CITOPLAZMA: FUNKCIJOS, DALYS IR CHARAKTERISTIKOS - BIOLOGIJA - 2025

Citoplazmos yra randama medžiaga viduje ląstelių, kuri apima citoplazminio matricą arba citozolį ir Subląsteliniam terpes. Citozolis sudaro šiek tiek daugiau nei pusę (maždaug 55%) viso ląstelės tūrio ir yra sritis, kurioje vyksta baltymų sintezė ir skaidymas, užtikrinant tinkamą terpę būtinoms metabolinėms reakcijoms vykti. .

Visi prokariotinės ląstelės komponentai yra citoplazmoje, tuo tarpu eukariotuose yra ir kitų padalijimų, pavyzdžiui, branduolys. Eukariotų ląstelėse likusį ląstelių tūrį (45%) užima citoplazminės organelės, tokios kaip mitochondrijos, lygus ir šiurkštus endoplazminis retikulumas, branduolys, peroksisomos, lizosomos ir endosomos.

Bendrosios savybės

Citoplazma yra medžiaga, kuri užpildo ląstelių vidų ir yra padalinta į du komponentus: skystąją frakciją, žinomą kaip citozolis arba citoplazminė matrica, ir į ją įterptas organelles - eukariotinės kilmės atveju.

Citozolis yra želatininė citoplazmos matrica ir sudarytas iš daugybės tirpių medžiagų, tokių kaip jonai, tarpiniai metabolitai, angliavandeniai, lipidai, baltymai ir ribonukleino rūgštys (RNR). Jis gali pasireikšti dviem nesikeičiančiomis fazėmis: gelio faze ir soline faze.

Jį sudaro koloidinė matrica, panaši į vandeninį gelį, sudarytą daugiausia iš vandens, ir pluoštinių baltymų, atitinkančių citoskeleto, tinklą, įskaitant aktiną, mikrotubules ir tarpinius pluoštus, be eilės papildomų baltymų, kurie padeda susidaryti sistema.

Šis baltymų gijų suformuotas tinklas išsisklaido visoje citoplazmoje, suteikdamas viskoelastines savybes ir sutraukiančio gelio savybes.

Citoskeletas yra atsakingas už palaikymą ir stabilumą ląstelių architektūroje. Be dalyvavimo vežant medžiagas citoplazmoje ir prisidedant prie ląstelių judėjimo, pavyzdžiui, fagocitozė. Šioje animacijoje galite pamatyti gyvūninės ląstelės citoplazmą (citoplazmą):

funkcijos

Citoplazma yra savotiška molekulinė sriuba, kurioje vyksta fermentinės reakcijos, būtinos ląstelių funkcijai palaikyti.

Tai ideali terpė ląstelių kvėpavimo procesams ir biosintezės reakcijoms, nes molekulės netirpsta terpėje ir yra plūduriuojančios citoplazmoje, paruoštos naudoti.

Taip pat dėl ​​savo cheminės sudėties citoplazma gali veikti kaip buferis arba buferis. Tai taip pat tinkama terpė organelių suspensijai, apsauganti jas nuo branduolio ir genetinę medžiagą nuo staigių judesių ir galimų susidūrimų.

Citoplazma prisideda prie maistinių medžiagų judėjimo ir ląstelių poslinkio, nes atsiranda citoplazmos srautas. Šis reiškinys susideda iš citoplazmos judėjimo.

Srovės citoplazmoje yra ypač svarbios didelių augalų ląstelėse ir padeda pagreitinti medžiagų pasiskirstymą.

Komponentai

Citoplazma, erdvė ląstelės viduje

Citoplazma yra sudaryta iš citoplazminės matricos arba citozolio ir organelių, įterptų į šią želatininę medžiagą. Kiekvienas iš jų bus išsamiai aprašytas žemiau:

Citozolis

Citozolis yra bespalvė, kartais pilkšva, želė ir permatoma medžiaga, esanti organelių išorėje. Tai laikoma tirpi citoplazmos dalis.

Gausiausias šios matricos komponentas yra vanduo, sudarantis nuo 65 iki 80% visos jo sudėties, išskyrus kaulų ląsteles, dantų emalį ir sėklas.

20% savo cheminės sudėties atitinka baltymų molekules. Jame yra daugiau nei 46 elementai, kuriuos naudoja ląstelė. Iš jų tik 24 laikomi gyvybiškai svarbiais.

Tarp ryškiausių elementų yra anglis, vandenilis, azotas, deguonis, fosforas ir siera.

Lygiai taip pat šioje matricoje gausu jonų, o jų sulaikymas padidina ląstelės osmosinį slėgį. Šie jonai padeda palaikyti optimalią rūgščių ir šarmų pusiausvyrą ląstelių aplinkoje.

Jonų, esančių citozolyje, įvairovė skiriasi priklausomai nuo tiriamų ląstelių tipo. Pavyzdžiui, raumenų ir nervų ląstelėse yra didelė kalio ir magnio koncentracija, o kalcio jonų ypač gausu kraujo ląstelėse.

Membraninės organelės

Eukariotų ląstelių atveju yra daugybė tarpląstelinių skyrių, įterptų į citoplazminę matricą. Jie gali būti suskirstyti į membraninius ir atskirus organelus.

Endoplazminis retikulumas ir Golgi aparatas priklauso pirmajai grupei, abu yra maišo formos membranų sistemos, sujungtos. Dėl šios priežasties sunku apibrėžti jo struktūros ribą. Be to, šie skyriai atspindi plazmos membranos erdvės ir laiko tęstinumą.

Endoplazminis retikulumas yra padalintas į lygų ar šiurkštų, atsižvelgiant į ribosomų buvimą ar nebuvimą. Lygus yra atsakingas už mažų molekulių metabolizmą, turi detoksikacijos ir lipidų bei steroidų sintezės mechanizmus.

Priešingai, šiurkštus endoplazminis retikulumas turi ribosomas, pritvirtintas prie membranos, ir yra atsakingas už baltymų, kuriuos išskiria ląstelė, sintezę.

„Golgi“ aparatas yra disko formos maišelių rinkinys, kuris dalyvauja membranų ir baltymų sintezėje. Be to, jis turi fermentinį mechanizmą, būtiną baltymų ir lipidų modifikavimui, įskaitant glikozilinimą. Ji taip pat dalyvauja kaupiant ir paskirstant lizosomas ir peroksisomas.

Diskretiškos organelės

Antrąją grupę sudaro tarpląstelinės organelės, kurios yra atskirtos, ir jų ribos aiškiai pastebimos esant membranoms.

Struktūriniu ir fiziniu požiūriu jie yra atskirti nuo kitų organelių, nors gali būti sąveikos su kitais skyriais, pavyzdžiui, mitochondrijos gali sąveikauti su membraninėmis organelėmis.

Šiai grupei priklauso mitochondrijos, organelės, turinčios fermentus, būtinus pagrindiniams metabolizmo keliams, tokiems kaip citrinos rūgšties ciklas, elektronų pernešimo grandinė, ATP sintezė ir riebalų rūgščių b-oksidacija, vykdyti.

Lizosomos taip pat yra atskiros organelės ir yra atsakingos už hidrolizinių fermentų, padedančių baltymams reabsorbcijai, naikina bakterijas ir citoplazminių organelių skilimą, saugojimą.

Mikroorganizmai (peroksisomos) dalyvauja oksidacinėse reakcijose. Šios struktūros turi fermento katalazę, kuri padeda vandenilio peroksidą - toksinį metabolizmą - paversti ląstelėms nekenksmingomis medžiagomis: vandeniu ir deguonimi. Šiuose kūnuose vyksta riebalų rūgščių b-oksidacija.

Augalai yra ir kiti organeliai, vadinami plastikais. Jie atlieka daugybę funkcijų augalų ląstelėse, o ryškiausi yra chloroplastai, kuriuose vyksta fotosintezė.

Nemalonios organelės

Ląstelė taip pat turi struktūras, kurių neapima biologinės membranos. Tai apima citoskeleto komponentus, kurie apima mikrotubules, tarpinius siūlus ir aktino mikrofilamentus.

Aktino gijos yra sudarytos iš rutulinių molekulių ir yra lanksčios grandinės, tuo tarpu tarpinės gijos yra atsparesnės ir sudarytos iš skirtingų baltymų. Šie baltymai yra atsakingi už tempimo stiprumo užtikrinimą ir suteikia ląstelei stiprumo.

Centriolai yra cilindro formos struktūrinis duetas ir taip pat yra nesandarūs organeliai. Jie yra centrosomose arba organizuotuose mikrotubulų centruose. Šios struktūros sukelia pagrindinius blauzdos kūnus.

Galiausiai yra ribosomos, struktūros, sudarytos iš baltymų ir ribosomų RNR, kurios dalyvauja vertimo procese (baltymų sintezė). Jie gali būti laisvi citozolyje arba pritvirtinti prie grubaus endoplazminio retikulumo.

Tačiau keli autoriai nemano, kad ribosomos turėtų būti klasifikuojamos kaip pačios organelės.

Intarpai

Inkliuzai yra citoplazmos komponentai, neatitinkantys organelių ir daugeliu atvejų nėra apsupti lipidų membranų.

Šiai kategorijai priklauso daugybė nevienalyčių struktūrų, tokių kaip pigmento granulės, kristalai, riebalai, glikogenas ir kai kurios atliekos.

Šie kūnai gali apsupti fermentų, dalyvaujančių makromolekulių sintezėje iš medžiagos, esančios inkorporijoje. Pavyzdžiui, glikogeną kartais gali supa fermentai, tokie kaip glikogeno sintezė arba glikogeno fosforilazė.

Inkliuzai yra dažni kepenų ir raumenų ląstelėse. Tokiu pat būdu plaukai ir oda yra pigmento granulių, kurios suteikia jiems būdingą šių struktūrų spalvą.

Citoplazmos savybės

Tai koloidas

Chemiškai citoplazma yra koloidas, todėl ji turi tirpalo ir suspensijos savybes tuo pačiu metu. Jį sudaro mažos molekulinės masės molekulės, tokios kaip druskos ir gliukozė, taip pat didesnės masės molekulės, tokios kaip baltymai.

Koloidinę sistemą galima apibrėžti kaip dalelių, kurių skersmuo yra nuo 1/1 000 000 iki 1/10 000, mišinį, disperguotą skystoje terpėje. Visa ląstelės protoplazma, apimanti ir citoplazmą, ir nukleoplazmą, yra koloidinis tirpalas, nes disperguoti baltymai pasižymi visomis šių sistemų savybėmis.

Baltymai sugeba sudaryti stabilias koloidines sistemas, nes jie tirpale veikia kaip įkrauti jonai ir sąveikauja pagal jų krūvius, antra, jie sugeba pritraukti vandens molekules. Kaip ir visi koloidai, jis turi savybę išlaikyti tokią suspensijos būseną, kuri suteikia ląstelėms stabilumą.

Citoplazma atrodo neryški, nes ją sudarančios molekulės yra didelės ir sulaiko šviesą, šis reiškinys vadinamas Tyndall efektu.

Kita vertus, Browniano dalelių judėjimas padidina dalelių susitikimą, sudarydamas palankias sąlygas fermentinėms reakcijoms ląstelių citoplazmoje.

Tiksotropinės savybės

Citoplazma turi tiksotropines savybes, kaip ir kai kurie ne Newtono skysčiai ir pseudoplastika. Tiksotropija reiškia klampos pokyčius bėgant laikui: kai skystis patiria stresą, jo klampumas mažėja.

Tiksotropinės medžiagos turi stabilumą ramybės būsenoje, o sutrikusios jos įgyja sklandumo. Kasdienėje aplinkoje mes liečiame tokias medžiagas, tokias kaip pomidorų padažas ir jogurtas.

Citoplazma elgiasi kaip hidrogelis

Hidrogelis yra natūrali arba sintetinė medžiaga, kuri gali būti porėta arba ne, ir turi savybę absorbuoti didelius vandens kiekius. Jo išplėtimas priklauso nuo tokių veiksnių, kaip terpės osmoliškumas, jonų stipris ir temperatūra.

Citoplazma turi hidrogelio savybes, nes ji gali absorbuoti nemažą kiekį vandens, o tūris kinta atsižvelgiant į išorę. Šios savybės patvirtintos žinduolių citoplazmoje.

Ciklozės judesiai

Citoplazminė matrica sugeba atlikti judesius, sukuriančius citoplazminę srovę ar tėkmę. Paprastai šis judėjimas stebimas skystesnėje citozolio fazėje ir yra ląstelių skyrių, tokių kaip pinosomos, fagosomos, lizosomos, mitochondrijos, centriolai, poslinkio priežastis.

Šis reiškinys pastebėtas daugumoje gyvūnų ir augalų ląstelių. Amoeboidiniai pirmuonių, leukocitų, epitelio ląstelių ir kitų struktūrų judesiai priklauso nuo ciklozės judėjimo citoplazmoje.

Citozolio fazės

Šios matricos klampumas kinta priklausomai nuo molekulių koncentracijos ląstelėje. Dėl savo koloidinio pobūdžio citoplazmoje galima atskirti dvi fazes arba būsenas: solinę fazę ir gelinę fazę. Pirmasis primena skystį, o antrasis yra panašus į kietą dėl didesnės makromolekulių koncentracijos.

Pavyzdžiui, ruošdami želatiną galime atskirti abi būsenas. Solinėje fazėje dalelės gali laisvai judėti vandenyje, tačiau atvėsęs tirpalas sukietėja ir tampa savotišku pusiau kietu geliu.

Gelio būsenoje molekulės gali būti laikomos kartu įvairių tipų cheminiais ryšiais, įskaitant HH, CH arba CN. Kai tik tirpalas pateks šilumą, jis grįš į saulės fazę.

Natūraliomis sąlygomis fazės inversija šioje matricoje priklauso nuo įvairių fiziologinių, mechaninių ir biocheminių faktorių ląstelės aplinkoje.

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Ląstelės molekulinė biologija. Girlianda mokslas.
2. Campbell, NA, ir Reece, JB (2007). Biologija. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN, ir Grygorczyk, R. (2009). Žinduolių citoplazmos hidrogelio pobūdis prisideda prie osmosenzinio ir tarpląstelinio pH jutimo. Biofizinis žurnalas, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, D. L. ir Lanni, F. (1986). Tikrinti citoplazmos struktūrą. Žurnalas „Cell Biology“, 102 (6), 2015–2022.
5. Ross, MH ir Pawlina, W. (2007). Histologija. Teksto ir spalvų atlasas su ląstelių ir molekuline biologija, 5 paveikslas. Panamerican Medical Ed.
6. „Tortora“, G. J., „Funke“, „BR“ ir „Case“, CL (2007). Įvadas į mikrobiologiją. Panamerican Medical Ed.