CITOPLAZMA: FUNKCIJE, DIJELOVI I KARAKTERISTIKE - BIOLOGIJA - 2025

Citoplazma je tvar nalazi se unutar stanice, koji sadrži citoplazmatski matrice ili citosol i subćelijski odjeljaka. Citosol čini nešto više od polovice (otprilike 55%) ukupnog volumena stanice i područje je na kojem se odvija sinteza i razgradnja proteina, osiguravajući adekvatan medij za potrebne metaboličke reakcije.,

Sve komponente prokariotske stanice nalaze se u citoplazmi, dok kod eukariota postoje druge podjele, poput jezgre. U eukariotskim stanicama preostali volumen stanica (45%) zauzimaju citoplazmatske organele, poput mitohondrija, glatkog i grubog endoplazmatskog retikuluma, nukleusa, peroksizoma, lizosoma i endosoma.

Opće karakteristike

Citoplazma je tvar koja ispunjava unutrašnjost stanica i dijeli se na dvije komponente: tekuću frakciju poznatu kao citosol ili citoplazmatski matriks i organele koje su ugrađene u nju - u slučaju eukariotske loze.

Citosol je želatinozna matrica citoplazme i sastoji se od velikog broja topljenih tvari, poput iona, intermedijarnih metabolita, ugljikohidrata, lipida, proteina i ribonukleinske kiseline (RNA). Može se pojaviti u dvije međusobno konvertirajuće faze: gel faza i sol sol.

Sastoji se od koloidnog matriksa sličnog vodenom gelu sastavljenom od vode - uglavnom - i mreže vlaknastih proteina koji odgovaraju citoskeletu, uključujući aktin, mikrotubule i intermedijarne filamente, pored niza pomoćnih proteina koji doprinose stvaranju okvir.

Ova mreža formirana proteinskim filamentima difuzuje se kroz citoplazmu, dajući joj viskoelastična svojstva i karakteristike kontraktilnog gela.

Citoskelet je odgovoran za pružanje podrške i stabilnosti staničnoj arhitekturi. Osim što sudjeluju u transportu tvari u citoplazmi i doprinose kretanju stanica, poput fagocitoze. U sljedećoj animaciji možete vidjeti citoplazmu životinjske stanice (citoplazma):

Značajke

Citoplazma je vrsta molekularne juhe u kojoj se odvijaju enzimske reakcije koje su ključne za održavanje funkcije stanica.

To je idealan transportni medij za stanične respiratorne procese i za reakcije biosinteze, jer se molekule ne otapaju u mediju i lebde u citoplazmi, spremne za upotrebu.

Također, zahvaljujući svom kemijskom sastavu, citoplazma može funkcionirati kao pufer ili pufer. Služi i kao pogodno sredstvo za suspenziju organela, štiteći ih - i genetski materijal zatvoren u jezgri - od iznenadnih pokreta i mogućih sudara.

Citoplazma doprinosi kretanju hranjivih tvari i premještanju stanica, zahvaljujući stvaranju citoplazmatskog protoka. Taj se fenomen sastoji od kretanja citoplazme.

Struje u citoplazmi osobito su važne u velikim biljnim stanicama i pomažu u ubrzavanju procesa raspodjele materijala.

komponente

Citoplazma, prostor unutar stanice

Citoplazma se sastoji od citoplazmatskog matriksa ili citosola i organela ugrađenih u ovu želatinoznu tvar. Svaka će biti detaljno opisana u nastavku:

citosolu

Citosol je bezbojna, ponekad sivkasta, želatinozna i prozirna tvar koja se nalazi na vanjskoj strani organela. Smatra se topljivim dijelom citoplazme.

Najbrojnija sastavnica ovog matriksa je voda koja tvori između 65 i 80% svog ukupnog sastava, osim u koštanim stanicama, u caklini zuba i sjemenkama.

S obzirom na kemijski sastav, 20% odgovara molekulama proteina. Ima više od 46 elemenata koje koristi stanica. Od toga se samo 24 smatraju ključnim za život.

Među najistaknutijim elementima su ugljik, vodik, dušik, kisik, fosfor i sumpor.

Na isti način, ova je matrica bogata ionima i zadržavanjem istih povećava se osmotski tlak u stanici. Ti ioni pomažu u održavanju optimalne acidobazne ravnoteže u staničnoj sredini.

Raznolikost iona koja se nalaze u citosolu varira ovisno o ispitivanom staničnom tipu. Primjerice, u mišićnim i živčanim stanicama postoji visoka koncentracija kalija i magnezija, dok ion kalcija osobito ima u krvnim stanicama.

Membranous organelles

U slučaju eukariotskih stanica, u citoplazmatskom matriksu su ugrađeni različiti subcelularni odjeljci. One se mogu podijeliti na membranske i diskretne organele.

Endoplazmatski retikulum i Golgijev aparat spadaju u prvu skupinu, obje su membrane vrećastih membrana koje su međusobno povezane. Iz tog razloga, teško je odrediti granicu njegove strukture. Nadalje, ovi odjeljci prikazuju prostorni i vremenski kontinuitet s plazma membranom.

Endoplazmatski retikulum dijeli se na glatki ili grubi, ovisno o prisutnosti ili odsutnosti ribosoma. Glatka je odgovorna za metabolizam malih molekula, ima mehanizme detoksikacije i sinteze lipida i steroida.

Suprotno tome, grubi endoplazmatski retikulum ima ribosome usidrene na svojoj membrani i uglavnom je odgovoran za sintezu proteina koje će stanica izlučiti.

Golgijev aparat je skup vrećica u obliku diska i sudjeluje u sintezi membrane i proteina. Pored toga, on posjeduje enzimatske mehanizme neophodne za izvođenje modifikacija proteina i lipida, uključujući glikozilaciju. Također sudjeluje u skladištenju i distribuciji lizosoma i peroksisoma.

Diskretni organeli

Drugu skupinu čine intracelularne organele koje su diskretne, a njihova se ograničenja jasno uočavaju nazočnost membrana.

Izolirani su od ostalih organela sa strukturnog i fizičkog stajališta, iako mogu doći do interakcije s drugim odjeljcima, na primjer, mitohondriji mogu komunicirati s membranskim organelama.

U ovoj skupini su mitohondriji, organeli koji posjeduju enzime potrebne za provođenje esencijalnih metaboličkih putova, poput ciklusa limunske kiseline, lanca transporta elektrona, sinteze ATP-a i b-oksidacije masne kiseline.

Lizosomi su također diskretne organele i odgovorni su za skladištenje hidroliznih enzima koji pomažu reapsorpciju proteina, uništavaju bakterije i razgradnju citoplazmatskih organela.

Mikrotela (peroksisomi) sudjeluju u oksidacijskim reakcijama. Ove strukture imaju enzim katalazu koji pomaže pretvoriti vodikov peroksid - toksični metabolizam - u tvari koje su štetne za stanicu: voda i kisik. U tim tijelima dolazi do b-oksidacije masnih kiselina.

U slučaju biljaka postoje i druge organele zvane plastos. One obavljaju desetak funkcija u biljnoj stanici, a najistaknutiji su kloroplasti gdje se događa fotosinteza.

Neememranski organeli

Stanica također ima strukture koje nisu omeđene biološkim membranama. Tu se ubrajaju komponente citoskeleta, koje uključuju mikrotubule, intermedijarne niti i aktinske mikrofilamente.

Aktinski filamenti se sastoje od globularnih molekula i fleksibilni su lanci, dok su intermedijarni filamenti otporniji i sastoje se od različitih proteina. Ovi proteini su odgovorni za pružanje čvrstoće na zatezanje i daju snagu stanica.

Centriole su strukturni dvojac u obliku cilindra, a također su i nememranske organele. Smješteni su u centrosomima ili organiziranim centrima mikrotubula. Ove strukture rađaju bazalna tijela cilija.

Konačno, postoje ribosomi, strukture sačinjene od proteina i ribosomalne RNA koje sudjeluju u procesu translacije (sinteza proteina). Mogu biti slobodni u citosolu ili usidreni na grubi endoplazmatski retikulum.

Međutim, nekoliko autora ne smatra da bi ribosome trebalo klasificirati kao organele.

inkluzije

Uključivanja su komponente citoplazme koje ne odgovaraju organelama i u većini slučajeva nisu okružene lipidnim membranama.

Ova kategorija uključuje veliki broj heterogenih struktura, poput pigmentnih granula, kristala, masti, glikogena i nekih otpadnih tvari.

Ta se tijela mogu okružiti enzimima koji sudjeluju u sintezi makromolekula iz tvari prisutne u inkluziji. Na primjer, glikogen ponekad može biti okružen enzimima kao što su glikogen sinteza ili glikogen fosforilaza.

Uključivanja su česta u stanicama jetre i mišićnim stanicama. Na isti način, kosa i kožna inkluzija imaju pigmentne granule koje im daju karakteristično obojenje tih struktura.

Svojstva citoplazme

Koloid je

Kemijski je citoplazma koloidni oblik, stoga ima karakteristike otopine i suspenzije istovremeno. Sastoji se od molekula male molekularne mase poput soli i glukoze, kao i od molekula veće mase poput proteina.

Koloidni sustav može se definirati kao mješavina čestica promjera između 1 / 1,000,000 do 1 / 10,000 raspršenih u tekućem mediju. Sva stanična protoplazma, koja uključuje i citoplazmu i nukleoplazmu, je koloidna otopina, budući da dispergirani proteini pokazuju sve karakteristike ovih sustava.

Proteini su sposobni formirati stabilne koloidne sustave, budući da se ponašaju kao nabijeni ioni u otopini, a međusobno djeluju prema naboju, i drugo, sposobni su privlačiti molekule vode. Kao i svi koloidi ima svojstvo održavanja suspenzijskog stanja, koje ćelijama daje stabilnost.

Izgled citoplazme je zamućen jer su molekule koje ga čine velike i refrakcijske svjetlosti, taj se fenomen naziva Tyndallov efekt.

S druge strane, Brownovo kretanje čestica povećava susret čestica, favorizirajući enzimske reakcije u staničnoj citoplazmi.

Tiksotropna svojstva

Citoplazma pokazuje tiksotropna svojstva, kao i neke ne-newtonske tekućine i pseudoplastika. Tiksotropija se odnosi na promjene viskoznosti tijekom vremena: kada se tekućina podvrgne stresu, njen se viskozitet smanjuje.

Tiksotropne tvari pokazuju stabilnost u stanju mirovanja i, kada ih poremeti, stječu fluidnost. U svakodnevnom okruženju kontaktiramo s tim vrstama materijala, kao što su umak od rajčice i jogurt.

Citoplazma se ponaša poput hidrogela

Hidrogel je prirodna ili sintetička tvar koja može ili ne mora biti porozna i ima sposobnost upijanja velike količine vode. Njegova rastezljivost ovisi o čimbenicima kao što su osmolarnost medija, ionska snaga i temperatura.

Citoplazma ima karakteristike hidrogela, jer može apsorbirati značajne količine vode, a volumen varira u odnosu na vanjštinu. Ova svojstva potvrđena su u citoplazmi sisavaca.

Ciklozni pokreti

Citoplazmatska matrica je sposobna raditi pokrete koji stvaraju citoplazmatsku struju ili protok. Ovo kretanje općenito se primjećuje u tekućoj fazi citosola i uzrokuje istiskivanje staničnih odjeljaka kao što su pinozomi, fagosomi, lizosomi, mitohondriji, centriole, među ostalim.

Ovaj je fenomen uočen kod većine životinjskih i biljnih stanica. Amoeboidni pokreti protozoa, leukocita, epitelnih stanica i ostalih struktura ovise o kretanju cikloze u citoplazmi.

Faze citosola

Viskoznost ove matrice varira u zavisnosti od koncentracije molekula u stanici. Zahvaljujući svojoj koloidnoj prirodi, u citoplazmi se mogu razlikovati dvije faze ili stanja: solna faza i gel faza. Prvi nalikuje tekućini, dok je drugi sličan krutini zahvaljujući većoj koncentraciji makromolekula.

Na primjer, u pripremi želatine možemo razlikovati oba stanja. U solnoj fazi čestice se mogu slobodno kretati u vodi, međutim kada se otopina ohladi, stvrdne se i postaje vrsta polučvrstog gela.

U stanju gela, molekule se mogu držati zajedno pomoću različitih vrsta kemijskih veza, uključujući HH, CH ili CN. Čim se toplina primijeni na otopinu, ona će se vratiti u fazu sunca.

U prirodnim uvjetima, fazna inverzija u ovoj matrici ovisi o raznim fiziološkim, mehaničkim i biokemijskim čimbenicima u staničnoj sredini.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekularna biologija stanice. Garland Science.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologija. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN i Grygorczyk, R. (2009). Hidrogela priroda citoplazme sisavaca doprinosi osmosenzibilnom i izvanstaničnoj pH osjetljivosti. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Sondiranje strukture citoplazme. Časopis za staničnu biologiju, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH, i Pawlina, W. (2007). Histologija. Tekst i atlas u boji s staničnom i molekularnom biologijom, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Uvod u mikrobiologiju. Panamerican Medical Ed.