PROTOPLAZMA: ZGODOVINA, ZNAČILNOSTI, KOMPONENTE, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Protoplazmi je živih celic materiala. Ta struktura je bila prvič opredeljena leta 1839 kot ločljiva tekočina od stene. Veljalo je za prozorno, viskozno in razširljivo snov. Razlagali so jo kot strukturo brez navidezne organizacije in s številnimi organeli.

Za protoplazmo velja, da je ves del celice, ki se nahaja znotraj plazemske membrane. Nekateri avtorji pa so v protoplazmo vključili celično membrano, jedro in citoplazmo.

Živalska evkariontska celica. Vir: avtor Nikol valentina romero ruiz, z Wikimedia Commons

Trenutno se izraz protoplazma ne uporablja široko. Namesto tega so se znanstveniki raje nanašali neposredno na celične sestavine.

Zgodovina

Izraz protoplazma je švedski anatom Jan Purkyne pripisal leta 1839. Uporabljali so ga za označevanje gradiva živalskih zarodkov.

Vendar je že leta 1835 zoolog Felix Dujardin opisal snov znotraj rizopodov. Daje mu ime sarcoda in nakazuje, da ima fizikalne in kemijske lastnosti.

Kasneje, leta 1846, je nemški botanik Hugo von Mohl ponovno uvedel izraz protoplazma, da se nanaša na snov, prisotno v rastlinskih celicah.

Leta 1850 botanik Ferdinand Cohn poenoti izraze, kar kaže, da imajo rastline in živali protoplazmo. Raziskovalka poudarja, da je v obeh organizmih snov, ki napolni celice, podobna.

Leta 1872 je Beale uvedel izraz bioplazma. Leta 1880 je Hanstein predlagal besedo protoplast, nov izraz, ki se nanaša na celotno celico, razen celične stene. Ta izraz so nekateri avtorji uporabili za nadomeščanje celice.

Leta 1965 je Lardy uvedel izraz citosol, ki se je kasneje uporabljal za poimenovanje tekočine znotraj celice.

Protoplazmična teorija

Anatomist Max Schultze je konec 19. stoletja predlagal, da je temeljna osnova življenja protoplazma. Schultze je predlagal, da je protoplazma tista snov, ki uravnava vitalne aktivnosti tkiv v živih bitjih.

Schultzejeva dela veljajo za izhodišče protoplazmične teorije. To teorijo so podprli predlogi Thomasa Huxleyja leta 1868 in drugih tedanjih znanstvenikov.

Protoplazmična teorija je zapisala, da je protoplazma fizična osnova življenja. Tako, da bi nam s pomočjo te snovi omogočilo razumevanje delovanja živih bitij, vključno z mehanizmi dedovanja.

Protoplazmična teorija je z boljšim razumevanjem funkcij in strukture celic izgubila veljavo.

Splošne značilnosti

Protoplazmo sestavljajo različne organske in anorganske spojine. Najpogostejša snov je voda, ki predstavlja skoraj 70% njegove celotne teže in deluje kot nosilec, topilo, termoregulator, mazivo in strukturni element.

Poleg tega 26% protoplazme tvorijo na splošno organske makromolekule. Gre za velike molekule, ki nastanejo s polimerizacijo manjših podenot.

Med njimi najdemo ogljikove hidrate, makromolekule, sestavljene iz ogljika, vodika in kisika, ki hranijo energijo za celico. Uporabljajo se pri različnih presnovnih in strukturnih funkcijah protoplazme.

Prav tako obstajajo različne vrste lipidov (nevtralne maščobe, holesterol in fosfolipidi), ki služijo tudi kot vir energije za celico. Poleg tega so sestavni del membran, ki uravnavajo različne protoplazemske funkcije.

Beljakovine predstavljajo skoraj 15% sestave protoplazme. Med njimi imamo strukturne beljakovine. Ti proteini tvorijo protoplazemski okvir in prispevajo k njegovi organizaciji in celičnemu transportu.

Drugi proteini, prisotni v protoplazmi, so encimi. Delujejo kot katalizatorji (snovi, ki spreminjajo hitrost kemične reakcije) vseh presnovnih procesov.

Prav tako so prisotni različni anorganski ioni, ki ustrezajo le 1% njegove sestave (kalij, magnezij, fosfor, žveplo, natrij in klor). Te prispevajo k ohranjanju pH protoplazme.

Komponente

Protoplazmo sestavljajo plazemska membrana, citoplazma in nukleoplazma. Vendar je danes, zahvaljujoč napredku elektronske mikroskopije, znano, da je celična struktura še bolj zapletena.

Poleg tega obstaja veliko podceličnih oddelkov in strukturno zelo zapletene celične vsebine. Poleg organelov, ki so tu vključeni kot del citoplazme.

Plazemska membrana

Plazemsko membrano ali plazmalemmo sestavlja približno 60% beljakovin in 40% lipidov. Njegova strukturna razporeditev je razložena z modelom fluidnega mozaika. Pri tem membrana predstavlja fosfolipidni dvoplast, kamor so vgrajeni proteini.

Šteje se, da imajo vse celične membrane isto strukturo. Vendar je plazmalemma najgostejša membrana celice.

S svetlobnim mikroskopom ni mogoče videti plazmalemme. Šele v poznih 50. letih 20. stoletja je bilo mogoče podrobno določiti njegovo strukturo.

Citoplazma

Citoplazma je opredeljena kot ves celični material, ki se nahaja znotraj plazmalemme, ne vključuje jedra. Citoplazma vključuje vse organele (celične strukture z definirano obliko in funkcijo). Prav tako snov, v katero so potopljene različne celične komponente.

Citosol

Citoskelet predstavlja beljakovinski okvir, ki tvori celični okvir. Sestavljajo ga mikrofilamenti in mikrotubule. Mikrofilamenti so narejeni predvsem iz aktina, čeprav obstajajo tudi drugi proteini.

Ti nitki imajo različno kemično sestavo v različnih vrstah celic. Mikrotubuli so cevaste strukture, ki so v osnovi narejene iz tubulina.

Organele

Jedro je celična organela, ki vsebuje genetske informacije celice. V njej se pojavljajo procesi delitve celic.

Prepoznamo tri komponente jedra: jedrsko ovojnico, nukleoplazmo in nukleolus. Jedrska ovojnica loči jedro od citoplazme in je sestavljena iz dveh membranskih enot.

Nukleoplazma je notranja snov, ki jo znotraj omejuje jedrska ovojnica. Sestavlja vodno fazo, ki vsebuje veliko število beljakovin. V glavnem gre za encime, ki uravnavajo presnovo nukleinskih kislin.

Kromatin (DNA v dispergirani fazi) je vsebovan v nukleoplazmi. Poleg tega je predstavljen nukleolus, ki je struktura, ki jo tvorijo proteini in RNA.

Lastnosti

Vsi procesi, ki se dogajajo v celici, so povezani s protoplazmo, prek različnih komponent.

Plazemska membrana je selektivna strukturna ovira, ki nadzoruje odnos med celico in okoljem, ki jo obdaja. Lipidi preprečujejo prehod hidrofilnih snovi. Beljakovine nadzorujejo snovi, ki lahko prečkajo membrano in uravnavajo njihov vstop in izstop v celico.

V citosolu se pojavijo različne kemične reakcije, na primer glikoliza. To neposredno sodeluje pri spremembah viskoznosti celic, gibanju ameboidov in ciklozi. Prav tako je zelo pomembno pri tvorbi mitotskega vretena med delitvijo celic.

V citoskeletu so mikrofilamenti povezani z gibanjem in krčenjem celic. Medtem ko mikrotubule sodelujejo pri transportu celice in pomagajo oblikovati celico. Sodelujejo tudi pri nastajanju centriolov, cilijev in flagella.

Za celični transport, pa tudi za preoblikovanje, sestavljanje in izločanje snovi so odgovorni endoplazemski retikulum in diktiozomi.

Procesi transformacije in kopičenja energije se dogajajo pri fotosintetskih organizmih, ki imajo kloroplaste. Pridobivanje ATP s celičnim dihanjem se pojavi v mitohondrijih.

Fiziološke lastnosti

Opisane so bile tri fiziološke lastnosti, povezane s protoplazmo. To so metabolizem, razmnoževanje in razdražljivost.

V protoplazmi se pojavijo vsi presnovni procesi celice. Nekateri procesi so anabolični in so povezani s sintezo protoplazme. Drugi so katabolični in sodelujejo pri njegovem razpadu. Presnova vključuje procese, kot so prebava, dihanje, absorpcija in izločanje.

Vsi procesi, povezani z razmnoževanjem s celično delitvijo, pa tudi kodiranje za sintezo beljakovin, potrebnih pri vseh celičnih reakcijah, se odvijajo v jedru celice, ki je znotraj protoplazme.

Razdražljivost je odziv protoplazme na zunanji dražljaj. To lahko sproži fiziološki odziv, ki omogoča, da se celica prilagodi okolju, ki ga obdaja.

Reference

1. Liu D (2017) Celica in protoplazma kot posoda, predmet in snov: 1835-1861. Časopis za zgodovino biologije 50: 889–925.
2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez in M ​​Miguel (1997) Rastlinska in živalska citologija in histologija. Biologija živalskih in rastlinskih celic in tkiv. Druga izdaja McGraw Hill-Interamericana iz Španije. Madrid Španija. 960 str.
3. Welch GR in J Clegg (2010) Od protoplazmične teorije do biologije celičnih sistemov: 150-letni razmislek. Am. J. Physiol. Celični fiziol. 298: 1280-1290.
4. Welch GR in J Clegg (2012) Celica proti protoplazmi: revizionistična zgodovina. Celični biol, Int. 36: 643-647.