CYTOPLASMA: FUNKTIONER, DELE OG EGENSKABER - BIOLOGI - 2025

Den cytoplasma er stoffet fundet inde i cellerne, som omfatter den cytoplasmatiske matrix eller cytosol og subcellulære afsnit. Cytosol udgør lidt mere end halvdelen (ca. 55%) af det samlede volumen af ​​cellen og er det område, hvor syntesen og nedbrydningen af ​​proteiner forekommer, hvilket giver et passende medium til, at de nødvendige metaboliske reaktioner finder sted..

Alle komponenter i en prokaryot celle er i cytoplasmaet, mens der i eukaryoter er der andre opdelinger, såsom kernen. I eukaryotiske celler optages det resterende cellevolumen (45%) af cytoplasmatiske organeller, såsom mitokondrier, glat og groft endoplasmatisk retikulum, kerne, peroxisomer, lysosomer og endosomer.

Generelle karakteristika

Cytoplasmaet er det stof, der fylder det indre af celler og er opdelt i to komponenter: den flydende fraktion kendt som cytosol eller cytoplasmatisk matrix og de organeller, der er indlejret i den - i tilfælde af den eukaryotiske afstamning.

Cytosol er den gelatinøse matrix af cytoplasmaet og består af en lang række opløste stoffer, såsom ioner, mellemliggende metabolitter, kulhydrater, lipider, proteiner og ribonukleinsyrer (RNA). Det kan vises i to interkonvertible faser: gelfasen og solfasen.

Den består af en kolloid matrix svarende til en vandig gel sammensat af vand - hovedsageligt - og et netværk af fibrøse proteiner svarende til cytoskelettet, herunder actin, mikrotubulier og mellemliggende filamenter, ud over en række tilbehørsproteiner, der bidrager til at danne en rammer.

Dette netværk dannet af proteinfilamenter diffunderer i hele cytoplasmaen, hvilket giver det viskoelastiske egenskaber og egenskaber ved en kontraktil gel.

Cytoskelettet er ansvarlig for at give understøttelse og stabilitet til den cellulære arkitektur. Ud over at deltage i transporten af ​​stoffer i cytoplasmaet og bidrage til bevægelse af celler, såsom fagocytose. I følgende animation kan du se cytoplasmaet i en dyrecelle (cytoplasma):

Funktioner

Cytoplasmaet er en slags molekylær suppe, hvor enzymatiske reaktioner, der er essentielle for at opretholde cellefunktion finder sted.

Det er et ideelt transportmedium til cellulære respirationsprocesser og til biosyntesereaktioner, da molekylerne ikke opløseliggøres i mediet og flyder i cytoplasmaen, klar til brug.

Takket være dens kemiske sammensætning kan cytoplasmaen også fungere som en buffer eller en buffer. Det tjener også som et egnet medium til suspension af organeller, som beskytter dem - og det genetiske materiale indesluttet i kernen - mod pludselige bevægelser og mulige kollisioner.

Cytoplasmaen bidrager til bevægelse af næringsstoffer og cellefortrængning takket være dannelsen af ​​en cytoplasmatisk strøm. Dette fænomen består af bevægelse af cytoplasma.

Strømme i cytoplasmaet er især vigtige i store planteceller og hjælper med til at fremskynde processen med materialedistribution.

komponenter

Cytoplasma, rummet inde i cellen

Cytoplasmaet er sammensat af en cytoplasmatisk matrix eller cytosol og af organellerne, der er indlejret i dette gelatinøse stof. Hver af dem vil blive beskrevet i dybden nedenfor:

cytosol

Cytosol er det farveløse, undertiden grålig, gelatinøse og gennemskinnelige stof, der findes på ydersiden af ​​organellerne. Det betragtes som den opløselige del af cytoplasmaet.

Den mest rigelige komponent i denne matrix er vand, der danner mellem 65 og 80% af dets samlede sammensætning, undtagen i knogler, i emaljen af ​​tænder og i frø.

Med hensyn til dets kemiske sammensætning svarer 20% til proteinmolekyler. Det har mere end 46 elementer brugt af cellen. Af disse betragtes kun 24 som essentielle for livet.

Blandt de mest fremtrædende elementer er kulstof, brint, nitrogen, ilt, fosfor og svovl.

På samme måde er denne matrix rig på ioner, og tilbageholdelsen af ​​disse frembringer en stigning i cellens osmotiske tryk. Disse ioner hjælper med at opretholde optimal syre-basebalance i det cellulære miljø.

Diversiteten af ​​ioner, der findes i cytosolen, varierer afhængigt af den undersøgte celletype. For eksempel har muskel- og nerveceller høje koncentrationer af kalium og magnesium, mens calciumion er særlig rigelig i blodlegemer.

Membranøse organeller

I tilfælde af eukaryotiske celler er der en række subcellulære rum indlejret i den cytoplasmatiske matrix. Disse kan opdeles i membranøse og adskilte organeller.

Det endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet hører til den første gruppe, begge er systemer med sækformede membraner, der er indbyrdes forbundet. Af denne grund er det vanskeligt at definere grænsen for dens struktur. Desuden viser disse rum rumlig og tidsmæssig kontinuitet med plasmamembranen.

Det endoplasmatiske retikulum er opdelt i glat eller ru, afhængigt af tilstedeværelsen eller fraværet af ribosomer. Den glatte er ansvarlig for metabolismen af ​​små molekyler, har mekanismer til afgiftning og syntese af lipider og steroider.

I modsætning hertil har det ru endoplasmatiske retikulum ribosomer, der er forankret til dets membran og er hovedsageligt ansvarlige for syntesen af ​​proteiner, der udskilles af cellen.

Golgi-apparatet er et sæt skiveformede sække og deltager i membran- og proteinsyntese. Derudover har den det enzymatiske maskiner, der er nødvendigt for at udføre modifikationer i proteiner og lipider, herunder glycosylering. Det deltager også i opbevaring og distribution af lysosomer og peroxisomer.

Diskrete organeller

Den anden gruppe består af intracellulære organeller, der er adskilte, og deres grænser observeres tydeligt ved tilstedeværelsen af ​​membraner.

De er isoleret fra de andre organeller fra det strukturelle og fysiske synspunkt, skønt der kan være interaktioner med andre rum, for eksempel kan mitokondrierne interagere med de membranøse organeller.

I denne gruppe er mitokondrier, organeller, der har de enzymer, der er nødvendige for at udføre essentielle metaboliske veje, såsom citronsyrecyklus, elektrontransportkæden, ATP-syntese og fedtsyre b-oxidation.

Lysosomer er også adskilte organeller og er ansvarlige for opbevaring af hydrolytiske enzymer, der hjælper med at genoptage proteiner, ødelægge bakterier og nedbrydningen af ​​cytoplasmatiske organeller.

Mikrobodier (peroxisomer) deltager i oxidative reaktioner. Disse strukturer har enzymet katalase, der hjælper med at omdanne brintperoxid - en giftig stofskifte - til stoffer, der er ufarlige for cellen: vand og ilt. I disse organer forekommer b-oxidation af fedtsyrer.

For planter er der andre organeller kaldet plastos. Disse udfører snesevis af funktioner i plantecellen, og det mest fremragende er chloroplasterne, hvor fotosyntese forekommer.

Ikke-membranøse organeller

Cellen har også strukturer, der ikke er afgrænset af biologiske membraner. Disse inkluderer komponenterne i cytoskelettet, der inkluderer mikrotubuli, mellemfilamenter og actinmikrofilamenter.

Actin-filamenter består af kugleformede molekyler og er fleksible kæder, mens mellemliggende filamenter er mere resistente og består af forskellige proteiner. Disse proteiner er ansvarlige for at give trækstyrke og giver cellestyrken.

Centriolerne er en cylinderformet strukturel duo og er også ikke-membranøse organeller. De er placeret i centrosomer eller organiserede centre for mikrotubuli. Disse strukturer giver anledning til ciliens basallegemer.

Endelig er der ribosomer, strukturer, der består af proteiner og ribosomalt RNA, der deltager i translationsprocessen (proteinsyntese). De kan være frie i cytosol eller forankret i det grove endoplasmatiske retikulum.

Flere forfattere overvejer imidlertid ikke, at ribosomer selv skal klassificeres som organeller.

indeslutninger

Indeslutningerne er komponenterne i cytoplasmaen, der ikke svarer til organeller og i de fleste tilfælde ikke er omgivet af lipidmembraner.

Denne kategori inkluderer et stort antal heterogene strukturer, såsom pigmentgranulater, krystaller, fedt, glykogen og nogle affaldsstoffer.

Disse kroppe kan omgiver sig med enzymer, der deltager i syntesen af ​​makromolekyler fra det stof, der er til stede i inkluderingen. For eksempel kan glycogen undertiden være omgivet af enzymer, såsom glycogen synthese eller glycogen phosphorylase.

Inkluderinger er almindelige i leverceller og muskelceller. På samme måde har hår og hudindeslutninger pigmentkorn, der giver dem den karakteristiske farvning af disse strukturer.

Cytoplasmaegenskaber

Det er en kolloid

Kemisk er cytoplasmaen en kolloid, derfor har den egenskaber ved en opløsning og en suspension samtidigt. Det består af molekyler med lav molekylvægt, såsom salte og glukose, samt molekyler med større masse, såsom proteiner.

Et kolloidalt system kan defineres som en blanding af partikler med en diameter mellem 1 / 1.000.000 og 1 / 10.000 dispergeret i et flydende medium. Al cellulær protoplasma, der inkluderer både cytoplasma og nukleoplasma, er en kolloid opløsning, da spredte proteiner udviser alle egenskaber ved disse systemer.

Proteiner er i stand til at danne stabile kolloidale systemer, da de opfører sig som ladede ioner i opløsning og interagerer i henhold til deres ladninger, og for det andet er de i stand til at tiltrække vandmolekyler. Som alle kolloider har det egenskaben at opretholde denne tilstand af suspension, hvilket giver cellerne stabilitet.

Forekomsten af ​​cytoplasma er uklar, fordi molekylerne, der komponerer den, er store og bryder lys, dette fænomen kaldes Tyndall-effekten.

På den anden side øger den browniske bevægelse af partikler mødet med partikler, hvilket favoriserer enzymatiske reaktioner i cellecytoplasma.

Tixotrope egenskaber

Cytoplasmaet udviser thixotropiske egenskaber, ligesom nogle ikke-Newtonske væsker og pseudoplastik gør. Thixotropy henviser til ændringer i viskositet over tid: når væsken udsættes for stress, falder dens viskositet.

Thixotropiske stoffer viser stabilitet i hviletilstand, og når de forstyrres, får de fluiditet. I det daglige miljø er vi i kontakt med disse typer materialer, såsom tomatsaus og yoghurt.

Cytoplasmaen opfører sig som en hydrogel

En hydrogel er et naturligt eller syntetisk stof, der måske ikke er porøst og har evnen til at absorbere store mængder vand. Dets strækbarhed afhænger af faktorer såsom mediets osmolaritet, ionstyrken og temperaturen.

Cytoplasmaet har egenskaberne ved en hydrogel, da den kan absorbere betydelige mængder vand, og volumenet varierer som respons på det ydre. Disse egenskaber er bekræftet i cytoplasmaet hos pattedyr.

Cyclosis bevægelser

Den cytoplasmatiske matrix er i stand til at foretage bevægelser, der skaber en cytoplasmatisk strøm eller strøm. Denne bevægelse observeres generelt i den mere flydende fase af cytosolen og er årsagen til forskydningen af ​​cellulære rum såsom pinosomer, fagosomer, lysosomer, mitokondrier, centrioler, blandt andre.

Dette fænomen er blevet observeret i de fleste dyre- og planteceller. Amoeboidbevægelser af protozoer, leukocytter, epitelceller og andre strukturer afhænger af bevægelsen af ​​cyclosis i cytoplasmaet.

Cytosolfaser

Viskositeten af ​​denne matrix varierer som en funktion af koncentrationen af ​​molekyler i cellen. Takket være dens kolloidale natur kan to faser eller tilstande skelnes i cytoplasma: solfasen og gelfasen. Den første ligner en væske, mens den anden ligner et fast stof takket være den højere koncentration af makromolekyler.

For eksempel kan vi i fremstillingen af ​​en gelatine skelne mellem begge tilstande. I solfasen kan partiklerne bevæge sig frit i vandet, men når opløsningen afkøles, hærder den og bliver en slags halvfast gel.

I geltilstand er molekylerne i stand til at holdes sammen af ​​forskellige typer kemiske bindinger, herunder HH, CH eller CN. Så snart varme tilføres opløsningen, vender den tilbage til solfasen.

Under naturlige forhold afhænger faseinversion i denne matrix af en række fysiologiske, mekaniske og biokemiske faktorer i det cellulære miljø.

Referencer

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Cellens molekylærbiologi. Garland Science.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN, & Grygorczyk, R. (2009). Hydrogel-naturen af ​​pattedyrscytoplasma bidrager til osmosensing og ekstracellulær pH-sensing. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Undersøgelse af cytoplasmaens struktur. Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Histologi. Tekst og farveatlas med cellulær og molekylær biologi, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introduktion til mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.