CITOPLAZMA: FUNKCIJAS, DAĻAS UN RAKSTURLIELUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Citoplazma ir viela atrodama iekšpusē šūnas, kas ietver citoplazmas matricas vai citosolā un subcellular nodalījumiem. Citosols veido nedaudz vairāk nekā pusi (aptuveni 55%) no visa šūnas tilpuma, un tas ir apgabals, kurā notiek olbaltumvielu sintēze un sadalīšanās, nodrošinot piemērotu barotni nepieciešamo metabolisma reakciju norisei. .

Visas prokariotu šūnas sastāvdaļas atrodas citoplazmā, savukārt eikariotos ir arī citi dalījumi, piemēram, kodols. Eikariotu šūnās atlikušo šūnu tilpumu (45%) aizņem citoplazmas organoīdi, piemēram, mitohondriji, gluds un raupjš endoplazmatisks retikulums, kodols, peroksisomas, lizosomas un endosomas.

Vispārīgais raksturojums

Citoplazma ir viela, kas aizpilda šūnu iekšpusi un ir sadalīta divos komponentos: šķidrā frakcijā, kas pazīstama kā citosols vai citoplazmatiskā matrica, un tajā iestrādātajās organellās - eikariotu cilmes gadījumā.

Citosols ir citoplazmas želatīna matrica, un to veido ļoti daudz dažādu izšķīdušu vielu, piemēram, joni, starpposma metabolīti, ogļhidrāti, lipīdi, olbaltumvielas un ribonukleīnskābes (RNS). Tas var parādīties divās savstarpēji mainīgās fāzēs: gēla fāzē un zolā fāzē.

Tas sastāv no koloidālās matricas, kas līdzīga ūdens gēlam, kuru galvenokārt veido ūdens, un šķiedru olbaltumvielu tīkls, kas atbilst citoskeletonam, ieskaitot aktīnu, mikrotubulas un starpposmus, papildus virknei papildu olbaltumvielu, kas veicina ietvars.

Šis tīkls, ko veido olbaltumvielu pavedieni, izkliedējas visā citoplazmā, piešķirot tam viskoelastīgās īpašības un kontraktilā gela īpašības.

Citoskelets ir atbildīgs par atbalsta un stabilitātes nodrošināšanu šūnu arhitektūrā. Papildus tam, ka viņi piedalās vielu pārvadāšanā citoplazmā un veicina šūnu kustību, piemēram, fagocitozi. Šajā animācijā jūs varat redzēt dzīvnieka šūnas citoplazmu (citoplazmu):

Iespējas

Citoplazma ir sava veida molekulārā zupa, kurā notiek fermentatīvas reakcijas, kas ir būtiskas šūnu funkcijas uzturēšanai.

Tas ir ideāls transporta līdzeklis šūnu elpošanas procesiem un biosintēzes reakcijām, jo ​​molekulas vidē nešķīst un peldošās citoplazmā ir gatavas lietošanai.

Pateicoties ķīmiskajam sastāvam, citoplazma var darboties arī kā buferis vai buferšķīdums. Tas kalpo arī kā piemērots līdzeklis organellu suspensijai, aizsargājot tos - un kodolā esošo ģenētisko materiālu - no pēkšņām kustībām un iespējamām sadursmēm.

Citoplazma veicina barības vielu pārvietošanos un šūnu pārvietošanos, pateicoties citoplazmas plūsmas veidošanai. Šī parādība sastāv no citoplazmas kustības.

Straumes citoplazmā ir īpaši svarīgas lielās augu šūnās un palīdz paātrināt materiāla izplatīšanas procesu.

Komponenti

Citoplazma, telpa šūnas iekšpusē

Citoplazma sastāv no citoplazmas matricas vai citosola un no organellām, kas iestrādātas šajā želejveida vielā. Katru no tiem sīkāk aprakstīsim zemāk:

Citosols

Citosols ir bezkrāsaina, dažreiz pelēcīga, želejveida un caurspīdīga viela, kas atrodas organellu ārpusē. To uzskata par citoplazmas šķīstošo daļu.

Visizplatītākais šīs matricas komponents ir ūdens, kas veido 65 līdz 80% no tā kopējā sastāva, izņemot kaulu šūnās, zobu emaljā un sēklās.

20% no tā ķīmiskā sastāva atbilst olbaltumvielu molekulām. Tajā ir vairāk nekā 46 elementi, ko izmanto šūna. No tiem tikai 24 tiek uzskatīti par dzīvībai nepieciešamiem.

Starp ievērojamākajiem elementiem var minēt oglekli, ūdeņradi, slāpekli, skābekli, fosforu un sēru.

Tādā pašā veidā šī matrica ir bagāta ar joniem, un to aizturēšana palielina šūnas osmotisko spiedienu. Šie joni palīdz uzturēt optimālu skābju un bāzes līdzsvaru šūnu vidē.

Citosolā atrodamo jonu dažādība mainās atkarībā no pētāmo šūnu veida. Piemēram, muskuļu un nervu šūnās ir augsta kālija un magnija koncentrācija, bet kalcija jons ir īpaši bagātīgs asins šūnās.

Membrānas organellas

Eikariotu šūnu gadījumā citoplazmatiskajā matricā ir iestrādāti dažādi subcelulārie nodalījumi. Tos var iedalīt membrānās un diskrētās organellās.

Endoplazmatiskais retikulums un Golgi aparāts pieder pie pirmās grupas, abi ir maisa formas membrānu sistēmas, kas ir savstarpēji savienotas. Šī iemesla dēļ ir grūti definēt tā struktūras robežu. Turklāt šie nodalījumi nodrošina plazmas membrānas telpas un laika nepārtrauktību.

Endoplazmatiskais retikulums tiek sadalīts gludā vai raupjā atkarībā no ribosomu klātbūtnes vai neesamības. Gluds ir atbildīgs par mazu molekulu metabolismu, tam ir lipīdu un steroīdu detoksikācijas un sintēzes mehānismi.

Savukārt raupjā endoplazmatiskajā retikulā ir ribosomas, kas noenkurotas pie tās membrānas, un tā galvenokārt ir atbildīga par olbaltumvielu sintēzi, ko šūna izdalīs.

Golgi aparāts ir diska formas maisiņu komplekts un piedalās membrānu un olbaltumvielu sintēzē. Turklāt tai ir fermentatīvā iekārta, kas nepieciešama olbaltumvielu un lipīdu pārveidošanai, ieskaitot glikozilēšanu. Tas arī piedalās lizosomu un peroksisomu uzglabāšanā un izplatīšanā.

Diskrētas organellas

Otro grupu veido starpšūnu organellas, kas ir diskrētas, un to robežas skaidri novēro membrānu klātbūtne.

No strukturālā un fiziskā viedokļa tie ir izolēti no citiem organelliem, kaut arī var būt mijiedarbība ar citiem nodalījumiem, piemēram, mitohondriji var mijiedarboties ar membrāniem organelliem.

Šajā grupā ietilpst mitohondriji, organoīdi, kuriem ir fermenti, kas nepieciešami būtisku metabolisma ceļu veikšanai, piemēram, citronskābes cikls, elektronu transportēšanas ķēde, ATP sintēze un taukskābju b-oksidācija.

Lizosomas ir arī diskrētas organellas, un tās ir atbildīgas par hidrolītisko enzīmu uzglabāšanu, kas palīdz olbaltumvielu reabsorbcijai, iznīcina baktērijas un citoplazmatisko organoīdu noārdīšanos.

Mikroorganismi (peroksisomas) piedalās oksidatīvās reakcijās. Šajās struktūrās ir fermenta katalāze, kas palīdz ūdeņraža peroksīdu - toksisku metabolismu - pārveidot šūnām nekaitīgās vielās: ūdenī un skābeklī. Šajos ķermeņos notiek taukskābju b-oksidācija.

Augu gadījumā ir arī citas organellas, ko sauc par plastiem. Tie veic desmitiem funkciju augu šūnā, un izcilākie ir hloroplasti, kur notiek fotosintēze.

Nemierīgi organelli

Šūnai ir arī struktūras, kuras neierobežo bioloģiskās membrānas. Tajos ietilpst citoskeleta komponenti, kas ietver mikrotubulas, starpposma pavedienus un aktīna mikrošķiedras.

Aktīna pavedieni sastāv no globālām molekulām un ir elastīgas ķēdes, savukārt starpposma pavedieni ir izturīgāki un sastāv no dažādiem proteīniem. Šie proteīni ir atbildīgi par stiepes izturības nodrošināšanu un piešķir šūnai izturību.

Centrioles ir cilindra formas strukturāls duets, un tās ir arī nesamērīgas organellas. Tie atrodas mikrotubulu centrosomās vai organizētos centros. Šīs struktūras rada cilijas pamatkorpusus.

Visbeidzot, ir ribosomas, struktūras, kas sastāv no olbaltumvielām un ribosomālas RNS, kas piedalās tulkošanas procesā (olbaltumvielu sintēzē). Tie var būt brīvi citosolā vai noenkuroti raupjā endoplazmatiskā retikulumā.

Tomēr vairāki autori neuzskata, ka ribosomas būtu jāklasificē kā pašas organellas.

Ieslēgumi

Ieslēgumi ir citoplazmas komponenti, kas neatbilst organellām, un vairumā gadījumu tos neaptver lipīdu membrānas.

Šajā kategorijā ietilpst liels daudzums neviendabīgu struktūru, piemēram, pigmenta granulas, kristāli, tauki, glikogēns un dažas atkritumu vielas.

Šie ķermeņi var ieskauj sevi ar fermentiem, kas piedalās makromolekulu sintēzē no vielas, kas atrodas iekļaušanā. Piemēram, glikogēnu dažreiz var ieskauj fermenti, piemēram, glikogēna sintēze vai glikogēna fosforilāze.

Iekļaušana ir izplatīta aknu šūnās un muskuļu šūnās. Tādā pašā veidā matu un ādas ieslēgumos ir pigmenta granulas, kas piešķir tām raksturīgu šo struktūru krāsojumu.

Citoplazmas īpašības

Tas ir koloīds

Ķīmiski citoplazma ir koloīds, tāpēc tai vienlaikus ir šķīduma un suspensijas īpašības. To veido mazmolekulāras molekulas, piemēram, sāļi un glikoze, kā arī lielākas masas molekulas, piemēram, olbaltumvielas.

Koloidālo sistēmu var definēt kā daļiņu maisījumu ar diametru no 1/1 000 000 līdz 1/10 000, kas izkliedēts šķidrā vidē. Visa šūnu protoplazma, kas ietver gan citoplazmu, gan nukleoplazmu, ir koloidāls risinājums, jo izkliedētajiem proteīniem piemīt visas šo sistēmu īpašības.

Olbaltumvielas spēj veidot stabilas koloidālās sistēmas, jo tie izturas kā lādēti joni šķīdumā un mijiedarbojas atbilstoši to lādiņiem, un, otrkārt, tie spēj piesaistīt ūdens molekulas. Tāpat kā visi koloīdi, tam ir īpašība saglabāt šo suspensijas stāvokli, kas piešķir šūnām stabilitāti.

Citoplazmas izskats ir duļķains, jo molekulas, kas to veido, ir lielas un refrakcijas gaismas, šo parādību sauc par Tyndall efektu.

No otras puses, daļiņu Brauna kustība palielina daļiņu satikšanos, dodot priekšroku fermentatīvām reakcijām šūnu citoplazmā.

Tiksotropās īpašības

Citoplazmai piemīt tiksotropiskas īpašības, tāpat kā dažiem šķidrumiem, kas nav Ņūtona, un pseudoplastikām. Tiksotropija attiecas uz viskozitātes izmaiņām laika gaitā: kad šķidrums tiek pakļauts stresam, tā viskozitāte samazinās.

Tiksotropās vielas mierīgā stāvoklī uzrāda stabilitāti, un, ja tās tiek traucētas, tās iegūst plūstamību. Ikdienas vidē mēs esam saskarē ar šāda veida materiāliem, piemēram, tomātu mērci un jogurtu.

Citoplazma uzvedas kā hidrogēls

Hidrogels ir dabiska vai sintētiska viela, kas var būt poraina vai nebūt, un tā spēj absorbēt lielu daudzumu ūdens. Tās pagarināmība ir atkarīga no tādiem faktoriem kā barotnes osmolaritāte, jonu stiprums un temperatūra.

Citoplazmai ir hidrogēla īpašības, jo tā var absorbēt ievērojamu daudzumu ūdens un tilpums mainās, reaģējot uz ārpusi. Šīs īpašības ir apstiprinātas zīdītāju citoplazmā.

Ciklozes kustības

Citoplazmas matrica spēj veikt kustības, kas rada citoplazmas strāvu vai plūsmu. Šī kustība parasti tiek novērota citosola šķidrākajā fāzē un cita starpā izraisa tādu šūnu nodalījumu pārvietošanos kā pinosomas, fagosomas, lizosomas, mitohondriji, centrioles.

Šī parādība novērota lielākajā daļā dzīvnieku un augu šūnu. Vienšūņu, leikocītu, epitēlija šūnu un citu struktūru amēboīdās kustības ir atkarīgas no ciklozes kustības citoplazmā.

Citosola fāzes

Šīs matricas viskozitāte mainās atkarībā no molekulu koncentrācijas šūnā. Pateicoties koloidālajam raksturam, citoplazmā var atšķirt divas fāzes vai stāvokļus: sola fāzi un gēla fāzi. Pirmais atgādina šķidrumu, bet otrais ir līdzīgs cietam, pateicoties augstākajai makromolekulu koncentrācijai.

Piemēram, gatavojot želatīnu, mēs varam atšķirt abus stāvokļus. Zāles fāzē daļiņas var brīvi kustēties ūdenī, tomēr, atdzesējot šķīdumu, tā sacietē un kļūst par sava veida pusšķidru želeju.

Gēla stāvoklī molekulas spēj turēt kopā dažāda veida ķīmiskās saites, ieskaitot HH, CH vai CN. Tiklīdz šķīdumam tiek pielietots siltums, tas atgriezīsies saules fāzē.

Dabiskos apstākļos fāzes inversija šajā matricā ir atkarīga no dažādiem fizioloģiskiem, mehāniskiem un bioķīmiskiem faktoriem šūnu vidē.

Atsauces

1. Alberts, B., Džonsons, A., Lūiss, J., Rafs, M., Roberts, K., un Valters, P. (2008). Šūnas molekulārā bioloģija. Garland zinātne.
2. Kempbela, NA, un Reece, JB (2007). Bioloģija. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlovs, SN, un Grygorczyk, R. (2009). Zīdītāju citoplazmas hidrogēlais raksturs veicina osmosensēšanu un ārpusšūnu pH jutīgumu. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Citoplazmas struktūras pārbaude. The Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015. – 2022.
5. Ross, MH un Pawlina, W. (2007). Histoloģija. Teksta un krāsu atlants ar šūnu un molekulāro bioloģiju, 5. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Ievads mikrobioloģijā. Panamerican Medical Ed.