Funkce, části a charakteristiky cytoplazmat



cytoplazma je látka nacházející se uvnitř buněk, která zahrnuje cytoplazmatickou matrici (nebo cytosol) a subcelulární kompartmenty. Cytosol představuje o něco více než polovinu (přibližně 55%) celkového objemu buňky a je to oblast, kde dochází k syntéze a degradaci proteinů, což poskytuje odpovídající prostředky pro provádění nezbytných metabolických reakcí..

Všechny složky prokaryotické buňky jsou v cytoplazmě, zatímco u eukaryot jsou jiné divize, jako je jádro. V eukaryotických buňkách je zbývající objem buněk (45%) obsazen cytoplazmatickými organelami, jako jsou mitochondrie, hladké a hrubé endoplazmatické retikulum, jádro, peroxizomy, lysosomy a endosomy..

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Komponenty
    • 2,1 Citosol
    • 2.2 Membránové organely
    • 2.3 Diskrétní organely
    • 2.4 Ne membránové organely
    • 2.5
  • 3 Vlastnosti cytoplazmy
    • 3.1 Je to koloid
    • 3.2 Tixotropní vlastnosti
    • 3.3 Cytoplazma se chová jako hydrogel
    • 3.4 Cyklický pohyb
  • 4 Fáze cytosolu
  • 5 Funkce
  • 6 Odkazy

Obecné vlastnosti

Cytoplazma je látka, která vyplňuje vnitřek buněk a je rozdělena do dvou složek: kapalná frakce známá jako cytosol nebo cytoplazmatická matrice a organely, které jsou v ní obsaženy - v případě eukaryotické linie.

Cytosol je želatinová matrice cytoplazmy a je složena z nesčetné rozmanitosti rozpuštěných látek, jako jsou ionty, intermediární metabolity, sacharidy, lipidy, proteiny a ribonukleové kyseliny (RNA). To může nastat ve dvou interconvertible fázích: gelová fáze a sluneční fáze.

Skládá se z koloidní matrice podobné vodnému gelu složenému z vody - hlavně - a sítě vláknitých proteinů odpovídající cytoskeletu, včetně aktinu, mikrotubulů a intermediárních filamentů, jakož i řady doplňkových proteinů, které přispívají k tvorbě mříž.

Tato síť tvořená proteinovými vlákny difunduje do cytoplazmy, což jí dává vlastnosti viskoelasticity a charakteristiky kontraktilního gelu..

Cytoskeleton je zodpovědný za poskytování podpory a stability buněčné architektuře. Kromě toho, že se účastní transportu látek v cytoplazmě a přispívají k pohybu buněk, jako u fagocytózy.

Komponenty

Cytoplazma je tvořena cytoplazmatickou matricí nebo cytosolem a organel, které jsou vloženy do této želatinové substance. Každý z nich bude podrobně popsán:

Citosol

Cytosol je bezbarvá, někdy šedivá, želatinová a průsvitná látka, která se nachází na vnější straně organel. Je považován za rozpustnou část cytoplazmy.

Nejčastější složkou této matrice je voda, která tvoří 65 až 80% jejího celkového složení, s výjimkou kostních buněk, skloviny zubů a semen..

Pokud jde o chemické složení, 20% odpovídá molekulám proteinu. Má více než 46 prvků používaných buňkou. Pouze 24 z nich je považováno za nezbytné pro život.

Mezi nejvýznamnější prvky lze zmínit uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síru.

Stejným způsobem je tato matrice bohatá na ionty a jejich retence vyvolává zvýšení osmotického tlaku buňky. Tyto ionty pomáhají udržovat optimální buněčnou rovnováhu mezi kyselinami a bázemi.

Rozmanitost iontů nalezených v cytosolu se mění v závislosti na studovaném typu buněk. Například svalové a nervové buňky mají vysoké koncentrace draslíku a hořčíku, zatímco vápníkové ionty jsou zvláště bohaté v krevních buňkách..

Membránové organely

V případě eukaryotických buněk je v cytoplazmatické matrici uloženo množství subcelulárních kompartmentů. Ty lze rozdělit na membránové a diskrétní organely.

Endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát patří do první skupiny, přičemž obě tyto systémy jsou vzájemně propojeny. Z tohoto důvodu je obtížné definovat hranici jeho struktury. Kromě toho tyto prostory představují prostorovou a časovou kontinuitu s plazmatickou membránou.

Endoplazmatické retikulum je rozděleno na hladké nebo hrubé, v závislosti na přítomnosti nebo nepřítomnosti ribozomů. Hladký je zodpovědný za metabolismus malých molekul, má mechanismy detoxikace a syntézy lipidů a steroidů.

Naproti tomu hrubé endoplazmatické retikulum má na své membráně ukotvené ribozomy a je hlavně zodpovědné za syntézu proteinů, které budou vylučovány buňkou..

Golgiho aparát je sada disků ve formě disků a podílí se na syntéze membrán a proteinů. Kromě toho má enzymatický aparát nezbytný k provádění změn v proteinech a lipidech, včetně glykosylace. Podílí se také na skladování a distribuci lysozomů a peroxizomů.

Diskrétní organely

Druhou skupinu tvoří intracelulární organely, které jsou diskrétní a jejich limity jsou jasně pozorovány přítomností membrán.

Jsou izolovány od ostatních organel ze strukturálního a fyzického hlediska, i když mohou existovat interakce s jinými kompartmenty, například mitochondrie mohou interagovat s membránovými organely.

V této skupině jsou mitochondrie, organely, které mají nezbytné enzymy pro provádění esenciálních metabolických drah, jako je cyklus kyseliny citrónové, transportní řetězec elektronů, syntéza ATP a b-oxidace mastných kyselin.

Lysosomy jsou také diskrétní organely a jsou zodpovědné za ukládání hydrolytických enzymů, které pomáhají reabsorpci proteinů, ničí bakterie a degradaci cytoplazmatických organel..

Mikrobody (peroxizomy) se účastní oxidačních reakcí. Tyto struktury mají enzym katalázu, který pomáhá přeměnit peroxid vodíku - toxický metabolismus - na látky, které jsou pro buňku neškodné: voda a kyslík. B-oxidace mastných kyselin se vyskytuje v těchto tělech.

V případě rostlin, tam jsou jiné organelles volal plastids. Ty provádějí desítky funkcí v rostlinné buňce a nejvýraznější jsou chloroplasty, kde dochází k fotosyntéze.

Non-membranous organelles

Buňka má také struktury, které nejsou vázány biologickými membránami. Ty zahrnují cytoskeletální složky, které zahrnují mikrotubuly, přerušovaná vlákna a aktinová mikrofilamenty..

Aktinová vlákna jsou složena z globulárních molekul a jsou pružnými řetězci, zatímco mezilehlá vlákna jsou odolnější a jsou složena z různých proteinů. Tyto proteiny jsou zodpovědné za zajištění odolnosti vůči trakci a dávají buňce sílu.

Centrioles je strukturální duo ve formě válce a být také non-membranous organelles. Jsou umístěny v centrosomech nebo organizovaných centrech mikrotubulů. Tyto struktury dávají vznik bazálním tělům řasy.

Konečně existují ribozomy, struktury tvořené proteiny a ribozomální RNA, které se účastní procesu translace (syntéza proteinů). Mohou být volné v cytosolu nebo mohou být ukotveny na hrubém endoplazmatickém retikulu.

Několik autorů se však nedomnívá, že by ribozomy měly být klasifikovány jako organely samy..

Inkluze

Inkluze jsou složkami cytoplazmy, které neodpovídají organelám a ve většině případů nejsou obklopeny lipidovými membránami..

Tato kategorie zahrnuje velké množství heterogenních struktur, jako jsou granule pigmentů, krystalů, tuků, glykogenu a některých odpadních látek..

Tato těla mohou být obklopena enzymy, které se podílejí na syntéze makromolekul z látky přítomné v inkluzi. Například někdy může být glykogen obklopen enzymy, jako je glykogen syntáza nebo glykogen fosforyláza.

Inkluze jsou běžné v buňkách jater a ve svalových buňkách. Stejně tak inkluze vlasů a kůže mají granule pigmentů, které jim dodávají charakteristické zbarvení těchto struktur..

Vlastnosti cytoplazmy

Je to koloid

Chemicky je cytoplazma koloid, proto má současně vlastnosti roztoku a suspenze. Skládá se z molekul s nízkou molekulovou hmotností, jako jsou soli a glukóza, a také molekulami větší hmotnosti, jako jsou proteiny.

Koloidní systém může být definován jako směs částic o průměru mezi 1/1000 000 až 1/10 000 dispergovaných v kapalném médiu. Celá buněčná protoplazma, která zahrnuje jak cytoplazmu, tak nukleoplazmu, je koloidní roztok, protože dispergované proteiny vykazují všechny vlastnosti těchto systémů..

Proteiny jsou schopny tvořit stabilní koloidní systémy, protože se chovají jako nabité ionty v roztoku a interagují podle svých nábojů a za druhé jsou schopny přilákat molekuly vody. Stejně jako jakýkoli koloid má tu vlastnost, že udržuje tento stav suspenze, což dodává buňkám stabilitu.

Vzhled cytoplazmy je zakalený, protože molekuly, které ji tvoří, jsou velké a odrážejí světlo, tento jev se nazývá Tyndallův efekt.

Na druhé straně, Brownův pohyb částic zvyšuje setkávání částic, což podporuje enzymatické reakce v buněčné cytoplazmě..

Tixotropní vlastnosti

Cytoplazma vykazuje tixotropní vlastnosti, stejně jako některé nenewtonské tekutiny a pseudoplasty. Tixotropie označuje změny viskozity v čase: když je tekutina vystavena intenzitě, viskozita stejného poklesu se snižuje..

Tixotropní látky mají stabilitu v klidovém stavu a při poruše získávají tekutost. V každodenním prostředí jsme v kontaktu s tímto typem materiálu, jako je rajská omáčka a jogurt.

Cytoplazma se chová jako hydrogel

Hydrogel je přírodní nebo syntetická látka, která může být porézní nebo ne a má schopnost absorbovat velké množství vody. Jeho rozšiřovací kapacita závisí na faktorech, jako je osmolarita média, iontová síla a teplota.

Cytoplazma má charakter hydrogelu, protože může absorbovat značné množství vody a objem se mění v závislosti na vnějším prostředí. Tyto vlastnosti byly potvrzeny v cytoplazmě savců.

Pohyby cyklů

Cytoplazmatická matrice je schopna provádět pohyby, které vytvářejí proud nebo cytoplazmatický tok. Tento pohyb je obvykle pozorován v nejlikvidnější fázi cytosolu a je příčinou vytěsnění buněčných kompartmentů, jako jsou pinosomy, fagosomy, lysosomy, mitochondrie, centrioly, mezi jinými..

Tento jev byl pozorován u většiny živočišných a rostlinných buněk. Amoeboidní pohyby prvoků, leukocytů, epitelových buněk a dalších struktur závisí na pohybu cytosy v cytoplazmě.

Fáze cytosolu

Viskozita této matrice se mění v závislosti na koncentraci molekul v buňce. Díky své koloidní povaze se v cytoplazmě rozlišují dvě fáze nebo stavy: sluneční fáze a gelová fáze. První se podobá kapalině, zatímco druhá je podobná pevné látce díky vyšší koncentraci makromolekul.

Například při přípravě želatiny můžeme rozlišit oba stavy. Ve sluneční fázi se částice mohou volně pohybovat ve vodě, ale když se roztok ochladí, ztvrdne a stane se druhem polotuhého gelu..

V gelovém stavu jsou molekuly schopny držet pohromadě různými typy chemických vazeb, včetně H-H, C-H nebo C-N. V okamžiku, kdy se na roztok aplikuje teplo, vrátí se do sluneční fáze.

V přirozených podmínkách závisí inverze fází v této matrici na různých fyziologických, mechanických a biochemických faktorech v buněčném prostředí..

Funkce

Cytoplazma je druh molekulární polévky, kde dochází k enzymatickým reakcím, které jsou nezbytné pro udržení buněčné funkce.

Je ideálním prostředkem pro transport buněčných dýchacích procesů a reakcí biosyntézy, protože molekuly se nerozpouštějí v médiu a jsou plovoucí v cytoplazmě, připravené k použití..

Kromě toho může cytoplazma díky svému chemickému složení fungovat jako pufr nebo pufr. Slouží také jako adekvátní médium pro suspenzi organel, chrání je - a genetický materiál omezený na jádro - před náhlými pohyby a možnými kolizemi.

Cytoplazma přispívá k pohybu živin a buněčnému přemístění díky generování cytoplazmatického toku. Tento jev spočívá v pohybu cytoplazmy.  

Proudy v cytoplazmě jsou zvláště důležité ve velkých rostlinných buňkách a pomáhají urychlit proces distribuce materiálu.

Odkazy

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekulární biologie buňky. Garland věda.
  2. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologie. Panamericana Medical.
  3. Fels, J., Orlov, S. N., & Grygorczyk, R. (2009). Hydrogenní povaha savčí cytoplazmy přispívá k osmosenzování a extracelulárním pH snímání. Biophysical Journal, 96(10), 4276-4285.
  4. Luby-Phelps, K., Taylor, D.L., & Lanni, F. (1986). Zkoumání struktury cytoplazmy. Journal of Cell Biology, 102(6), 2015–2022.
  5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2007). Histologie Barva textu a atlasu s buněčnou a molekulární biologií, 5aed. Panamericana Medical.
  6. Tortora, G. J., Funke, B.R., a C. L. (2007). Úvod do mikrobiologie. Panamericana Medical.