Funkcije, deli in značilnosti citoplazme



The citoplazma je snov, najdena v celicah, ki vključuje citoplazmatski matriks (ali citosol) in subcelične predelke. Citosol predstavlja nekaj več kot polovico (približno 55%) celotnega volumna celice in je območje, kjer nastane sinteza in razgradnja beljakovin, kar zagotavlja ustrezno sredstvo za izvajanje potrebnih presnovnih reakcij..

Vse komponente prokariontske celice se nahajajo v citoplazmi, pri evkariontih pa so še druge delitve, kot je jedro. V evkariontskih celicah je preostali volumen celic (45%) zaseden s citoplazmatskimi organelami, kot so mitohondriji, gladki in grobi endoplazmatski retikulum, jedro, peroksizomi, lizosomi in endosomi..

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Komponente
    • 2.1 Citosol
    • 2.2 Membranski organeli
    • 2.3 Diskretni organeli
    • 2.4 Ne membranske organele
    • 2.5 Vključki
  • 3 Lastnosti citoplazme
    • 3.1 To je koloid
    • 3.2 Tiksotropne lastnosti
    • 3.3 Citoplazma se obnaša kot hidrogel
    • 3.4 Ciklično gibanje
  • 4 Faze citosola
  • 5 Funkcije
  • 6 Reference

Splošne značilnosti

Citoplazma je snov, ki zapolni notranjost celic in je razdeljena na dve komponenti: tekočo frakcijo, znano kot citosol ali citoplazemski matriks, in organele, ki so v njej vgrajeni - v primeru evkariontske linije..

Citosol je želatinasta matrika citoplazme in je sestavljena iz ogromne raztopine, kot so ioni, vmesni metaboliti, ogljikovi hidrati, lipidi, proteini in ribonukleinske kisline (RNA). Lahko se pojavi v dveh medsebojno pretvorljivih fazah: gelni fazi in sončni fazi.

Sestoji iz koloidnega matriksa, podobnega vodnemu gelu, sestavljenemu iz vode - predvsem - in mreže vlaknenih beljakovin, ki ustrezajo citoskeletu, vključno z aktinom, mikrotubulami in vmesnimi filamenti, ter vrsto dodatnih beljakovin, ki prispevajo k tvorbi mreža.

To omrežje, ki ga tvorijo proteinski filamenti, se razširi po citoplazmi, kar mu daje lastnosti viskoelastičnosti in lastnosti kontraktilnega gela..

Citoskelet je odgovoren za zagotavljanje podpore in stabilnosti celične arhitekture. Poleg tega, da sodelujejo pri prevozu snovi v citoplazmi in prispevajo k gibanju celic, kot pri fagocitozi.

Komponente

Citoplazma je sestavljena iz citoplazemskega matriksa ali citosola in organelov, ki so vključeni v to želatinasto snov. Nato bo vsaka podrobno opisana:

Citosol

Citosol je brezbarvna, včasih sivkasta, želatinasta in prosojna snov, ki jo najdemo na zunanji strani organelov. Šteje se za topni del citoplazme.

Najbolj razširjena sestavina te matrice je voda, ki tvori med 65 in 80% njene celotne sestave, razen v celicah kosti, sklenini zob in semen..

Glede na njegovo kemijsko sestavo 20% ustreza proteinskim molekulam. Celica ima več kot 46 elementov. Od teh jih je le 24 nujnih za življenje.

Med najpomembnejšimi elementi lahko omenimo ogljik, vodik, dušik, kisik, fosfor in žveplo.

Na enak način je ta matrika bogata z ioni in retencija teh povzroči povečanje osmotskega tlaka celice. Ti ioni pomagajo ohranjati optimalno kislinsko-bazično ravnovesje v celičnem okolju.

Raznolikost ionov, ki jih najdemo v citosolu, se spreminja glede na preučevano vrsto celic. Na primer, mišične in živčne celice imajo visoke koncentracije kalija in magnezija, medtem ko je kalcijev ion v krvnih celicah še posebej bogat..

Membranski organeli

V primeru evkariontskih celic je v citoplazmatskem matriksu vgrajenih več subceličnih predelkov. Te lahko razdelimo na membranske in diskretne organele.

Endoplazmatski retikulum in Golgijev aparat spadata v prvo skupino, oba sta sistema vrečastih membran, ki sta med seboj povezana. Zato je težko določiti mejo njene strukture. Poleg tega ti oddelki predstavljajo prostorsko in časovno kontinuiteto s plazemsko membrano.

Endoplazmatski retikulum se razdeli na gladko ali grobo, odvisno od prisotnosti ali odsotnosti ribosomov. Gladka je odgovorna za presnovo majhnih molekul, ima mehanizme za razstrupljanje in sintezo lipidov in steroidov.

V nasprotju s tem ima grob endoplazmatski retikulum ribosome, pritrjene na membrano, in je v glavnem odgovoren za sintezo beljakovin, ki jih bo izločala celica..

Golgijev aparat je niz diskov v obliki diskov in sodeluje pri sintezi membran in beljakovin. Poleg tega ima encimske stroje, ki so potrebni za spremembe proteinov in lipidov, vključno z glikozilacijo. Sodeluje tudi pri shranjevanju in distribuciji lizosomov in peroksizomov.

Diskretne organele

Drugo skupino sestavljajo intracelularni organeli, ki so diskretni, njihove meje pa jasno opazimo s prisotnostjo membran.

Iz strukturnih in fizičnih vidikov so izolirani iz drugih organelov, čeprav lahko pride do interakcij z drugimi kompartmenti, na primer, mitohondrije lahko medsebojno vplivajo na membranske organele..

V tej skupini so mitohondriji, organeli, ki imajo potrebne encime za izvajanje bistvenih presnovnih poti, kot so cikel citronske kisline, veriga za prenos elektrona, sinteza ATP in b-oksidacija maščobnih kislin.

Lizosomi so tudi diskretni organeli in so odgovorni za shranjevanje hidrolitskih encimov, ki pomagajo reabsorpcijo beljakovin, uničujejo bakterije in razgradnjo citoplazmatskih organelov..

Mikroorganizmi (peroksisomi) sodelujejo pri oksidativnih reakcijah. Te strukture imajo encim katalazo, ki pomaga pretvoriti vodikov peroksid - toksični metabolizem - v snovi, ki so neškodljive za celico: voda in kisik. B-oksidacija maščobnih kislin se pojavi v teh telesih.

V primeru rastlin obstajajo tudi drugi organeli, imenovani plastidi. Ti izvajajo desetine funkcij v rastlinski celici, najbolj izstopajo pa kloroplasti, kjer pride do fotosinteze.

Ne-membranske organele

Celica ima tudi strukture, ki niso omejene z biološkimi membranami. Sem spadajo citoskeletne komponente, ki vključujejo mikrotubule, intermitentne filamente in aktinske mikrofilamente..

Aktinski filamenti so sestavljeni iz globularnih molekul in so fleksibilne verige, medtem ko so vmesni filamenti bolj odporni in so sestavljeni iz različnih beljakovin. Te beljakovine so odgovorne za zagotavljanje odpornosti proti vleki in dajejo moč celici.

Centriole so strukturni duo v obliki valja in so tudi ne-membranski organeli. Nahajajo se v centrosomih ali organiziranih centrih mikrotubul. Te strukture povzročajo bazalna telesa cilij.

Končno so prisotni ribosomi, strukture, ki jih tvorijo proteini in ribosomska RNA, ki sodelujejo v procesu prevajanja (sinteza beljakovin). V citosolu so lahko prosta ali pa so pritrjeni na grob endoplazmatski retikulum.

Vendar pa več avtorjev meni, da ribosomov ni treba uvrstiti med organele..

Vključki

Vključki so komponente citoplazme, ki ne ustrezajo organelom in v večini primerov niso obdani z lipidnimi membranami..

Ta kategorija vključuje veliko število heterogenih struktur, kot so granule pigmentov, kristalov, maščob, glikogena in nekaterih odpadnih snovi..

Ta telesa so lahko obdana z encimi, ki sodelujejo pri sintezi makromolekul iz snovi, ki so vključene v inkluzijo. Na primer, včasih je lahko glikogen obdan z encimi, kot sta glikogen sintaza ali glikogen fosforilaza.

Vključki so pogosti v celicah jeter in v mišičnih celicah. Na enak način imajo vključki las in kože zrnca pigmentov, ki jim dajejo značilno obarvanost teh struktur..

Lastnosti citoplazme

To je koloid

Kemično je citoplazma koloid, zato ima lastnosti raztopine in suspenzije istočasno. Sestavljen je iz molekul z nizko molekulsko maso, kot so soli in glukoze, pa tudi z molekulami večje mase, kot so beljakovine.

Koloidni sistem lahko definiramo kot zmes delcev premera med 1 / 1,000,000 do 1 / 10,000, razpršenih v tekočem mediju. Celotna protoplazma, ki vključuje tako citoplazmo kot nukleoplazmo, je koloidna raztopina, saj dispergirane beljakovine kažejo vse značilnosti teh sistemov..

Beljakovine lahko tvorijo stabilne koloidne sisteme, saj se obnašajo kot nabiti ioni v raztopini in medsebojno delujejo v skladu s svojimi naboji, drugič pa lahko privabljajo molekule vode. Kot vsak koloid ima tudi lastnost, da ohrani to stanje suspenzije, ki daje celicam stabilnost.

Pojav citoplazme je moten, ker so molekule, ki ga sestavljajo, velike in lomijo svetlobo, ta pojav se imenuje Tyndallov učinek..

Po drugi strani pa Brownovo gibanje delcev poveča srečanje z delci, kar daje prednost encimskim reakcijam v celični citoplazmi..

Tiksotropne lastnosti

Citoplazma izkazuje tiksotropne lastnosti, kot tudi nekatere ne-Newtonske tekočine in pseudoplasti. Tiksotropija se nanaša na spremembe viskoznosti v času: ko je tekočina podvržena naporu, se viskoznost istega zmanjša..

Tiksotropne snovi imajo stabilnost v stanju mirovanja in, kadar so motene, pridobijo fluidnost. V vsakdanjem okolju smo v stiku s to vrsto materiala, kot so paradižnikova omaka in jogurt.

Citoplazma se obnaša kot hidrogel

Hidrogel je naravna ali sintetična snov, ki je lahko porozna ali ne in ima sposobnost absorbirati velike količine vode. Njegova razširitvena zmogljivost je odvisna od dejavnikov, kot so osmolarnost medija, ionska jakost in temperatura.

Citoplazma ima značilnost hidrogela, saj lahko absorbira znatne količine vode in se volumen spreminja glede na zunanjost. Te lastnosti so bile potrjene v citoplazmi sesalcev.

Gibanje ciklov

Citoplazmatski matriks je sposoben narediti premike, ki ustvarjajo tok ali citoplazmatski tok. To gibanje se običajno opazi v najbolj tekoči fazi citosola in je vzrok za premestitev celičnih predelkov, kot so pinosomi, fagosomi, lizosomi, mitohondriji, centrioli, med drugim..

Ta pojav so opazili pri večini živalskih in rastlinskih celic. Amoeboidni premiki protozojev, levkocitov, epitelijskih celic in drugih struktur so odvisni od gibanja citoze v citoplazmi..

Faze citosola

Viskoznost te matrike je odvisna od koncentracije molekul v celici. Zaradi svoje koloidne narave lahko v citoplazmi ločimo dve fazi ali stanja: sončno fazo in gelno fazo. Prvi je podoben tekočini, drugi pa je podoben trdni zaradi višje koncentracije makromolekul.

Na primer, pri pripravi želatine lahko ločimo obe državi. V sončni fazi se lahko delci prosto gibljejo v vodi, vendar ko se raztopina ohladi, se strdi in postane neke vrste poltrdni gel..

V stanju gela so molekule sposobne držati skupaj različne vrste kemičnih vezi, vključno s H-H, C-H ali C-N. V trenutku, ko se toplota nanaša na raztopino, se bo vrnila v sončno fazo.

V naravnih pogojih je inverzija faz v tej matriki odvisna od različnih fizioloških, mehanskih in biokemičnih dejavnikov v celičnem okolju..

Funkcije

Citoplazma je vrsta molekularne juhe, kjer potekajo encimske reakcije, ki so bistvene za vzdrževanje celične funkcije..

Je idealno prevozno sredstvo za procese celične respiracije in reakcije biosinteze, saj se molekule ne raztapljajo v mediju in plavajo v citoplazmi, pripravljene za uporabo..

Poleg tega lahko citoplazma zaradi svoje kemične sestave deluje kot pufer ali pufer. Prav tako služi kot primeren medij za suspenzijo organelov, ki jih varuje - in genetski material omejen na jedro - od nenadnih premikov in možnih trkov..

Citoplazma prispeva k gibanju hranil in premikanju celic, zahvaljujoč generaciji citoplazmatskega toka. Ta pojav je sestavljen iz gibanja citoplazme.  

Tokovi v citoplazmi so še posebej pomembni v velikih rastlinskih celicah in pomagajo pospešiti proces distribucije materiala.

Reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekularna biologija celice. Garland Science.
  2. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologija. Ed Panamericana Medical.
  3. Fels, J., Orlov, S.N., & Grygorczyk, R. (2009). Hidrogelna narava citoplazme sesalcev prispeva k osmosensing in zunajceličnemu zaznavanju pH. Biophysical Journal, 96(10), 4276-4285.
  4. Luby-Phelps, K., Taylor, D.L. in Lanni, F. (1986). Sondiranje strukture citoplazme. Journal of Cell Biology, 102(6), 2015-2022.
  5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2007). Histologija Besedilo in Atlas Color s celično in molekularno biologijo, 5aed. Ed Panamericana Medical.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R., in Case, C. L. (2007). Uvod v mikrobiologijo. Ed Panamericana Medical.