CYTOPLASMA: FUNKSJONER, DELER OG EGENSKAPER - BIOLOGI - 2026

Den Cytoplasma er det stoff som finnes inne i cellene, som omfatter cytoplasmamatrisen eller cytosol og subcellulære rom. Cytosol utgjør litt mer enn halvparten (omtrent 55%) av det totale volumet av cellen og er området hvor syntesen og nedbrytningen av proteiner skjer, noe som gir et tilstrekkelig medium for at de nødvendige metabolske reaksjonene skal finne sted. .

Alle komponentene i en prokaryotisk celle er i cytoplasmaet, mens det i eukaryoter er andre divisjoner, for eksempel kjernen. I eukaryote celler blir det gjenværende cellevolumet (45%) okkupert av cytoplasmatiske organeller, så som mitokondrier, glatt og grov endoplasmatisk retikulum, kjerne, peroksisomer, lysosomer og endosomer.

Generelle egenskaper

Cytoplasma er stoffet som fyller det indre av celler og er delt inn i to komponenter: væskefraksjonen kjent som cytosol eller cytoplasmatisk matrise og organellene som er innebygd i det - i tilfelle av den eukaryotiske avstamningen.

Cytosol er den gelatinøse matrisen til cytoplasmaet og består av et stort utvalg av oppløste stoffer, så som ioner, mellomliggende metabolitter, karbohydrater, lipider, proteiner og ribonukleinsyrer (RNA). Det kan vises i to interkonvertible faser: gelfasen og solfasen.

Den består av en kolloidal matrise som ligner på en vandig gel sammensatt av vann - hovedsakelig - og et nettverk av fibrøse proteiner som tilsvarer cytoskjelettet, inkludert aktin, mikrotubuli og mellomfilamenter, i tillegg til en serie tilbehørsproteiner som bidrar til å danne en rammeverk.

Dette nettverket dannet av proteinfilamenter diffunderer i hele cytoplasma, og gir det viskoelastiske egenskaper og egenskaper ved en kontraktil gel.

Cytoskjelettet er ansvarlig for å gi støtte og stabilitet til den cellulære arkitekturen. I tillegg til å delta i transport av stoffer i cytoplasma og bidra til bevegelse av celler, for eksempel fagocytose. I følgende animasjon kan du se cytoplasma av en dyrecelle (cytoplasma):

Egenskaper

Cytoplasmaet er en slags molekylær suppe der enzymatiske reaksjoner som er viktige for å opprettholde cellefunksjon, finner sted.

Det er et ideelt transportmedium for cellulære respirasjonsprosesser og for biosyntesereaksjoner, siden molekylene ikke oppløses i mediet og flyter i cytoplasmaen, klare til bruk.

Takket være dens kjemiske sammensetning kan cytoplasmaen også fungere som en buffer eller en buffer. Det fungerer også som et egnet middel for suspensjon av organeller, og beskytter dem - og det arvestoffet som er innelukket i kjernen - fra plutselige bevegelser og mulige kollisjoner.

Cytoplasmaet bidrar til bevegelse av næringsstoffer og celleforskyvning, takket være genereringen av en cytoplasmatisk flyt. Dette fenomenet består av bevegelse av cytoplasma.

Strømmer i cytoplasmaet er spesielt viktige i store planteceller og hjelper til med å fremskynde prosessen med materialfordeling.

komponenter

Cytoplasma, plassen inne i cellen

Cytoplasmaet er sammensatt av en cytoplasmatisk matrise eller cytosol og av organellene som er innebygd i dette gelatinøse stoffet. Hver av dem vil bli beskrevet i dybden nedenfor:

cytosol

Cytosol er det fargeløse, noen ganger gråaktig, gelatinøse og gjennomskinnelige stoffet som finnes på utsiden av organellene. Det regnes som den løselige delen av cytoplasma.

Den mest tallrike komponenten i denne matrisen er vann, som danner mellom 65 og 80% av den totale sammensetningen, unntatt i beinceller, i emaljen til tenner og i frø.

Når det gjelder den kjemiske sammensetningen, tilsvarer 20% proteinmolekyler. Den har mer enn 46 elementer som brukes av cellen. Av disse er bare 24 ansett som essensielle for livet.

Blant de mest fremtredende elementene er karbon, hydrogen, nitrogen, oksygen, fosfor og svovel.

På samme måte er denne matrisen rik på ioner, og retensjonen av disse gir en økning i cellens osmotiske trykk. Disse ionene hjelper til med å opprettholde optimal syre-base-balanse i det cellulære miljøet.

Mangfoldet av ioner som finnes i cytosol, varierer avhengig av celletypen som er studert. For eksempel har muskel- og nerveceller høye konsentrasjoner av kalium og magnesium, mens kalsiumionet er spesielt rikelig i blodceller.

Membranøse organeller

Når det gjelder eukaryote celler, er det en rekke subcellulære rom som er innebygd i den cytoplasmatiske matrisen. Disse kan deles inn i membranøse og diskrete organeller.

Den endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet tilhører den første gruppen, begge er systemer med sekkformede membraner som er sammenkoblet. Av denne grunn er det vanskelig å definere grensen for dens struktur. Videre presenterer disse rommene romlig og tidsmessig kontinuitet med plasmamembranen.

Den endoplasmatiske retikulaturen er delt inn i glatt eller grov, avhengig av tilstedeværelse eller fravær av ribosomer. Den glatte er ansvarlig for metabolismen av små molekyler, har mekanismer for avgiftning og syntese av lipider og steroider.

I kontrast har det grove endoplasmatiske retikulumet ribosomer forankret i membranen og er hovedsakelig ansvarlig for syntesen av proteiner som vil skilles ut av cellen.

Golgi-apparatet er et sett med skiveformede sekker og deltar i membran- og proteinsyntese. I tillegg har den enzymatiske maskinerier som er nødvendige for å utføre modifikasjoner i proteiner og lipider, inkludert glykosylering. Den deltar også i lagring og distribusjon av lysosomer og peroksisomer.

Diskrete organeller

Den andre gruppen består av intracellulære organeller som er separate, og deres grenser er tydelig observert av tilstedeværelsen av membraner.

De er isolert fra de andre organellene fra det strukturelle og fysiske synspunktet, selv om det kan være interaksjoner med andre avdelinger, for eksempel kan mitokondriene samhandle med de membranøse organellene.

I denne gruppen er mitokondrier, organeller som har enzymene som er nødvendige for å utføre essensielle metabolske veier, for eksempel sitronsyresyklus, elektrontransportkjeden, ATP-syntese og fettsyre b-oksidasjon.

Lysosomer er også adskilte organeller og er ansvarlige for lagring av hydrolytiske enzymer som hjelper reabsorpsjon av proteiner, ødelegger bakterier og nedbrytningen av cytoplasmatiske organeller.

Mikrobodier (peroksisomer) deltar i oksidative reaksjoner. Disse strukturene har enzymet katalase som hjelper til med å omdanne hydrogenperoksyd - en giftig metabolisme - til stoffer som er ufarlige for cellen: vann og oksygen. I disse kroppene skjer b-oksidasjon av fettsyrer.

Når det gjelder planter er det andre organeller kalt plastos. Disse utfører dusinvis av funksjoner i plantecellen, og de mest fremragende er kloroplastene, der fotosyntese forekommer.

Ikke-membranøse organeller

Cellen har også strukturer som ikke er avgrenset av biologiske membraner. Disse inkluderer komponentene i cytoskjelettet, som inkluderer mikrotubuli, mellomfilamenter og aktinmikrofilamenter.

Aktinfilamenter består av kuleformede molekyler og er fleksible kjeder, mens mellomfilamenter er mer motstandsdyktige og består av forskjellige proteiner. Disse proteinene er ansvarlige for å gi strekkfasthet og gir cellen styrke.

Sentriolene er en sylinderformet strukturell duo og er også ikke-membranøse organeller. De er lokalisert i sentrosomene eller organiserte sentre for mikrotubuli. Disse strukturene gir opphav til kroppens basale legemer.

Endelig er det ribosomer, strukturer som består av proteiner og ribosomalt RNA som deltar i translasjonsprosessen (proteinsyntese). De kan være frie i cytosol eller forankret til det grove endoplasmatiske retikulum.

Flere forfattere vurderer imidlertid ikke at ribosomer bør klassifiseres som organeller selv.

slutninger

Inneslutningene er komponentene i cytoplasma som ikke tilsvarer organeller og i de fleste tilfeller ikke er omgitt av lipidmembraner.

Denne kategorien inkluderer et stort antall heterogene strukturer, for eksempel pigmentkorn, krystaller, fett, glykogen og noen avfallsstoffer.

Disse kroppene kan omgi seg med enzymer som deltar i syntesen av makromolekyler fra stoffet som er tilstede i inkluderingen. For eksempel kan glykogen noen ganger være omgitt av enzymer som glykogensyntese eller glykogenfosforylase.

Inneslutninger er vanlige i leverceller og muskelceller. På samme måte har hår og hudinneslutninger pigmentkorn som gir dem den karakteristiske fargen på disse strukturene.

Cytoplasmaegenskaper

Det er en kolloid

Kjemisk er cytoplasmaen en kolloid, derfor har den egenskaper ved en løsning og en suspensjon samtidig. Det består av molekyler med lav molekylvekt som salter og glukose, samt større massemolekyler som proteiner.

Et kolloidalt system kan defineres som en blanding av partikler med en diameter mellom 1/1 000 000 til 1/10 000 dispergert i et flytende medium. All cellulær protoplasma, som inkluderer både cytoplasma og nukleoplasma, er en kolloidal løsning, siden spredte proteiner viser alle egenskapene til disse systemene.

Proteiner er i stand til å danne stabile kolloidale systemer, siden de oppfører seg som ladede ioner i løsning og samvirker i henhold til ladningene deres, og for det andre er de i stand til å tiltrekke vannmolekyler. Som alle kolloider har den egenskapen å opprettholde denne suspensjonstilstanden, noe som gir cellene stabilitet.

Utseendet til cytoplasma er uklar fordi molekylene som komponerer den er store og bryter lys, dette fenomenet kalles Tyndall-effekten.

På den annen side øker den brune bevegelsen av partiklene møtet med partikler, og favoriserer enzymatiske reaksjoner i cytoplasmaet.

Tiksotropiske egenskaper

Cytoplasmaet har tiksotrope egenskaper, og det samme gjelder ikke-Newtonsk væske og pseudoplast. Tiksotropi refererer til endringer i viskositet over tid: når væsken utsettes for stress, reduseres viskositeten.

Tiksotropiske stoffer viser stabilitet i hviletilstand, og når de blir forstyrret, får de flyt. I det daglige miljøet har vi kontakt med denne typen materialer, for eksempel tomatsaus og yoghurt.

Cytoplasmaet oppfører seg som en hydrogel

En hydrogel er et naturlig eller syntetisk stoff som kanskje eller ikke er porøst og har evnen til å absorbere store mengder vann. Dets utvidbarhet avhenger av faktorer som osmolariteten til mediet, ionestyrken og temperaturen.

Cytoplasmaet har egenskapene til en hydrogel, siden den kan absorbere betydelige mengder vann og volumet varierer som respons på utsiden. Disse egenskapene er bekreftet i cytoplasma hos pattedyr.

Syklosbevegelser

Den cytoplasmatiske matrisen er i stand til å gjøre bevegelser som skaper en cytoplasmatisk strøm eller flyt. Denne bevegelsen observeres generelt i den mer flytende fasen av cytosol og er årsaken til forskyvningen av cellulære rom som pinosomer, fagosomer, lysosomer, mitokondrier, sentrioler, blant andre.

Dette fenomenet har blitt observert i de fleste dyre- og planteceller. Amøbeidbevegelsene til protozoer, leukocytter, epitelceller og andre strukturer avhenger av bevegelse av syklose i cytoplasma.

Cytosolfaser

Viskositeten til denne matrisen varierer som en funksjon av konsentrasjonen av molekyler i cellen. Takket være sin kolloidale natur kan to faser eller tilstander skilles i cytoplasma: solfasen og gelfasen. Den første ligner en væske, mens den andre ligner et fast stoff takket være den høyere konsentrasjonen av makromolekyler.

For eksempel ved fremstilling av en gelatin kan vi skille begge tilstander. I solfasen kan partiklene bevege seg fritt i vannet, men når løsningen blir avkjølt, herder den og blir en slags halvfast gel.

I geltilstanden er molekylene i stand til å holdes sammen av forskjellige typer kjemiske bindinger, inkludert HH, CH eller CN. Så snart varme tilføres løsningen, vil den gå tilbake til solfasen.

Under naturlige forhold avhenger faseinversjon i denne matrisen av en rekke fysiologiske, mekaniske og biokjemiske faktorer i det cellulære miljøet.

referanser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekylærbiologi i cellen. Garland Science.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN, & Grygorczyk, R. (2009). Hydrogel-naturen til pattedyrs cytoplasma bidrar til osmosensing og ekstracellulær pH-sensing. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Probing strukturen av cytoplasma. Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Histologi. Tekst og fargeatlas med cellulær og molekylærbiologi, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introduksjon til mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.