PROTOPLASMA: HISTORIE, EGENSKAPER, KOMPONENTER, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den protoplasma er den levende cellemateriale. Denne strukturen ble først identifisert i 1839 som en særegen væske fra veggen. Det ble ansett for å være et gjennomsiktig, tyktflytende og utvidbart stoff. Det ble tolket som en struktur uten tilsynelatende organisering og med mange organeller.

Protoplasma har blitt ansett for å være hele den delen av cellen som finnes inne i plasmamembranen. Noen forfattere har imidlertid inkludert cellemembranen, kjernen og cytoplasmaet i protoplasmaet.

Dyre eukaryotisk celle. Kilde: Av Nikol valentina romero ruiz, fra Wikimedia Commons

Foreløpig er ikke betegnelsen protoplasma mye brukt. I stedet har forskere foretrukket å henvise direkte til cellulære komponenter.

Historie

Begrepet protoplasma tilskrives den svenske anatomisten Jan Purkyne i 1839. Det ble brukt for å referere til det formative materialet fra dyreembryoer.

Allerede i 1835 beskrev zoolog Felix Dujardin stoffet inne i rhizopodene. Den gir navnet sarcoda og indikerer at den har fysiske og kjemiske egenskaper.

Senere, i 1846, introduserte den tyske botanikeren Hugo von Mohl uttrykket protoplasma for å referere til stoffet som finnes i planteceller.

I 1850 forener botanikeren Ferdinand Cohn begrepene, og indikerer at både planter og dyr har protoplasma. Forskeren peker på at i begge organismer er stoffet som fyller cellene likt.

I 1872 introduserte Beale begrepet bioplasm. I 1880 foreslo Hanstein ordet protoplast, et nytt begrep for å referere til hele cellen, unntatt celleveggen. Dette uttrykket ble brukt av noen forfattere for å erstatte cellen.

I 1965 introduserte Lardy begrepet cytosol, som senere ble brukt for å navngi væsken i cellen.

Protoplasmisk teori

Anatomist Max Schultze foreslo på slutten av 1800-tallet at det grunnleggende livsgrunnlaget er protoplasma. Schultze antydet at protoplasma er stoffet som regulerer den vitale aktiviteten til vev i levende ting.

Schultzes arbeider anses å være utgangspunktet for protoplasmatisk teori. Denne teorien ble støttet av forslagene fra Thomas Huxley i 1868 og av andre tiders forskere.

Den protoplasmatiske teorien uttalte at protoplasma var det fysiske grunnlaget for livet. På en slik måte at studiet av dette stoffet vil tillate oss å forstå levende vesener, inkludert arvemekanismer.

Med bedre forståelse av cellefunksjon og struktur har den protoplasmatiske teorien mistet sin gyldighet.

Generelle egenskaper

Protoplasma består av forskjellige organiske og uorganiske forbindelser. Det mest forekommende stoffet er vann, som utgjør nesten 70% av dens totale vekt og fungerer som bærer, løsemiddel, termoregulator, smøremiddel og strukturelement.

I tillegg består 26% av protoplasmaen av generelt organiske makromolekyler. Dette er store molekyler dannet ved polymerisering av mindre underenheter.

Blant disse finner vi karbohydrater, makromolekyler sammensatt av karbon, hydrogen og oksygen, som lagrer energi for cellen. De brukes i protoplasmaens forskjellige metabolske og strukturelle funksjoner.

På samme måte er det forskjellige typer lipider (nøytralt fett, kolesterol og fosfolipider), som også fungerer som en energikilde for cellen. I tillegg er de en bestanddel av membranene som regulerer de forskjellige protoplasmatiske funksjonene.

Proteiner utgjør nesten 15% av sammensetningen av protoplasma. Blant disse har vi strukturelle proteiner. Disse proteinene danner det protoplasmatiske rammeverket, og bidrar til organisering og celletransport.

Andre proteiner som er til stede i protoplasma er enzymer. De fungerer som katalysatorer (stoffer som endrer hastigheten på en kjemisk reaksjon) for alle metabolske prosesser.

På samme måte er forskjellige uorganiske ioner til stede som bare tilsvarer 1% av dens sammensetning (kalium, magnesium, fosfor, svovel, natrium og klor). Disse bidrar til å opprettholde protoplasmaens pH.

komponenter

Protoplasma består av plasmamembranen, cytoplasma og nukleoplasma. Imidlertid, i dag, takket være fremskritt innen elektronmikroskopi, er det kjent at cellestrukturen er enda mer komplisert.

Det er i tillegg et stort antall subcellulære rom, og strukturelt sett veldig komplekst cellulært innhold. I tillegg til organellene, som er inkludert her som en del av cytoplasma.

Plasmamembran

Plasmamembranen eller plasmalemmaet består av omtrent 60% proteiner og 40% lipider. Strukturarrangementet er forklart av den flytende mosaikkmodellen. I dette presenterer membranen et fosfolipid dobbeltlag der proteiner er innebygd.

Alle cellemembraner anses å ha samme struktur. Imidlertid er plasmalemmaet den tykkeste membranen i cellen.

Plasmalemmaet kan ikke sees med lysmikroskopet. Det var først på slutten av 50-tallet av 1900-tallet at strukturen kunne bli detaljert.

cytoplasma

Cytoplasma er definert som alt cellematerialet som finnes innenfor plasmalemmaet, ikke kjernen. Cytoplasma inkluderer alle organeller (cellulære strukturer med definert form og funksjon). Likeledes stoffet der de forskjellige cellulære komponentene er nedsenket.

cytosol

Cytoskjelettet utgjør et proteinrammeverk som danner det cellulære rammeverket. Den består av mikrofilamenter og mikrotubuli. Mikrofilamenter er hovedsakelig laget av aktin, selv om det er andre proteiner.

Disse filamentene har forskjellig kjemisk sammensetning i forskjellige typer celler. Mikrotubuli er rørformede strukturer som i utgangspunktet er laget av tubulin.

organeller

Kjernen er den cellulære organellen som inneholder genetisk informasjon om cellen. I den forekommer prosessene for celledeling.

Tre komponenter av kjernen gjenkjennes: kjernekonvolutt, nukleoplasma og nukleolus. Atomkonvolutten skiller kjernen fra cytoplasmaet og består av to membranenheter.

Nukleoplasma er det indre stoffet som er internt avgrenset av kjernekonvolutten. Det utgjør en vandig fase som inneholder et stort antall proteiner. Hovedsakelig er de enzymer som regulerer metabolismen av nukleinsyrer.

Kromatin (DNA i sin spredte fase) er inneholdt i nukleoplasma. I tillegg blir kjernen presentert, som er en struktur dannet av proteiner og RNA.

Egenskaper

Alle prosessene som skjer i cellen er assosiert med protoplasma, gjennom dens forskjellige komponenter.

Plasmamembranen er en selektiv strukturell barriere som kontrollerer forholdet mellom en celle og omgivelsene som omgir den. Lipider forhindrer passering av hydrofile stoffer. Proteiner kontrollerer stoffene som kan krysse membranen, og regulerer deres inntreden og ut i cellen.

Ulike kjemiske reaksjoner forekommer i cytosolen, for eksempel glykolyse. Dette er direkte involvert i endringer i celleviskositet, ameboidbevegelse og syklose. På samme måte er det av stor betydning i dannelsen av den mitotiske spindelen under celledeling.

I cytoskjelettet er mikrofilamenter assosiert med cellebevegelse og sammentrekning. Mens mikrotubuli er involvert i celletransport og hjelper til med å forme cellen. De deltar også i dannelsen av sentrioler, cilia og flagella.

Intracellulær transport, så vel som transformasjon, montering og sekresjon av stoffer, er ansvaret for den endoplasmatiske retikulum og diktosomer.

Prosessene med transformasjon og energiakkumulering forekommer i fotosyntetiske organismer som har kloroplaster. Innhenting av ATP gjennom cellulær respirasjon forekommer i mitokondriene.

Fysiologiske egenskaper

Tre fysiologiske egenskaper assosiert med protoplasma er beskrevet. Dette er metabolisme, reproduksjon og irritabilitet.

I protoplasmaet skjer alle metabolske prosesser i cellen. Noen prosesser er anabole og er relatert til syntesen av protoplasma. Andre er kataboliske, og er involvert i dens oppløsning. Metabolisme inkluderer prosesser som fordøyelse, respirasjon, absorpsjon og utskillelse.

Alle prosessene assosiert med reproduksjon ved celledeling, samt koding for syntesen av proteiner som kreves i alle cellulære reaksjoner, forekommer i kjernen av cellen, inneholdt i protoplasma.

Irritabilitet er protoplasmaens respons på en ekstern stimulans. Dette er i stand til å utløse en fysiologisk respons som gjør at cellen kan tilpasse seg omgivelsene som omgir den.

referanser

1. Liu D (2017) Cellen og protoplasma som beholder, gjenstand og substans: 1835-1861. Journal of the History of Biology 50: 889-925.
2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez og M Miguel (1997) Plante- og dyresytologi og histologi. Biologi av dyre- og planteceller og vev. Andre utgave. McGraw Hill-Interamericana fra Spania. Madrid Spania. 960 s.
3. Welch GR og J Clegg (2010) Fra protoplasmatisk teori til cellulær systembiologi: en 150-årig refleksjon. Am. J. Physiol. Cellefysiol. 298: 1280-1290.
4. Welch GR og J Clegg (2012) Cell versus protoplasm: revisionist history. Cell Biol. Int. 36: 643-647.