або їх відновлення. Ц. забезпечує ріст і диференціювання клітини. Після поділу клітини мають малий розмір і слабко диференційовані. Ріст їх насамперед пов’язаний із синтезом і накопиченням необхідних органічних речовин, більшість яких утворюються в Ц. Ці речовини збільшують об’єм клітини, а також використовуються для формування або росту органел. У процесі розвитку клітини з’являються специфічні органели, змінюється форма клітини, вони поступово набувають ознак та властивостей клітин-попередників.
Билич Г.Л., Катинас Г.С., Назарова Л.В. Цитология. — СПб, 1999; Жегунов Г.Ф., Жегунова Г.П. Цитологические основы жизни. — Х.; 2004; Пішак В.П., Бажора Ю.І., Брагін Ш.Б. та ін. Медична біологія / За ред. В.П. Пішака, Ю.І. Бажори. — Вінниця, 2004; Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. — М., 2004.