ЦИТОПЛАЗМА: ФУНКЦИИ, ЧАСТИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В цитоплазмата е веществото намерено вътре в клетките, което включва цитоплазмен матрица или цитозола и субклетъчни отделения. Цитозолът представлява малко повече от половината (приблизително 55%) от общия обем на клетката и е зоната, в която се осъществява синтеза и разграждането на протеини, осигурявайки адекватна среда за необходимите метаболитни реакции.,

Всички компоненти на прокариотната клетка се намират в цитоплазмата, докато в еукариотите има и други разделения, като ядрото. В еукариотните клетки останалият клетъчен обем (45%) е зает от цитоплазмени органели, като митохондрии, гладък и грапав ендоплазмен ретикулум, ядрото, пероксизомите, лизозомите и ендозомите.

Основни характеристики

Цитоплазмата е веществото, което запълва вътрешността на клетките и се разделя на два компонента: течната фракция, известна като цитозол или цитоплазмена матрица, и органелите, които са вградени в нея - в случай на еукариотната линия.

Цитозолът е желатиновата матрица на цитоплазмата и се състои от огромно разнообразие от разтворители, като йони, междинни метаболити, въглехидрати, липиди, протеини и рибонуклеинови киселини (РНК). Може да се появи в две взаимосвързващи се фази: гел-фазата и золната фаза.

Състои се от колоидна матрица, подобна на воден гел, съставен от вода - главно - и мрежа от влакнести протеини, съответстващи на цитоскелета, включително актин, микротрубочки и междинни нишки, в допълнение към поредица от допълнителни протеини, които допринасят за образуването на рамка.

Тази мрежа, образувана от протеинови нишки, се разпространява в цялата цитоплазма, придавайки й вискоеластични свойства и характеристики на контрактилен гел.

Цитоскелетът е отговорен за осигуряването на подкрепа и стабилност на клетъчната архитектура. Освен че участва в транспорта на вещества в цитоплазмата и допринася за движението на клетките, като фагоцитоза. В следната анимация можете да видите цитоплазмата на животинска клетка (цитоплазма):

Характеристика

Цитоплазмата е вид молекулярна супа, в която протичат ензимни реакции, които са от съществено значение за поддържането на функцията на клетките.

Той е идеална транспортна среда за клетъчни процеси на дишане и за реакции на биосинтеза, тъй като молекулите не се разтварят в средата и плават в цитоплазмата, готова за употреба.

Също така, благодарение на своя химичен състав, цитоплазмата може да функционира като буфер или буфер. Освен това служи като подходяща среда за суспендиране на органели, като ги предпазва - и генетичния материал, затворен в ядрото - от резки движения и възможни сблъсъци.

Цитоплазмата допринася за движението на хранителни вещества и изместване на клетките, благодарение на генерирането на цитоплазмен поток. Това явление се състои в движението на цитоплазмата.

Теченията в цитоплазмата са особено важни в големите растителни клетки и спомагат за ускоряване на процеса на разпределение на материала.

елементи

Цитоплазма, пространството вътре в клетката

Цитоплазмата е съставена от цитоплазмен матрикс или цитозол и органели, които са вградени в това желатино вещество. Всеки от тях ще бъде описан в дълбочина по-долу:

Цитозол

Цитозолът е безцветното, понякога сивкаво, желатиново и полупрозрачно вещество, намиращо се от външната страна на органелите. Смята се за разтворимата част на цитоплазмата.

Най-изобилният компонент на тази матрица е водата, образуваща между 65 и 80% от нейния общ състав, освен в костните клетки, в емайла на зъбите и в семената.

По отношение на химичния му състав, 20% съответстват на протеинови молекули. Той има повече от 46 елемента, използвани от клетката. От тях само 24 се считат за съществени за живота.

Сред най-известните елементи са въглерод, водород, азот, кислород, фосфор и сяра.

По същия начин тази матрица е богата на йони и задържането им води до повишаване на осмотичното налягане на клетката. Тези йони помагат за поддържане на оптимален киселинно-алкален баланс в клетъчната среда.

Разнообразието от йони, намиращи се в цитозола, варира в зависимост от изследвания тип клетки. Например мускулните и нервните клетки имат високи концентрации на калий и магнезий, докато калциевият йон е особено изобилен в кръвните клетки.

Мембранозни органели

В случая на еукариотични клетки има различни подклетъчни отделения, вградени в цитоплазмената матрица. Те могат да бъдат разделени на мембранни и дискретни органели.

Ендоплазменият ретикулум и апаратът на Голджи принадлежат към първата група, и двете са системи от мечовидни мембрани, които са свързани помежду си. Поради тази причина е трудно да се определи границата на неговата структура. Освен това, тези отделения имат пространствена и времева приемственост с плазмената мембрана.

Ендоплазменият ретикулум се разделя на гладък или грапав, в зависимост от наличието или отсъствието на рибозоми. Гладката е отговорна за метаболизма на малките молекули, има механизми за детоксикация и синтез на липиди и стероиди.

За разлика от тях, грубият ендоплазмен ретикулум има прикрепени към мембраната му рибозоми и е отговорен главно за синтеза на протеини, които ще се екскретират от клетката.

Апаратът Golgi е набор от торбички с форма на диск и участва в синтеза на мембрани и протеини. В допълнение, той има ензимните машини, необходими за извършване на модификации в протеини и липиди, включително гликозилиране. Той също така участва в съхранението и разпределението на лизозоми и пероксизоми.

Дискретни органели

Втората група е съставена от вътреклетъчни органели, които са дискретни и техните граници ясно се наблюдават от наличието на мембрани.

Те са изолирани от другите органели от структурна и физическа гледна точка, въпреки че може да има взаимодействие с други отделения, например, митохондриите могат да взаимодействат с мембранозните органели.

В тази група са митохондриите, органелите, които имат ензимите, необходими за извършване на основни метаболитни пътища, като цикъла на лимонената киселина, електронната транспортна верига, синтеза на АТФ и b-окисляването на мастните киселини.

Лизозомите също са отделни органели и са отговорни за съхраняването на хидролитични ензими, които подпомагат реабсорбцията на протеини, унищожават бактериите и разграждането на цитоплазмените органели.

Микротялата (пероксизоми) участват в окислителни реакции. Тези структури имат ензим каталаза, която помага да се преобразува водороден пероксид - токсичен метаболизъм - в вещества, които са безвредни за клетката: вода и кислород. В тези тела настъпва b-окисляване на мастни киселини.

В случая с растенията има други органели, наречени пластос. Те изпълняват десетки функции в растителната клетка, а най-забележимите са хлоропластите, където се извършва фотосинтеза.

Немембранозни органели

Клетката също има структури, които не са ограничени от биологични мембрани. Те включват компонентите на цитоскелета, които включват микротубули, междинни нишки и актинови микрофиламенти.

Актиновите нишки са изградени от кълбовидни молекули и са гъвкави вериги, докато междинните нишки са по-устойчиви и са изградени от различни протеини. Тези протеини са отговорни за осигуряването на якост на опън и придават сила на клетката.

Центриолите са структурен дует във формата на цилиндър и също са немембранозни органели. Те са разположени в центрозомите или организираните центрове на микротрубочки. Тези структури пораждат базалните тела на ресничките.

И накрая, има рибозоми, структури, изградени от протеини и рибозомна РНК, които участват в процеса на транслация (синтез на протеин). Те могат да бъдат свободни в цитозола или закотвени към грубия ендоплазмен ретикулум.

Няколко автори обаче не смятат, че рибозомите трябва да бъдат класифицирани като самите органели.

включвания

Включенията са компонентите на цитоплазмата, които не съответстват на органелите и в повечето случаи не са заобиколени от липидни мембрани.

Тази категория включва голям брой разнородни структури, като пигментни гранули, кристали, мазнини, гликоген и някои отпадни вещества.

Тези тела могат да се заобиколят с ензими, които участват в синтеза на макромолекули от веществото, присъстващо в включването. Например, гликогенът понякога може да бъде заобиколен от ензими като гликоген синтез или гликоген фосфорилаза.

Включенията са често срещани в чернодробните клетки и мускулните клетки. По същия начин включванията на косата и кожата имат пигментни гранули, които им придават характерното оцветяване на тези структури.

Свойства на цитоплазмата

Това е колоид

Химически, цитоплазмата е колоид, следователно има характеристики на разтвор и суспензия едновременно. Той се състои от молекули с ниско молекулно тегло като соли и глюкоза, както и молекули с по-голяма маса, като протеини.

Колоидната система може да бъде определена като смес от частици с диаметър между 1 / 1,000,000 до 1 / 10,000, диспергирани в течна среда. Цялата клетъчна протоплазма, която включва както цитоплазма, така и нуклеоплазма, е колоиден разтвор, тъй като диспергираните протеини проявяват всички характеристики на тези системи.

Протеините са способни да образуват стабилни колоидни системи, тъй като се държат като заредени йони в разтвор и взаимодействат според заряда си и второ, те са способни да привличат водни молекули. Както всички колоиди, той има свойството да поддържа това състояние на суспензия, което дава на клетките стабилност.

Появата на цитоплазмата е мътна, тъй като молекулите, които я съставят, са големи и пречупват светлина, това явление се нарича ефект на Тиндал.

От друга страна, броуновското движение на частиците увеличава срещата на частиците, благоприятствайки ензимните реакции в клетъчната цитоплазма.

Тиксотропни свойства

Цитоплазмата проявява тиксотропни свойства, както и някои неньютонови течности и псевдопластики. Тиксотропията се отнася до промени във вискозитета с течение на времето: когато течността е подложена на стрес, вискозитетът й намалява.

Тиксотропните вещества показват стабилност в състояние на покой и когато се нарушават, те придобиват течливост. В ежедневната среда ние сме в контакт с тези видове материали, като доматен сос и кисело мляко.

Цитоплазмата се държи като хидрогел

Хидрогелът е естествено или синтетично вещество, което може или не може да бъде порьозно и има способността да абсорбира големи количества вода. Разширяемостта му зависи от фактори като осмоларността на средата, йонната сила и температурата.

Цитоплазмата има характеристиките на хидрогел, тъй като може да абсорбира значителни количества вода, а обемът варира в отговор на екстериора. Тези свойства са потвърдени в цитоплазмата на бозайниците.

Циклозни движения

Цитоплазмената матрица е способна да прави движения, които създават цитоплазмен ток или поток. Това движение обикновено се наблюдава в по-течната фаза на цитозола и е причината за изместването на клетъчните отделения като пинозоми, фагозоми, лизозоми, митохондрии, центриоли и други.

Това явление се наблюдава при повечето животински и растителни клетки. Амебоидните движения на протозои, левкоцити, епителни клетки и други структури зависят от движението на циклозата в цитоплазмата.

Цитозолни фази

Вискозитетът на тази матрица варира като функция от концентрацията на молекулите в клетката. Благодарение на колоидния си характер, в цитоплазмата могат да бъдат разграничени две фази или състояния: сол-фаза и гел-фаза. Първият прилича на течност, докато вторият е подобен на твърдо вещество благодарение на по-високата концентрация на макромолекули.

Например при приготвянето на желатин можем да различим и двете състояния. Във фазата на зола частиците могат да се движат свободно във водата, но когато разтворът се охлади, той се втвърдява и се превръща във вид на полутвърд гел.

В състояние на гел молекулите са способни да се държат заедно от различни видове химически връзки, включително HH, CH или CN. Щом топлината се приложи към разтвора, той ще се върне към фазата на слънцето.

При естествени условия фазовата инверсия в тази матрица зависи от различни физиологични, механични и биохимични фактори в клетъчната среда.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Молекулярна биология на клетката. Garland Science.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Биология. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN, & Grygorczyk, R. (2009). Хидрогелната природа на цитоплазмата на бозайниците допринася за осмосензирането и извънклетъчното сензорно pH. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Сондиране на структурата на цитоплазмата. The Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Хистология. Текстов и цветен атлас с клетъчна и молекулярна биология, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Въведение в микробиологията. Panamerican Medical Ed.