Funkcie, časti a charakteristiky cytoplazmy



cytoplazma je látka nachádzajúca sa vo vnútri buniek, ktorá zahŕňa cytoplazmatickú matricu (alebo cytozol) a subcelulárne kompartmenty. Cytosol predstavuje o niečo viac ako polovicu (približne 55%) celkového objemu bunky a je to oblasť, v ktorej dochádza k syntéze a degradácii proteínov, čo poskytuje adekvátne prostriedky na vykonávanie potrebných metabolických reakcií..

Všetky zložky prokaryotickej bunky sú v cytoplazme, zatiaľ čo v eukaryotoch existujú iné delenia, ako napríklad jadro. V eukaryotických bunkách je zvyšný bunkový objem (45%) obsadený cytoplazmatickými organelami, ako sú mitochondrie, hladké a hrubé endoplazmatické retikulum, jadro, peroxizómy, lyzozómy a endozómy..

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 Komponenty
    • 2,1 Citosol
    • 2.2 Membránové organely
    • 2.3 Diskrétne organely
    • 2.4 Ne membránové organely
    • 2.5
  • 3 Vlastnosti cytoplazmy
    • 3.1 Je to koloid
    • 3.2 Tixotropné vlastnosti
    • 3.3 Cytoplazma sa správa ako hydrogél
    • 3.4 Cyklický pohyb
  • 4 Fázy cytosolu
  • 5 Funkcie
  • 6 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Cytoplazma je látka, ktorá vypĺňa vnútro buniek a je rozdelený do dvoch častí: kvapalná frakcia známa ako cytosolu alebo organel a cytoplazmatickej matricou, ktoré sú vložené v nej - v prípade, že eukaryotické línia.

Cytosol je želatínová matrica cytoplazmy a je zložená z nesmiernej škály rozpustených látok, ako sú ióny, intermediárne metabolity, sacharidy, lipidy, proteíny a ribonukleové kyseliny (RNA). Môže sa vyskytovať v dvoch interkonvertibilných fázach: gélová fáza a slnečná fáza.

Skladá sa z koloidnej matrice podobnej vodnému gélu zloženému z vody - hlavne - a siete vláknitých proteínov zodpovedajúcich cytoskeletu, vrátane aktínu, mikrotubúl a intermediárnych filamentov, ako aj radu doplnkových proteínov, ktoré prispievajú k tvorbe rámec.

Táto sieť tvorená proteínovými filamentami difunduje cez cytoplazmu, čo jej dáva vlastnosti viskoelasticity a charakteristiky kontraktilného gélu..

Cytoskeleton je zodpovedný za poskytnutie podpory a stability bunkovej architektúre. Okrem toho, že sa podieľajú na preprave látok v cytoplazme a prispievajú k pohybu buniek, ako pri fagocytóze.

komponenty

Cytoplazma sa skladá z cytoplazmatickej matrice alebo cytozolu a organel, ktoré sú uložené v tejto želatínovej substancii. Každý z nich bude podrobne opísaný:

cytosol

Cytosol je bezfarebná, niekedy sivastá, želatínová a priesvitná látka nachádzajúca sa na vonkajšej strane organel. Považuje sa za rozpustnú časť cytoplazmy.

Najpočetnejšou zložkou tejto matrice je voda, ktorá tvorí 65 až 80% jej celkového zloženia, okrem kostných buniek, skloviny zubov a semien..

Čo sa týka chemického zloženia, 20% zodpovedá molekulám proteínu. Má viac ako 46 prvkov používaných bunkou. Len 24 z nich je považovaných za nevyhnutné pre život.

Medzi najvýznamnejšie prvky patrí uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síra.

Rovnako tak táto matica je bohatá na iónu a uchovávania týchto spôsobuje zvýšenie osmotického tlaku bunky. Tieto ióny pomáhajú udržať acidobázickej rovnováhy v optimálnej bunkovej prostredí.

Rozmanitosť iónov nachádzajúcich sa v cytosóle sa mení v závislosti od študovaného typu buniek. Napríklad svalové a nervové bunky majú vysoké koncentrácie draslíka a horčíka, zatiaľ čo ióny vápnika sú obzvlášť bohaté v krvných bunkách..

Membránové organely

V prípade eukaryotických buniek je v cytoplazmatickej matrici uložený celý rad subcelulárnych kompartmentov. Môžu byť rozdelené na membránové a diskrétne organely.

Endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát patria do prvej skupiny, pričom obidva sú systémy membrán v tvare vrecka, ktoré sú vzájomne prepojené. Z tohto dôvodu je ťažké definovať limit jeho štruktúry. Okrem toho tieto priestory predstavujú priestorovú a časovú kontinuitu s plazmatickou membránou.

Endoplazmatické retikulum je rozdelené na hladké alebo hrubé, v závislosti od prítomnosti alebo neprítomnosti ribozómov. Hladký je zodpovedný za metabolizmus malých molekúl, má mechanizmy detoxikácie a syntézy lipidov a steroidov.

Naproti tomu hrubé endoplazmatické retikulum má na svojej membráne ukotvené ribozómy a je zodpovedné hlavne za syntézu proteínov, ktoré budú vylučované bunkou..

Golgiho aparát je súbor diskov vo forme diskov a podieľa sa na syntéze membrán a proteínov. Okrem toho má enzymatický aparát potrebný na uskutočnenie zmien v proteínoch a lipidoch, vrátane glykozylácie. Podieľa sa aj na skladovaní a distribúcii lyzozómov a peroxizómov.

Diskrétne organely

Druhá skupina sa skladá z intracelulárnych organel, ktoré sú oddelené a ich limity sú jasne pozorované prítomnosťou membrán.

Z iných organel sú izolované zo štrukturálneho a fyzikálneho hľadiska, aj keď môžu existovať interakcie s inými kompartmentmi, napríklad mitochondrie môžu interagovať s membránovými organelami..

V tejto skupine sú mitochondrie, organely, ktoré majú potrebné enzýmy na vykonávanie základných metabolických ciest, ako je cyklus kyseliny citrónovej, reťazec transportu elektrónov, syntéza ATP a b-oxidácia mastných kyselín.

Lyzozómy sú tiež diskrétne organely a sú zodpovedné za ukladanie hydrolytických enzýmov, ktoré pomáhajú reabsorpcii proteínov, ničia baktérie a degradujú cytoplazmatické organely..

Mikrobodies (peroxizómy) sa zúčastňujú na oxidačných reakciách. Tieto štruktúry majú enzým katalázu, ktorý pomáha premieňať peroxid vodíka - toxický metabolizmus - na látky, ktoré sú pre bunku neškodné: voda a kyslík. V týchto orgánoch sa vyskytuje B-oxidácia mastných kyselín.

V prípade rastlín existujú ďalšie organely nazývané plastidy. Vykonávajú desiatky funkcií v rastlinnej bunke a najvýraznejšie sú chloroplasty, kde dochádza k fotosyntéze.

Ne-membránové organely

Bunka má rovnako štruktúry, ktoré nie sú uzavreté biologickými membránami. Patrí medzi ne cytoskeletu komponenty vrátane mikrotubuly, o intermendios vlákien a aktinových mikrofilamentech.

Aktínové vlákna sú zložené z globulárnych molekúl a sú flexibilnými reťazcami, zatiaľ čo medziľahlé vlákna sú odolnejšie a sú zložené z rôznych proteínov. Tieto proteíny sú zodpovedné za poskytnutie odolnosti voči trakcii a dávajú bunke silu.

Centrioles sú štrukturálne duo vo forme valca a sú tiež non-membranous organelles. Sú umiestnené v centrozómoch alebo organizovaných centrách mikrotubúl. Tieto štruktúry spôsobujú vznik bazálnych telies rias.

Nakoniec sú tu ribozómy, štruktúry tvorené proteínmi a ribozomálna RNA, ktorá sa zúčastňuje na translačnom procese (syntéza proteínov). Môžu byť voľné v cytosóle alebo môžu byť ukotvené na hrubom endoplazmatickom retikule.

Niekoľko autorov však nepovažuje ribozómy za klasifikované ako organely..

inklúzie

Inklúzie sú zložkami cytoplazmy, ktoré nezodpovedajú organelám a vo väčšine prípadov nie sú obklopené lipidovými membránami..

Táto kategória zahŕňa veľké množstvo heterogénnych štruktúr, ako sú granule pigmentov, kryštály, tuky, glykogén a niektoré odpadové látky..

Tieto telieska môžu byť obklopené enzýmami, ktoré sa podieľajú na syntéze makromolekúl z látky prítomnej v inklúzii. Napríklad niekedy môže byť glykogén obklopený enzýmami, ako je glykogénsyntáza alebo glykogénfosforyláza.

Inklúzie sú bežné v bunkách pečene a vo svalových bunkách. Rovnakým spôsobom majú inklúzie vlasov a kože granule pigmentov, ktoré im dodávajú charakteristické sfarbenie týchto štruktúr..

Vlastnosti cytoplazmy

Je to koloid

Chemicky je cytoplazmou koloid, preto má súčasne vlastnosti roztoku a suspenzie. Skladá sa z molekúl s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako sú soli a glukóza a tiež molekuly s väčšou hmotnosťou, ako sú napríklad proteíny.

Koloidný systém môže byť definovaný ako zmes častíc s priemerom medzi 1/1000 000 až 1/10 000 dispergovaných v kvapalnom médiu. Celá bunková protoplazma, ktorá zahŕňa ako cytoplazmu, tak nukleoplazmu, je koloidný roztok, pretože dispergované proteíny vykazujú všetky charakteristiky týchto systémov..

Proteíny sú schopné tvoriť stabilné koloidné systémy, pretože sa chovajú ako nabité ióny v roztoku a interagujú podľa svojich nábojov a po druhé sú schopné priťahovať molekuly vody. Rovnako ako ktorýkoľvek iný koloid, má schopnosť udržiavať tento stav suspenzie, čo dáva bunkám stabilitu.

Vzhľad cytoplazmy je zakalený, pretože molekuly, ktoré ju tvoria, sú veľké a lámu svetlo, tento jav sa nazýva Tyndallov efekt.

Na druhej strane, Brownov pohyb častíc zvyšuje stretnutie častíc, čo podporuje enzymatické reakcie v bunkovej cytoplazme..

Tixotropné vlastnosti

Cytoplazma vykazuje tixotropné vlastnosti, rovnako ako niektoré nenewtonovské tekutiny a pseudoplastiká. Tixotropia označuje zmeny viskozity v čase: keď je tekutina vystavená námahe, viskozita rovnakých poklesov klesá.

Tixotropné látky majú stabilitu v kľudovom stave a keď sú narušené, získavajú tekutosť. V každodennom prostredí sme v kontakte s týmto druhom materiálu, ako je paradajková omáčka a jogurt.

Cytoplazma sa správa ako hydrogél

Hydrogél je prírodná alebo syntetická látka, ktorá môže byť porézna alebo nie a má schopnosť absorbovať veľké množstvo vody. Jeho predlžovacia kapacita závisí od faktorov, ako je osmolarita média, iónová sila a teplota.

Cytoplazma má charakter hydrogélu, pretože môže absorbovať značné množstvo vody a objem sa mení v závislosti od vonkajšieho prostredia. Tieto vlastnosti boli potvrdené v cytoplazme cicavcov.

Pohyby cyklov

Cytoplazmatická matrica je schopná robiť pohyby, ktoré vytvárajú prúd alebo cytoplazmatický tok. Tento pohyb sa zvyčajne pozoruje v najlikvidnejšej fáze cytozolu a je príčinou vytesňovania bunkových kompartmentov, ako sú napríklad pinozómy, fagozómy, lyzozómy, mitochondrie, centrioly, medzi inými..

Tento jav bol pozorovaný vo väčšine živočíšnych a rastlinných buniek. Amoeboidné pohyby prvokov, leukocytov, epiteliálnych buniek a iných štruktúr závisia od pohybu cytozy v cytoplazme.

Fázy cytosolu

Viskozita tejto matrice sa líši v závislosti od koncentrácie molekúl v bunke. Vďaka svojej koloidnej povahe sa v cytoplazme rozlišujú dve fázy alebo stavy: slnečná fáza a gélová fáza. Prvá sa podobá kvapaline, zatiaľ čo druhá je podobná pevnej látke vďaka vyššej koncentrácii makromolekúl.

Napríklad pri príprave želatíny môžeme rozlišovať oba stavy. V slnečnej fáze sa častice môžu voľne pohybovať vo vode, ale keď sa roztok ochladí, stvrdne a stane sa druhom polotuhého gélu..

V gélovom stave sú molekuly schopné držať pohromade rôzne typy chemických väzieb, vrátane H-H, C-H alebo C-N. V momente, keď sa na roztok aplikuje teplo, vráti sa do slnečnej fázy.

V prirodzených podmienkach závisí inverzia fáz v tejto matrici na rôznych fyziologických, mechanických a biochemických faktoroch v bunkovom prostredí..

funkcie

Cytoplazma je druh molekulárnej polievky, kde dochádza k enzymatickým reakciám, ktoré sú nevyhnutné na udržanie bunkovej funkcie.

Je ideálnym prostriedkom na transport bunkových respiračných procesov a reakcií biosyntézy, pretože molekuly sa nerozpúšťajú v médiu a plávajú v cytoplazme, pripravené na použitie..

Okrem toho môže cytoplazma vďaka svojmu chemickému zloženiu fungovať ako pufor alebo pufer. Slúži tiež ako primerané médium na suspenziu organel, ktoré ich chránia - a genetický materiál obmedzený na jadro - pred náhlymi pohybmi a možnými kolíziami.

Cytoplazma prispieva k pohybu živín a vytesňovaniu buniek, a to vďaka tvorbe cytoplazmatického toku. Tento jav spočíva v pohybe cytoplazmy.  

Prúdy v cytoplazme sú obzvlášť dôležité vo veľkých rastlinných bunkách a pomáhajú urýchliť proces distribúcie materiálu.

referencie

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekulárna biológia bunky. Garland Science.
  2. Campbell, N.A., & Reece, J.B. (2007). biológie. Panamericana Medical.
  3. Fels, J., Orlov, S. N., & Grygorczyk, R. (2009). Hydrogélová povaha cytoplazmy cicavcov prispieva k osmosenzovaniu a extracelulárnemu pH. Biophysical Journal, 96(10), 4276-4285.
  4. Luby-Phelps, K., Taylor, D.L., & Lanni, F. (1986). Skúmanie štruktúry cytoplazmy. Journal of Cell Biology, 102(6), 2015-2022.
  5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2007). Histológie. Farba textu a atlasu s bunkovou a molekulárnou biológiou, 5aed. Panamericana Medical.
  6. Tortora, G. J., Funke, B.R., a C. L. (2007). Úvod do mikrobiológie. Panamericana Medical.