Протоплазма — живое вещество клетки¶

Протоплазма — это содержимое живой клетки, представляющее собой коллоидную систему, состоящую из воды, белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот, ионов и других низкомолекулярных соединений. Термин описывает всю совокупность вещества клетки, за исключением оболочки (клеточной стенки у растений и микроорганизмов). Протоплазма считается материальной основой жизнедеятельности: именно в ней происходят обменные процессы, хранится генетическая информация и реализуются функции клетки.

¶Происхождение термина

Термин «протоплазма» ввёл в научный оборот чешский физиолог и анатом Ян Пуркинье в 1839 году, обозначив им содержимое ядра клетки. В 1846 году немецкий ботаник Гуго фон Моль распространил понятие на всё содержимое растительной клетки. В 1861 году немецкий физиолог Макс Шульце сформулировал «клеточную теорию протоплазмы», согласно которой протоплазма — это «жидкий скелет» живого вещества, а все свойства живого обусловлены именно ею.

В XIX веке развернулось так называемое протоплазменное движение (от лат. protoplasma controversy) — полемика между сторонниками «жизни протоплазмы» (гилозоизм) и скептиками. Наиболее известным оппонентом был немецкий физиолог Рудольф Вирхов, утверждавший, что жизнь — это сумма физико-химических процессов, а не свойство особого вещества. В ходе дискуссии термин «протоплазма» постепенно вытеснился более точными понятиями «цитоплазма» и «цитозоль».

¶Состав

Протоплазма представляет собой гетерогенную коллоидную систему, в которой структурные элементы (белки, органеллы) взвешены в водной среде.

Основу коллоидной структуры протоплазмы составляют гидрофильные белки, формирующие гели и золи. Белки и липиды образуют мембранные структуры, разделяющие протоплазму на компартменты.

¶Структурная организация

Современная биология рассматривает протоплазму не как однородную «жидкость», а как высокоорганизованную систему, включающую:

• Цитоплазму — часть протоплазмы между ядерной оболочкой и плазматической мембраной;
• Ядро (у эукариот) — структуру, содержащую генетический материал;
• Органеллы — митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пластиды (у растений);
• Цитоскелет — систему белковых нитей (микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), обеспечивающих форму и транспорт;
• Рибосомы — внедоболочечные структуры синтеза белка.

У прокариотических клеток (бактерий, архей) протоплазма устроена проще: нет оформленного ядра и мембранных органелл, генетический материал расположен в нуклеоиде.

¶Физико-химические свойства

Протоплазма обладает рядом свойств, характерных для живого вещества:

• Тиксотропия — способность переходить из гелеподобного состояния в золеподобное и обратно (проявляется при движении цитоплазмы);
• Поверхностное натяжение — определяет форму клетки и поведение капель протоплазмы;
• Изотония и тургор — осмотические свойства, поддерживающие клеточный объём;
• Электрический заряд мембран — основа биопотенциалов и возбудимости клеток;
• Способность к самовоспроизведению — деление клетки и репликация генетического материала.

¶Движение протоплазмы

Одним из наблюдаемых свойств протоплазмы является цитоплазматическое течение (циклоз) — направленное перемещение органелл и цитозоля вдоль клеточных мембран. Оно обеспечивается актин-миозиновыми взаимодействиями и транспортом по микротрубочкам. У амёб подобный механизм лежит в основе псевдоподиального движения.

¶Историческое значение понятия

Хотя в современной биологии термин «протоплазма» утратил былую центральность, он сыграл важную роль в формировании клеточной теории М. Шлейдена и Т. Шванна (1838–1839) и развитии представлений о клетке как единице жизни. В русской науке изучением свойств протоплазмы занимались И. И. Мечников, А. С. Фаминцын и другие исследователи конца XIX — начала XX века.

¶Применение термина

В современной научной и учебной литературе термин «протоплазма» используется преимущественно в историческом и обобщающем контексте — как синоним «жидкого» (неструктурного) содержимого клетки. В медицине и патологии встречается понятие «дегенерация протоплазмы», описывающее дистрофические изменения клетки.

¶Исторические источники

• Пуркинье Я. Наблюдения и размышления по поводу жизнедеятельности растительных и животных организмов (1839)
• Шульце М. О строении и размножении клеток (1861)
• Вирхов Р. Клеточная патология (1858)
• Гамбург М. А. Биохимические основы онтогенеза (1968)