Функції, частини та характеристики цитоплазми



The цитоплазми є речовиною, виявленою всередині клітин, яка включає цитоплазматичну матрицю (або цитозоль) і субклітинний компартмент. Цитозол становить трохи більше половини (приблизно 55%) від загального обсягу клітини і є областю, де відбувається синтез і деградація білків, що забезпечує адекватні засоби для проведення необхідних метаболічних реакцій..

Всі компоненти прокаріотної клітини знаходяться в цитоплазмі, а в еукаріот - інші відділи, такі як ядро. У еукаріотичних клітинах залишився об'єм клітини (45%) зайняті цитоплазматичними органелами, такими як мітохондрії, гладкий і шорсткий ендоплазматичний ретикулум, ядро, пероксисоми, лізосоми та ендосоми..

Індекс

  • 1 Загальна характеристика
  • 2 Компоненти
    • 2.1
    • 2.2 Мембранні органели
    • 2.3 Дискретні органели
    • 2.4 Немембранні органели
    • 2.5 Включення
  • 3 Властивості цитоплазми
    • 3.1 Це колоїд
    • 3.2 Тиксотропні властивості
    • 3.3. Цитоплазма веде себе як гідрогель
    • 3.4 Циклічний рух
  • 4 Фази цитозолю
  • 5 Функції
  • 6 Посилання

Загальна характеристика

Цитоплазма є речовиною, яка заповнює внутрішню частину клітин і ділиться на дві складові: рідку фракцію, відому як цитозоль або цитоплазматичну матрицю, і вбудовані в неї органели - у випадку еукаріотичного походження.

Цитозол є желатинової матрицею цитоплазми і складається з величезного різноманіття розчинених речовин, таких як іони, проміжні метаболіти, вуглеводи, ліпіди, білки і рибонуклеїнові кислоти (РНК). Це може відбуватися в двох міжконвертованих фазах: гелевій фазі і сонячній фазі.

Він складається з колоїдної матриці, подібної до водного гелю, що складається з води - головним чином - і мережі волокнистих білків, що відповідають цитоскелету, включаючи актин, мікротрубочки і проміжні нитки, а також ряд допоміжних білків, які сприяють формуванню решітки.

Ця мережа, утворена білковими нитками, дифундує по всій цитоплазмі, надаючи їй властивості в'язкопружності і характеристики скорочувального гелю.

Цитоскелет відповідає за підтримку і стабільність клітинної архітектури. Крім участі в транспортуванні речовин в цитоплазмі і сприяють руху клітин, як при фагоцитозі \ t.

Компоненти

Цитоплазма складається з цитоплазматичної матриці або цитозоля і органел, які вбудовані в це желатинову речовину. Далі кожна з них буде описана в глибині:

Citosol

Цитозол є безбарвним, іноді сіруватим, желатиновим і напівпрозорим речовиною, що знаходиться зовні органел. Вона вважається розчинною частиною цитоплазми.

Найбільш поширеним компонентом цієї матриці є вода, що утворює від 65 до 80% її загального складу, за винятком кісткових клітин, емалі зубів і насіння..

Щодо його хімічного складу, 20% відповідає молекулам білка. Він має більше 46 елементів, що використовуються клітиною. З них лише 24 вважаються необхідними для життя.

Серед найбільш видатних елементів можна назвати вуглець, водень, азот, кисень, фосфор і сірку.

Таким же чином, ця матриця багата іонами, і утримування цих речовин призводить до збільшення осмотичного тиску клітини. Ці іони допомагають підтримувати оптимальну кислотно-лужну рівновагу в клітинному середовищі.

Різноманітність іонів, знайдених в цитозолі, змінюється залежно від дослідженого типу клітин. Наприклад, м'язові і нервові клітини мають високі концентрації калію і магнію, в той час як іон кальцію особливо багато в клітинах крові..

Мембранні органели

У разі еукаріотичних клітин існує безліч субклітинних компартментів, вбудованих в цитоплазматичну матрицю. Вони можуть бути розділені на мембранні і дискретні органели.

Ендоплазматичний ретикулум і апарат Гольджі належать до першої групи, обидва з яких є системами мембран у формі мішка, які з'єднані між собою. З цієї причини важко визначити межу його структури. Крім того, ці відсіки представляють просторову і часову безперервність з плазматичною мембраною.

Ендоплазматичний ретикулум ділиться на гладкий або шорсткий, залежно від наявності або відсутності рибосом. Гладка відповідає за метаболізм малих молекул, має механізми детоксикації і синтезу ліпідів і стероїдів.

Навпаки, шорсткий ендоплазматичний ретикулум має рибосоми, прикріплені до мембрани, і головним чином відповідає за синтез білків, які будуть виводитися клітиною.

Апарат Гольджі - це набір дисків у вигляді дисків і бере участь у синтезі мембран і білків. Крім того, він має ферментативні механізми, необхідні для внесення змін в білки і ліпіди, включаючи глікозилювання. Він також бере участь у зберіганні і розподілі лізосом і пероксисомів.

Дискретні органели

Друга група складається з внутрішньоклітинних органел, які є дискретними і їх межі чітко спостерігаються при наявності мембран.

Вони виділяються з інших органел з структурної та фізичної точок зору, хоча можуть існувати взаємодії з іншими компартментами, наприклад, мітохондрії можуть взаємодіяти з мембранозними органелами \ t.

До цієї групи відносяться мітохондрії, органели, які володіють необхідними ферментами для здійснення основних метаболічних шляхів, таких як цикл лимонної кислоти, ланцюг транспортування електронів, синтез АТФ і b-окислення жирних кислот.

Лізосоми також є дискретними органелами і відповідають за зберігання гідролітичних ферментів, які допомагають реабсорбції білків, знищують бактерії і деградацію цитоплазматичних органел..

Мікроорганізми (пероксисоми) беруть участь в окислювальних реакціях. Ці структури володіють ферментом каталаза, який допомагає перетворити перекис водню - токсичний метаболізм - на речовини, які нешкідливі для клітини: вода і кисень. B-окислення жирних кислот відбувається в цих органах.

У випадку рослин існують інші органели, які називаються пластидами. Вони виконують десятки функцій в клітині рослини, а найбільш видатними є хлоропласти, де відбувається фотосинтез.

Немембранні органели

Клітка також має структури, які не обмежені біологічними мембранами. До них відносяться цитоскелетние компоненти, які включають мікротрубочки, переривчасті філаменти і актинові мікрофіламенти..

Актинові нитки складаються з глобулярних молекул і є гнучкими ланцюгами, тоді як проміжні нитки більш стійкі і складаються з різних білків. Ці білки відповідають за забезпечення стійкості до зчеплення і надають силу клітці.

Центріолі є структурним дуетом у формі циліндрів і є також немембранними органелами. Вони розташовані в центросомах або організованих центрах мікротрубочок. Ці структури дають початок базальним тілам вії.

Нарешті, є рибосоми, структури, утворені білками і рибосомною РНК, що бере участь у процесі перекладу (синтез білка). Вони можуть бути вільними в цитозолі або бути прив'язаними до грубої ендоплазматичної мережі.

Однак кілька авторів не вважають, що рибосоми слід класифікувати як самі органели..

Включення

Включення є компонентами цитоплазми, які не відповідають органелам, і в більшості випадків вони не оточені ліпідними мембранами.

До цієї категорії належать велика кількість гетерогенних структур, таких як гранули пігментів, кристалів, жирів, глікогену і деякі відходи речовин..

Ці тіла можуть бути оточені ферментами, які беруть участь у синтезі макромолекул з речовини, присутнього в включенні. Наприклад, іноді глікоген може бути оточений ферментами, такими як глікогенсинтаза або глікогенфосфорилаза.

Включення поширені в клітинах печінки і в м'язових клітинах. Таким же чином, включення волосся і шкіри мають гранули пігментів, які надають їм характерну забарвлення цих структур..

Властивості цитоплазми

Це колоїд

Хімічно цитоплазма являє собою колоїд, тому вона має характеристики розчину і суспензії одночасно. Вона складається з молекул низькомолекулярної маси, таких як солі і глюкоза, а також молекулами більшої маси, таких як білки.

Колоїдна система може бути визначена як суміш частинок діаметром від 1 / 1,000,000 до 1 / 10,000, диспергованих у рідкому середовищі. Вся клітинна протоплазма, яка включає як цитоплазму, так і нуклеоплазму, є колоїдним розчином, оскільки дисперсні білки виявляють всі характеристики цих систем..

Білки здатні утворювати стабільні колоїдні системи, оскільки вони ведуть себе як заряджені іони в розчині і взаємодіють за їх зарядами, а по-друге, здатні залучати молекули води. Як і будь-який колоїд, він має властивість підтримувати цей стан суспензії, що дає стійкість до клітин.

Поява цитоплазми каламутна, оскільки молекули, які складають її, великі і заломлюються світлом, це явище називається ефектом Тиндаля.

З іншого боку, броунівське рух частинок збільшує зіткнення частинок, сприяючи ферментативним реакціям в клітинній цитоплазмі..

Тиксотропні властивості

Цитоплазма проявляє тиксотропні властивості, як і деякі неньютонівські рідини і псевдопластики. Тиксотропія відноситься до змін в'язкості з плином часу: коли рідина піддається зусилля, в'язкість того ж зменшується \ t.

Тиксотропні речовини мають стабільність у стані спокою і, при порушенні, набувають текучість. У повсякденному середовищі ми контактуємо з таким матеріалом, як томатний соус і йогурт.

Цитоплазма веде себе як гідрогель

Гідрогель є природною або синтетичною речовиною, яка може бути пористою чи ні і має здатність поглинати велику кількість води. Його розширювальна здатність залежить від таких факторів, як осмолярність середовища, іонна сила і температура.

Цитоплазма має характеристику гідрогелю, оскільки вона може поглинати значні кількості води і обсяг змінюється у відповідь на зовнішню. Ці властивості були підтверджені в цитоплазмі ссавців.

Цикли руху

Цитоплазматичний матрикс здатний здійснювати рухи, що створюють поточний або цитоплазматичний потік. Цей рух зазвичай спостерігається в найбільш рідкій фазі цитозолу і є причиною витіснення клітинних компартментів, таких як піносоми, фагосоми, лізосоми, мітохондрії, центриоли і ін..

Це явище спостерігається у більшості клітин тварин і рослин. Амебоідні рухи найпростіших, лейкоцитів, епітеліальних клітин та інших структур залежать від руху цитозу в цитоплазмі.

Фази цитозолю

В'язкість цієї матриці змінюється в залежності від концентрації молекул в клітці. Завдяки своїй колоїдній природі в цитоплазмі можна виділити дві фази або стани: фазу сонця і гелеву фазу. Перший нагадує рідину, а другий схожий на твердий завдяки більш високій концентрації макромолекул.

Наприклад, при приготуванні желатину можна виділити обидва стани. У фазі сонця частинки можуть вільно рухатися у воді, однак, коли розчин охолоджується, він твердне і стає своєрідним напівтвердим гелем.

У стані гелю молекули здатні утримувати разом різні типи хімічних зв'язків, включаючи H-H, C-H або C-N. У момент, коли на розчин подається тепло, воно повернеться до фази сонця.

У природних умовах інверсія фаз в цій матриці залежить від різноманітних фізіологічних, механічних і біохімічних факторів в клітинному середовищі.

Функції

Цитоплазма є своєрідним молекулярним супом, в якому відбуваються ферментативні реакції, необхідні для підтримки клітинної функції..

Це ідеальний засіб транспортування для процесів дихання клітин і реакцій біосинтезу, оскільки молекули не розчиняються в середовищі і плавають у цитоплазмі, готові до використання.

Крім того, завдяки своєму хімічному складу, цитоплазма може функціонувати як буфер або буфер. Він також служить адекватним середовищем для суспендування органел, захищаючи їх - і генетичний матеріал, приурочений до ядра - від раптових рухів і можливих колізій.

Цитоплазма сприяє руху поживних речовин і зміщення клітин, завдяки генерації цитоплазматичного потоку. Це явище складається з руху цитоплазми.  

Струми в цитоплазмі особливо важливі у великих клітинах рослин і сприяють прискоренню процесу розподілу матеріалу.

Список літератури

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Молекулярна біологія клітини. Гірлянди наука.
  2. Campbell, N.A., & Reece, J. B. (2007). Біологія. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fels, J., Orlov, S.N., & Grygorczyk, R. (2009). Характер гідрогелю цитоплазми ссавців сприяє осмосенсингу та позаклітинному зондуванню рН. Біофізичний журнал, 96(10), 4276-4285.
  4. Luby-Phelps, K., Taylor, D.L., & Lanni, F. (1986). Зондування структури цитоплазми. Журнал біології клітини, 102(6), 2015-2022.
  5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2007). Гістологія Текст і колір Atlas з клітинною та молекулярною біологією, 5aed. Ed. Panamericana Medical.
  6. Tortora, G.J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). Введення в мікробіологію. Ed. Panamericana Medical.