CITOPLAZMA: FUNKCIJE, DELI IN ZNAČILNOSTI - BIOLOGIJA - 2026

Citoplazmo je učinkovina nahaja v celicah, ki vsebuje citoplazemsko matriko ali citosol in subceličnih predelke. Citosol predstavlja nekaj več kot polovico (približno 55%) celotnega volumna celice in je območje, kjer pride do sinteze in razgradnje beljakovin, kar zagotavlja primeren medij za potrebne presnovne reakcije. .

Vse sestavine prokariotske celice so v citoplazmi, v evkariontih pa so druge delitve, na primer jedro. V evkariontskih celicah preostali celični volumen (45%) zasedajo citoplazemske organele, kot so mitohondriji, gladki in grobi endoplazemski retikulum, jedro, peroksizomi, lizosomi in endosomi.

Splošne značilnosti

Citoplazma je snov, ki zapolnjuje notranjost celic in je razdeljena na dve komponenti: tekočo frakcijo, imenovano citosol ali citoplazemski matriks, in organele, ki so vgrajene vanj - v primeru evkariotske rodu.

Citosol je želatinasta matrica citoplazme in je sestavljen iz velikega števila topil, kot so ioni, vmesni presnovki, ogljikovi hidrati, lipidi, beljakovine in ribonukleinske kisline (RNA). Pojavi se lahko v dveh medsebojno pretvorljivih fazah: gelna in solna faza.

Sestavljen je iz koloidnega matriksa, podobnega vodnemu gelu, sestavljenem predvsem iz vode - in mreže vlaknastih beljakovin, ki ustrezajo citoskeletu, vključno z aktinom, mikrotubuli in vmesnimi filamenti, poleg niza beljakovin, ki prispevajo k oblikovanju ogrodje.

Ta mreža, ki jo tvorijo beljakovinske nitke, se razprši po celotni citoplazmi, kar ji daje viskoelastične lastnosti in značilnosti kontraktilnega gela.

Citoskelet je odgovoren za zagotavljanje podpore in stabilnosti celični arhitekturi. Poleg tega, da sodelujejo pri prevozu snovi v citoplazmi in prispevajo k gibanju celic, kot je fagocitoza. V naslednji animaciji si lahko ogledate citoplazmo živalske celice (citoplazma):

Lastnosti

Citoplazma je nekakšna molekularna juha, kjer potekajo encimske reakcije, ki so bistvene za ohranjanje delovanja celic.

Je idealen transportni medij za celične procese dihanja in za reakcije biosinteze, saj se molekule ne topijo v mediju in plavajo v citoplazmi, pripravljene za uporabo.

Tudi zaradi svoje kemične sestave lahko citoplazma deluje kot pufer ali pufer. Služi tudi kot primeren medij za suspenzijo organelov, ki jih ščitijo - in genetski material, omejen v jedru - pred nenadnimi premiki in morebitnimi trki.

Citoplazma prispeva k gibanju hranil in premik celic, zahvaljujoč se ustvarjanju citoplazme. Ta pojav je sestavljen iz gibanja citoplazme.

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

Komponente

Citoplazma, prostor znotraj celice

Citoplazma je sestavljena iz citoplazemske matrice ali citosola in organelov, ki so vdelani v to želatinozno snov. Vsaka bo podrobno opisana spodaj:

Citosol

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

Najštevilčnejša sestavina te matrice je voda, ki tvori med 65 in 80% celotne sestave, razen v kostnih celicah, v sklenini zob in v semenih.

Glede na kemijsko sestavo 20% ustreza beljakovinskim molekulam. Vsebuje več kot 46 elementov, ki jih celica uporablja. Od tega jih le 24 štejemo za bistvene za življenje.

Med najvidnejše elemente spadajo ogljik, vodik, dušik, kisik, fosfor in žveplo.

Na enak način je ta matrica bogata z ioni, zadrževanje le-teh pa povzroči povečanje osmotskega tlaka v celici. Ti ioni pomagajo vzdrževati optimalno kislinsko-bazno ravnovesje v celičnem okolju.

Raznolikost ionov, ki jih najdemo v citosolu, se razlikuje glede na preučeni tip celice. Na primer, v mišičnih in živčnih celicah so visoke koncentracije kalija in magnezija, kalcijev ion pa je še posebej bogat v krvnih celicah.

Membranous organelles

V primeru evkariontskih celic so v citoplazemski matriks vgrajeni različni podcelični oddelki. Te lahko razdelimo na membranske in diskretne organele.

Endoplazmatski retikulum in Golgijev aparat spadata v prvo skupino, oba sta sistema vrečastih membran, ki sta medsebojno povezana. Zaradi tega je težko določiti mejo njegove strukture. Poleg tega ti predelki predstavljajo prostorsko in časovno kontinuiteto s plazemsko membrano.

Endoplazemski retikulum je razdeljen na gladek ali hrapav, odvisno od prisotnosti ali odsotnosti ribosomov. Glad je odgovoren za presnovo majhnih molekul, ima mehanizme razstrupljanja in sinteze lipidov in steroidov.

V nasprotju s tem ima grobi endoplazemski retikulum ribosome, zasidrane na svoji membrani in je odgovoren predvsem za sintezo beljakovin, ki jih celica izloči.

Aparat Golgi je sklop vrečk v obliki diskov in sodeluje pri sintezi membran in beljakovin. Poleg tega ima na voljo encimske mehanizme, potrebne za izvajanje sprememb beljakovin in lipidov, vključno z glikozilacijo. Sodeluje tudi pri shranjevanju in distribuciji lizosomov in peroksisomov.

Diskretni organeli

Drugo skupino sestavljajo znotrajcelične organele, ki so diskretne, njihove meje pa jasno opazimo s prisotnostjo membran.

Iz strukturnega in fizikalnega vidika so izolirani od drugih organelov, čeprav lahko pride do interakcij z drugimi predelki, na primer mitohondrije lahko medsebojno vplivajo na membranske organele.

V tej skupini so mitohondriji, organeli, ki imajo encime, potrebne za izvajanje presnovnih poti, kot so cikel citronske kisline, veriga prenosa elektronov, sinteza ATP in b-oksidacija maščobne kisline.

Tudi lizosomi so diskretne organele in so odgovorni za shranjevanje hidroliznih encimov, ki pomagajo pri reapsorpciji beljakovin, uničijo bakterije in razgradnjo citoplazemskih organelov.

Mikrobodi (peroksizomi) sodelujejo v oksidativnih reakcijah. Te strukture imajo encim katalazo, ki pomaga pretvoriti vodikov peroksid - strupeno presnovo - v snovi, ki so za celico neškodljive: voda in kisik. V teh telesih pride do b-oksidacije maščobnih kislin.

V primeru rastlin obstajajo druge organele, imenovane plastos. Te opravljajo na desetine funkcij v rastlinski celici in najbolj izstopajo kloroplasti, kjer pride do fotosinteze.

Neemembranski organeli

Celica ima tudi strukture, ki jih biološke membrane ne omejujejo. Sem spadajo komponente citoskeleta, ki vključujejo mikrotubule, vmesne nitke in aktinske mikrofilamente.

Aktinski filamenti so sestavljeni iz globulskih molekul in so prožne verige, vmesni filamenti pa so bolj odporni in so sestavljeni iz različnih beljakovin. Ti proteini so odgovorni za zagotavljanje natezne trdnosti in daje moč celic.

Centriole so strukturni duo v obliki valja in so tudi neemberalni organeli. Nahajajo se v centrosomih ali organiziranih središčih mikrotubul. Te strukture tvorijo bazalna telesa cilija.

Končno obstajajo ribosomi, strukture, sestavljene iz beljakovin in ribosomalne RNA, ki sodelujejo v procesu prevajanja (sinteza beljakovin). V citosolu so lahko prosti ali zasidrani na grobi endoplazemski retikulum.

Vendar pa več avtorjev ne meni, da bi morali biti ribosomi sami razvrščeni kot organele.

Vključitve

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

V to kategorijo spada veliko število heterogenih struktur, kot so pigmentna zrnca, kristali, maščobe, glikogen in nekatere odpadne snovi.

Ta telesa se lahko obkrožijo z encimi, ki sodelujejo pri sintezi makromolekule iz snovi, ki je prisotna v inkluziji. Na primer, glikogen je lahko včasih obdan z encimi, kot sta glikogen sinteza ali glikogen fosforilaza.

Vključki so pogosti v jetrnih celicah in mišičnih celicah. Na enak način imajo lase in kože vključitev pigmentnih zrnc, ki jim dajo značilno obarvanost teh struktur.

Lastnosti citoplazme

Je koloid

Kemično je citoplazma koloid, zato ima značilnosti raztopine in suspenzije hkrati. Sestavljajo ga molekule z nizko molekulsko maso, kot so soli in glukoza, ter molekule večje mase, kot so beljakovine.

Koloidni sistem lahko definiramo kot zmes delcev s premerom od 1 / 1.000.000 do 1.1000, razpršenih v tekočem mediju. Vsa celična protoplazma, ki vključuje citoplazmo in nukleoplazmo, je koloidna raztopina, saj dispergirani proteini kažejo vse značilnosti teh sistemov.

Beljakovine lahko tvorijo stabilne koloidne sisteme, saj se v raztopini obnašajo kot nabiti ioni in medsebojno delujejo glede na svoje naboje, drugič pa lahko pritegnejo molekule vode. Kot vsi koloidi ima tudi to lastnost suspenzije, kar celicam daje stabilnost.

Videz citoplazme je moten, ker so molekule, ki ga sestavljajo, velike in lomijo svetlobo, temu pojavu pravimo Tyndallov učinek.

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

Tiksotropne lastnosti

Citoplazma ima tiksotropne lastnosti, kot tudi nekatere ne-newtonske tekočine in psevdoplastiko. Tiksotropija se nanaša na spremembe viskoznosti skozi čas: ko se tekočina izpostavlja stresu, se njena viskoznost zmanjša.

Tiksotropne snovi kažejo stabilnost v stanju mirovanja in, kadar jih motijo, pridobivajo tekočnost. V vsakdanjem okolju smo v stiku s tovrstnimi materiali, kot sta paradižnikova omaka in jogurt.

Citoplazma se obnaša kot hidrogel

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

Citoplazma ima značilnosti hidrogela, saj lahko absorbira znatne količine vode, prostornina pa se razlikuje glede na zunanjost. Te lastnosti so bile potrjene v citoplazmi sesalcev.

Ciklozna gibanja

Citoplazemski matriks je sposoben narediti premike, ki ustvarjajo citoplazemski tok ali tok. To gibanje na splošno opazimo v bolj tekoči fazi citosola in je med drugim vzrok za premik celičnih odsekov, kot so pinozomi, fagosomi, lizosomi, mitohondriji, centriole.

Ta pojav so opazili pri večini živalskih in rastlinskih celic. Gibanje ameboidov protozojev, levkocitov, epitelijskih celic in drugih struktur je odvisno od gibanja cikloze v citoplazmi.

Faze citosola

Viskoznost te matrice se razlikuje glede na koncentracijo molekul v celici. Zaradi svoje koloidne narave lahko v citoplazmi ločimo dve fazi ali stanja: solno in gelsko fazo. Prva spominja na tekočino, druga pa je podobna trdni, zahvaljujoč večji koncentraciji makromolekul.

Na primer, pri pripravi želatine lahko ločimo obe stanji. V solni fazi se delci lahko prosto gibljejo v vodi, vendar se ob ohlajanju raztopine strdi in postane nekakšen poltrdni gel.

V stanju gela so molekule sposobne zdržati različne vrste kemičnih vezi, vključno s HH, CH ali CN. Takoj ko toplota nanese raztopino, se bo vrnila v sončno fazo.

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

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekularna biologija celice. Garland Science.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologija. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN, & Grygorczyk, R. (2009). Hydrogel narava sesalcev citoplazme prispeva k osmosenziranju in zunajtelesnemu zaznavanju pH. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Sondiranje strukture citoplazme. The Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015–2022.
5. Ross, MH, in Pawlina, W. (2007). Histologija. Besedilni in barvni atlas s celično in molekularno biologijo, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Uvod v mikrobiologijo. Panamerican Medical Ed.