CYTOPLASMA: FUNKTIONER, DELAR OCH EGENSKAPER - BIOLOGI - 2025

Den cytoplasman är den substans som finns inuti cellerna, vilket inkluderar den cytoplasmatiska matrisen eller cytosolen och de subcellulära facken. Cytosolen utgör lite mer än hälften (ungefär 55%) av den totala volymen av cellen och är det område där syntesen och nedbrytningen av proteiner sker, vilket ger ett adekvat medium för att de nödvändiga metaboliska reaktionerna ska äga rum. .

Alla komponenter i en prokaryot cell finns i cytoplasma, medan det i eukaryoter finns andra uppdelningar, såsom kärnan. I eukaryota celler upptas den återstående cellvolymen (45%) av cytoplasmiska organeller, såsom mitokondrier, den släta och grova endoplasmiska retikulum, kärnan, peroxisomer, lysosomer och endosomer.

Generella egenskaper

Cytoplasma är det ämne som fyller det inre av celler och är uppdelat i två komponenter: vätskefraktionen känd som cytosol eller cytoplasmatisk matris och organellerna som är inbäddade i den - i fallet med den eukaryotiska linjen.

Cytosolen är den gelatinösa matrisen för cytoplasma och består av en stor mängd lösta ämnen, såsom joner, mellanliggande metaboliter, kolhydrater, lipider, proteiner och ribonukleinsyror (RNA). Det kan visas i två interkonvertibla faser: gelfasen och solfasen.

Den består av en kolloidal matris som liknar en vattenhaltig gel bestående av vatten - huvudsakligen - och ett nätverk av fibrösa proteiner som motsvarar cytoskeletten, inklusive aktin, mikrotubulor och mellanliggande filament, förutom en serie tillbehörsproteiner som bidrar till att bilda en ramverk.

Detta nätverk bildat av proteinfilament diffunderar i hela cytoplasma, vilket ger det viskoelastiska egenskaper och egenskaper hos en kontraktil gel.

Cytoskeletten ansvarar för att ge stöd och stabilitet till den cellulära arkitekturen. Förutom att delta i transporten av ämnen i cytoplasma och bidra till cellernas rörelse, såsom fagocytos. I följande animering kan du se cytoplasma i en djurcell (cytoplasma):

Funktioner

Cytoplasma är en slags molekylsoppa där enzymatiska reaktioner som är viktiga för att upprätthålla cellfunktionen äger rum.

Det är ett idealiskt transportmedium för cellulära andningsförfaranden och för biosyntesreaktioner, eftersom molekylerna inte solubiliseras i mediet och flyter i cytoplasma, redo att användas.

Tack vare dess kemiska sammansättning kan cytoplasman fungera som en buffert eller en buffert. Det fungerar också som ett lämpligt medium för suspension av organeller och skyddar dem - och det genetiska materialet inneslutet i kärnan - från plötsliga rörelser och möjliga kollisioner.

Cytoplasman bidrar till förflyttningen av näringsämnen och cellförskjutning, tack vare genereringen av ett cytoplasmiskt flöde. Detta fenomen består av cytoplasmaens rörelse.

Strömmar i cytoplasma är särskilt viktiga i stora växtceller och hjälper till att påskynda processen för materialfördelning.

Komponenter

Cytoplasma, utrymmet inuti cellen

Cytoplasman består av en cytoplasmatisk matris eller cytosol och av organellerna som är inbäddade i denna gelatinösa substans. Var och en kommer att beskrivas i djupet nedan:

cytosolen

Cytosolen är det färglösa, ibland gråaktiga, gelatinösa och genomskinliga ämnet som finns på utsidan av organellerna. Det anses vara den lösliga delen av cytoplasma.

Den vanligaste komponenten i denna matris är vatten som bildar mellan 65 och 80% av dess totala sammansättning, utom i benceller, i emalj av tänder och i frön.

När det gäller dess kemiska sammansättning motsvarar 20% proteinmolekyler. Den har mer än 46 element som används av cellen. Av dessa anses endast 24 vara nödvändiga för livet.

Bland de mest framstående elementen är kol, väte, kväve, syre, fosfor och svavel.

På samma sätt är denna matris rik på joner och retentionen av dessa ger en ökning av cellens osmotiska tryck. Dessa joner hjälper till att upprätthålla optimal syrabasbalans i cellmiljön.

Mångfalden av joner som finns i cytosolen varierar beroende på den undersökta celltypen. Till exempel har muskel- och nervceller höga koncentrationer av kalium och magnesium, medan kalciumjonen är särskilt riklig i blodceller.

Membranösa organeller

När det gäller eukaryota celler finns det en mängd subcellulära fack inbäddade i den cytoplasmiska matrisen. Dessa kan delas upp i membranösa och diskreta organeller.

Den endoplasmatiska retikulum och Golgi-apparaten tillhör den första gruppen, båda är system med säckformade membran som är sammankopplade. Av detta skäl är det svårt att definiera gränsen för dess struktur. Vidare uppvisar dessa avdelningar rumslig och temporär kontinuitet med plasmamembranet.

Det endoplasmiska retikulumet är indelat i slät eller grov, beroende på närvaron eller frånvaron av ribosomer. Det släta ansvarar för metabolismen av små molekyler, har mekanismer för avgiftning och syntes av lipider och steroider.

Däremot har det grova endoplasmatiska retikulumet ribosomer förankrade i dess membran och är huvudsakligen ansvariga för syntesen av proteiner som kommer att utsöndras av cellen.

Golgi-apparaten är en uppsättning skivformade säckar och deltar i membran- och proteinsyntes. Dessutom har den enzymatiska maskiner som är nödvändiga för att utföra modifieringar i proteiner och lipider, inklusive glykosylering. Det deltar också i lagring och distribution av lysosomer och peroxisomer.

Diskreta organeller

Den andra gruppen består av intracellulära organeller som är diskreta och deras gränser observeras tydligt av närvaron av membran.

De är isolerade från de andra organellerna ur strukturell och fysisk synvinkel, även om det kan vara interaktioner med andra fack, till exempel kan mitokondrierna interagera med membranorganellerna.

I denna grupp finns mitokondrier, organeller som har de enzymer som är nödvändiga för att genomföra väsentliga metaboliska vägar, såsom citronsyracykeln, elektrontransportkedjan, ATP-syntes och fettsyra b-oxidation.

Lysosomer är också åtskilda organeller och ansvarar för lagring av hydrolytiska enzymer som hjälper till att återabsorbera proteiner, förstöra bakterier och nedbrytningen av cytoplasmiska organeller.

Mikrobodier (peroxisomer) deltar i oxidativa reaktioner. Dessa strukturer har enzymet katalas som hjälper till att konvertera väteperoxid - en giftig ämnesomsättning - till ämnen som är ofarliga för cellen: vatten och syre. I dessa kroppar sker b-oxidation av fettsyror.

När det gäller växter finns det andra organeller som kallas plastos. Dessa utför dussintals funktioner i växtcellen och de mest enastående är kloroplasterna, där fotosyntes inträffar.

Icke-membranösa organeller

Cellen har också strukturer som inte är avgränsade av biologiska membran. Dessa inkluderar komponenterna i cytoskelettet, som inkluderar mikrotubuli, mellanfilament och aktinmikrofilamenter.

Actinfilament består av kulaformiga molekyler och är flexibla kedjor, medan mellanliggande filament är mer resistenta och består av olika proteiner. Dessa proteiner ansvarar för att tillhandahålla draghållfasthet och ger cellstyrkan.

Centriolerna är en cylinderformad strukturduo och är också icke-membranösa organeller. De är belägna i centrosomerna eller organiserade centra för mikrotubuli. Dessa strukturer ger upphov till baskropparna i cilia.

Slutligen finns det ribosomer, strukturer som består av proteiner och ribosomalt RNA som deltar i översättningsprocessen (proteinsyntes). De kan vara fria i cytosolen eller förankrade i den grova endoplasmatiska retikulum.

Men flera författare anser inte att ribosomer bör klassificeras som organeller själva.

inneslutningar

Inneslutningarna är komponenterna i cytoplasma som inte motsvarar organeller och i de flesta fall inte omges av lipidmembran.

Denna kategori omfattar ett stort antal heterogena strukturer, såsom pigmentgranulat, kristaller, fetter, glykogen och vissa avfallsämnen.

Dessa kroppar kan omge sig med enzymer som deltar i syntesen av makromolekyler från ämnet som finns i inkluderingen. Till exempel kan glykogen ibland omges av enzymer såsom glykogensyntes eller glykogenfosforylas.

Inklusioner är vanliga i leverceller och muskelceller. På samma sätt har hår- och hudinföringar pigmentgranulat som ger dem den karakteristiska färgningen av dessa strukturer.

Cytoplasmaegenskaper

Det är en kolloid

Kemiskt är cytoplasma en kolloid, därför har den egenskaper hos en lösning och en suspension samtidigt. Det består av molekyler med låg molekylvikt, såsom salter och glukos, såväl som större massmolekyler som proteiner.

Ett kolloidalt system kan definieras som en blandning av partiklar med en diameter mellan 1/1 000 000 till 1/10 000 dispergerat i ett flytande medium. All cellulär protoplasma, som inkluderar både cytoplasma och nukleoplasma, är en kolloidal lösning, eftersom dispergerade proteiner uppvisar alla egenskaper hos dessa system.

Proteiner kan bilda stabila kolloidala system, eftersom de beter sig som laddade joner i lösning och interagerar enligt deras laddningar och för det andra kan de locka vattenmolekyler. Liksom alla kolloider har den egenskapen att upprätthålla detta tillstånd av suspension, vilket ger celler stabilitet.

Utseendet på cytoplasma är grumligt eftersom molekylerna som komponerar den är stora och bryter ljus, detta fenomen kallas Tyndall-effekten.

Å andra sidan ökar den brunaiska rörelsen hos partiklarna mötet av partiklar, vilket gynnar enzymatiska reaktioner i cellcytoplasma.

Tixotropiska egenskaper

Cytoplasman uppvisar tixotropa egenskaper, liksom vissa icke-Newtonska vätskor och pseudoplast. Thixotropy hänvisar till förändringar i viskositet över tid: när vätskan utsätts för spänning minskar dess viskositet.

Tixotropa ämnen visar stabilitet i vilotillstånd och, när de störs, får de flytande. I vardagen är vi i kontakt med dessa typer av material, till exempel tomatsås och yoghurt.

Cytoplasma beter sig som en hydrogel

En hydrogel är en naturlig eller syntetisk substans som kan vara porös och har förmågan att absorbera stora mängder vatten. Dess utdragbarhet beror på faktorer såsom mediets osmolaritet, jonstyrkan och temperaturen.

Cytoplasman har egenskaperna hos en hydrogel, eftersom den kan absorbera betydande mängder vatten och volymen varierar som svar på utsidan. Dessa egenskaper har bekräftats i cytoplasma hos däggdjur.

Cyklosrörelser

Den cytoplasmatiska matrisen kan göra rörelser som skapar en cytoplasmatisk ström eller flöde. Denna rörelse observeras vanligtvis i den mer flytande fasen av cytosolen och är orsaken till förskjutningen av cellulära fack, såsom pinosomer, fagosomer, lysosomer, mitokondrier, centrioler, bland andra.

Detta fenomen har observerats i de flesta djur- och växtceller. Amoeboidrörelserna för protosoa, leukocyter, epitelceller och andra strukturer beror på rörelsen av cyklos i cytoplasma.

Cytosolfaser

Viskositeten för denna matris varierar som en funktion av koncentrationen av molekyler i cellen. Tack vare dess kolloidala natur kan två faser eller tillstånd särskiljas i cytoplasma: solfasen och gelfasen. Den första liknar en vätska, medan den andra liknar en fast substans tack vare den högre koncentrationen av makromolekyler.

I beredningen av ett gelatin kan vi till exempel skilja båda tillstånden. I solfasen kan partiklarna röra sig fritt i vattnet, men när lösningen kyls hårdnar den och blir en slags halvfast gel.

I gelstillståndet kan molekylerna hållas samman av olika typer av kemiska bindningar, inklusive HH, CH eller CN. Så snart värme appliceras på lösningen återgår den till solfasen.

Under naturliga förhållanden beror fasinversion i denna matris på olika fysiologiska, mekaniska och biokemiska faktorer i cellmiljön.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Cellens molekylärbiologi. Garland Science.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN, & Grygorczyk, R. (2009). Hydrogel-naturen hos däggdjurscytoplasma bidrar till osmosensing och extracellulär pH-avkänning. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Testa strukturen för cytoplasma. Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Histologi. Text- och färgatlas med cellulär och molekylärbiologi, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introduktion till mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.