- Vēsture
- Protoplazmas teorija
- Vispārīgais raksturojums
- Komponenti
- Plazmas membrāna
- Citoplazma
- Citosols
- Organelles
- Iespējas
- Fizioloģiskās īpašības
- Atsauces
Protoplazma ir dzīvo šūnu materiāls. Šī struktūra pirmo reizi tika identificēta 1839. gadā kā atšķirams šķidrums no sienas. To uzskatīja par caurspīdīgu, viskozu un paplašināmu vielu. To interpretēja kā struktūru bez acīmredzamas organizācijas un ar daudzām organellām.
Protoplazma tiek uzskatīta par visu šūnas daļu, kas atrodas plazmas membrānas iekšpusē. Tomēr daži autori protoplazmā ir iekļāvuši šūnu membrānu, kodolu un citoplazmu.
Dzīvnieku eikariotu šūna. Avots: Nikol valentina romero ruiz, no Wikimedia Commons
Pašlaik termins protoplazma nav plaši izmantots. Tā vietā zinātnieki ir devuši priekšroku atsaukties tieši uz šūnu komponentiem.
Vēsture
Termins protoplazma tiek attiecināts uz zviedru anatomu Janu Purkyne 1839. gadā. To lietoja, lai atsauktos uz dzīvnieku embriju veidojošo materiālu.
Tomēr jau 1835. gadā zoologs Fēlikss Dujardins aprakstīja vielu sakneņu iekšpusē. Tas tai piešķir nosaukumu sarkoda un norāda, ka tai ir fizikālās un ķīmiskās īpašības.
Vēlāk, 1846. gadā, vācu botāniķis Hugo fon Mohls atkārtoti ieviesa terminu protoplazma, lai apzīmētu vielu, kas atrodas augu šūnās.
1850. gadā botāniķis Ferdinands Kohns terminus apvieno, norādot, ka gan augiem, gan dzīvniekiem ir protoplazma. Pētnieks norāda, ka abos organismos viela, kas piepilda šūnas, ir līdzīga.
1872. gadā Bīls ieviesa terminu bioplazma. 1880. gadā Hansteins ierosināja vārdu protoplast, jaunu terminu, kas attiecas uz visu šūnu, izņemot šūnas sienu. Šo terminu daži autori izmantoja, lai aizstātu šūnu.
1965. gadā Lardijs ieviesa terminu citosols, kas vēlāk tika izmantots, lai nosauktu šķidrumu šūnā.
Protoplazmas teorija
Anatomists Makss Šultze 19. gadsimta beigās ierosināja, ka dzīves pamatprincips ir protoplazma. Schultze ierosināja, ka protoplazma ir viela, kas regulē audu dzīvībai svarīgās aktivitātes dzīvās lietās.
Šultzes darbi tiek uzskatīti par protoplazmas teorijas sākumpunktu. Šī teorija tika atbalstīta ar Tomasa Hokslija 1868. gada un citu tā laika zinātnieku priekšlikumiem.
Protoplazmas teorija paziņoja, ka protoplazma ir fiziskais dzīves pamats. Tādā veidā, ka šīs vielas izpēte ļautu mums saprast dzīvo būtņu darbību, ieskaitot mantojuma mehānismus.
Labāk izprotot šūnu funkcijas un struktūru, protoplazmas teorija ir zaudējusi savu derīgumu.
Vispārīgais raksturojums
Protoplazmu veido dažādi organiski un neorganiski savienojumi. Visizplatītākā viela ir ūdens, kas veido gandrīz 70% no tās kopējā svara un darbojas kā nesējs, šķīdinātājs, termoregulators, smērviela un struktūras elements.
Turklāt 26% protoplazmas veido parasti organiskas makromolekulas. Tās ir lielas molekulas, kuras veido mazāku apakšvienību polimerizācija.
Starp tiem mēs atrodam ogļhidrātus, makromolekulas, kas sastāv no oglekļa, ūdeņraža un skābekļa, kas akumulē šūnai enerģiju. Tos izmanto dažādās protoplazmas vielmaiņas un strukturālajās funkcijās.
Tāpat pastāv dažāda veida lipīdi (neitrālie tauki, holesterīns un fosfolipīdi), kas kalpo arī kā šūnas enerģijas avots. Turklāt tie ir membrānu sastāvdaļa, kas regulē dažādas protoplazmas funkcijas.
Olbaltumvielas veido gandrīz 15% no protoplazmas sastāva. Starp tiem mums ir strukturālie proteīni. Šie proteīni veido protoplazmatisko ietvaru, veicinot tā organizāciju un šūnu transportu.
Citi proteīni, kas atrodas protoplazmā, ir fermenti. Tie darbojas kā visu metabolisma procesu katalizatori (vielas, kas maina ķīmiskās reakcijas ātrumu).
Tāpat ir sastopami dažādi neorganiskie joni, kas atbilst tikai 1% no tā sastāva (kālijs, magnijs, fosfors, sērs, nātrijs un hlors). Tie veicina protoplazmas pH uzturēšanu.
Komponenti
Protoplazmu veido plazmas membrāna, citoplazma un nukleoplazma. Tomēr šodien, pateicoties sasniegumiem elektronu mikroskopijā, ir zināms, ka šūnu struktūra ir vēl sarežģītāka.
Ir arī liels skaits subcelulāru nodalījumu un strukturāli ļoti sarežģīts šūnu saturs. Papildus organellām, kuras šeit iekļautas kā citoplazmas daļa.
Plazmas membrāna
Plazmas membrāna vai plazmalemma sastāv no aptuveni 60% olbaltumvielu un 40% lipīdu. Tās strukturālo izvietojumu izskaidro šķidruma mozaīkas modelis. Šajā membrānā ir fosfolipīdu divslānis, kurā iestrādāti proteīni.
Tiek uzskatīts, ka visām šūnu membrānām ir tāda pati struktūra. Tomēr plazmalemma ir šūnas biezākā membrāna.
Ar gaismas mikroskopu plazmas plazmu nevar redzēt. Tikai 20. gadsimta 50. gadu beigās tā struktūra varēja būt sīka.
Citoplazma
Citoplazma tiek definēta kā viss šūnas materiāls, kas atrodas plazmaslemmā, neskaitot kodolu. Citoplazmā ietilpst visas organellas (šūnu struktūras ar noteiktu formu un funkciju). Tāpat viela, kurā iegremdēti dažādi šūnu komponenti.
Citosols
Citoskelets veido olbaltumvielu karkasu, kas veido šūnu struktūru. To veido mikrofilamenti un mikrotubulas. Mikrošķiedras galvenokārt sastāv no aktīna, lai arī ir arī citi proteīni.
Šiem pavedieniem ir atšķirīgs ķīmiskais sastāvs dažāda veida šūnās. Mikrotubulas ir cauruļveida struktūras, kas galvenokārt izgatavotas no tubulīna.
Organelles
Kodols ir šūnas organelle, kas satur šūnas ģenētisko informāciju. Tajā notiek šūnu dalīšanās procesi.
Tiek atzītas trīs kodola sastāvdaļas: kodola apvalks, nukleoplazma un nukleols. Kodola apvalks atdala kodolu no citoplazmas, un to veido divas membrānas vienības.
Nukleoplazma ir iekšējā viela, kuru iekšēji ierobežo kodola apvalks. Tas veido ūdens fāzi, kas satur lielu skaitu olbaltumvielu. Galvenokārt tie ir fermenti, kas regulē nukleīnskābju metabolismu.
Hromatīns (DNS tā izkliedētajā fāzē) atrodas nukleoplazmā. Turklāt tiek uzrādīts nukleols, kas ir struktūra, ko veido olbaltumvielas un RNS.
Iespējas
Visi procesi, kas notiek šūnā, ir saistīti ar protoplazmu, izmantojot tās dažādās sastāvdaļas.
Plazmas membrāna ir selektīva strukturāla barjera, kas kontrolē attiecības starp šūnu un vidi, kas to ieskauj. Lipīdi novērš hidrofilo vielu caurbraukšanu. Olbaltumvielas kontrolē vielas, kas var šķērsot membrānu, regulējot to iekļūšanu un izkļūšanu šūnā.
Citosolā notiek dažādas ķīmiskas reakcijas, piemēram, glikolīze. Tas ir tieši iesaistīts šūnu viskozitātes izmaiņās, amēboīdu kustībā un ciklozē. Tāpat tai ir liela nozīme mitotiskās vārpstas veidošanā šūnu dalīšanās laikā.
Citoskeletonā mikrošķiedras ir saistītas ar šūnu kustību un kontrakciju. Kamēr mikrotubulas ir iesaistītas šūnu transportā un palīdz veidot šūnu. Viņi arī piedalās centrioļu, ciliju un flagellas veidošanā.
Par intracelulāro transportu, kā arī par vielu pārveidošanu, montāžu un sekrēciju ir atbildīgs endoplazmatiskais retikulums un diktotomas.
Transformācijas un enerģijas uzkrāšanās procesi notiek fotosintētiskos organismos, kuriem ir hloroplasti. ATP iegūšana ar šūnu elpošanas palīdzību notiek mitohondrijos.
Fizioloģiskās īpašības
Ir aprakstītas trīs ar protoplazmu saistītas fizioloģiskās īpašības. Tie ir metabolisms, vairošanās un aizkaitināmība.
Protoplazmā notiek visi šūnas metabolisma procesi. Daži procesi ir anaboliski un ir saistīti ar protoplazmas sintēzi. Citi ir kataboliski un ir iesaistīti tā sadalīšanās procesā. Metabolisms ietver tādus procesus kā gremošana, elpošana, absorbcija un ekskrēcija.
Visi procesi, kas saistīti ar reprodukciju, daloties šūnās, kā arī olbaltumvielu sintēzes kodēšana, kas nepieciešama visās šūnu reakcijās, notiek šūnas kodolā, kas atrodas protoplazmā.
Uzbudināmība ir protoplazmas reakcija uz ārēju stimulu. Tas spēj izraisīt fizioloģisku reakciju, kas ļauj šūnai pielāgoties videi, kas to ieskauj.
Atsauces
- Liu D (2017) Šūna un protoplazma kā trauks, priekšmets un viela: 1835–1861. Bioloģijas vēstures žurnāls 50: 889-925.
- Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez un M Miguel (1997) Augu un dzīvnieku citoloģija un histoloģija. Dzīvnieku un augu šūnu un audu bioloģija. Otrais izdevums. McGraw Hill-Interamericana no Spānijas. Madride Spānija. 960 lpp.
- Welch GR un J Clegg (2010) No protoplazmas teorijas līdz šūnu sistēmu bioloģijai: 150 gadu ilga refleksija. Am. J. Physiol. Šūnu fiziols. 298: 1280–1290.
- Welch GR un J Clegg (2012) Šūna pret protoplazmu: revizionistu vēsture. Cell Biol. Int. 36: 643-647.