Цитоплазматические функции, части и характеристики



цитоплазма это вещество, обнаруженное внутри клеток, которое включает цитоплазматический матрикс (или цитозоль) и субклеточные компартменты. Цитозоль составляет чуть более половины (приблизительно 55%) от общего объема клетки и является областью, где происходит синтез и распад белков, обеспечивая адекватные средства для проведения необходимых метаболических реакций.

Все компоненты прокариотической клетки находятся в цитоплазме, в то время как у эукариот есть другие отделы, такие как ядро. В эукариотических клетках оставшийся объем клеток (45%) занят цитоплазматическими органеллами, такими как митохондрии, гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть, ядра, пероксисомы, лизосомы и эндосомы..

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 компонента
    • 2.1 Цитозол
    • 2.2 Мембранные органеллы
    • 2.3 Дискретные органеллы
    • 2.4 Без мембранных органелл
    • 2.5 Включения
  • 3 Свойства цитоплазмы
    • 3.1 Это коллоид
    • 3.2 Тиксотропные свойства
    • 3.3 Цитоплазма ведет себя как гидрогель
    • 3.4 Циклическое движение
  • 4 Фазы цитозоля
  • 5 функций
  • 6 Ссылки

Общие характеристики

Цитоплазма - это вещество, которое заполняет внутреннюю часть клеток и делится на два компонента: жидкая фракция, известная как цитозольный или цитоплазматический матрикс, и органеллы, которые в нее встроены, - в случае эукариотической линии.

Цитозол является желатиновой матрицей цитоплазмы и состоит из огромного разнообразия растворенных веществ, таких как ионы, промежуточные метаболиты, углеводы, липиды, белки и рибонуклеиновые кислоты (РНК). Это может происходить в двух взаимопревращаемых фазах: гелевая и солнечная фазы.

Он состоит из коллоидной матрицы, похожей на водный гель, состоящий в основном из воды, и сети волокнистых белков, соответствующих цитоскелету, включая актин, микротрубочки и промежуточные филаменты, а также ряд вспомогательных белков, которые способствуют образованию рамки.

Эта сеть, образованная белковыми нитями, диффундирует по всей цитоплазме, придавая ей свойства вязкоупругости и характеристики сократительного геля..

Цитоскелет отвечает за обеспечение поддержки и стабильности сотовой архитектуры. Помимо участия в транспорте веществ в цитоплазме и способствуют движению клеток, как при фагоцитозе.

компоненты

Цитоплазма состоит из цитоплазматического матрикса или цитозоля и органелл, которые встроены в это желатиновое вещество. Далее каждый из них будет подробно описан:

цитозоль

Цитозоль представляет собой бесцветное, иногда сероватое, желатиновое и полупрозрачное вещество, обнаруживаемое снаружи органелл. Считается растворимой частью цитоплазмы.

Наиболее распространенным компонентом этой матрицы является вода, составляющая от 65 до 80% ее общего состава, за исключением костных клеток, эмали зубов и семян..

Что касается его химического состава, 20% соответствует белковым молекулам. Он содержит более 46 элементов, используемых ячейкой. Из них только 24 считаются необходимыми для жизни.

Среди наиболее заметных элементов можно упомянуть углерод, водород, азот, кислород, фосфор и серу..

Таким же образом, эта матрица богата ионами, и их удержание приводит к увеличению осмотического давления клетки. Эти ионы помогают поддерживать оптимальный кислотно-щелочной баланс в клеточной среде.

Разнообразие ионов, обнаруженных в цитозоле, варьируется в зависимости от типа изучаемых клеток. Например, мышечные и нервные клетки имеют высокие концентрации калия и магния, в то время как ион кальция особенно богат в клетках крови..

Мембранные органеллы

В случае эукариотических клеток существует множество субклеточных компартментов, встроенных в цитоплазматический матрикс. Их можно разделить на мембранные и дискретные органеллы.

Эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи принадлежат к первой группе, обе из которых представляют собой системы мешкообразных мембран, которые взаимосвязаны. По этой причине сложно определить предел его структуры. Кроме того, эти компартменты представляют пространственную и временную непрерывность с плазматической мембраной.

Эндоплазматический ретикулум делится на гладкий или шероховатый, в зависимости от наличия или отсутствия рибосом. Гладкая отвечает за метаболизм малых молекул, имеет механизмы детоксикации и синтеза липидов и стероидов..

Напротив, грубый эндоплазматический ретикулум имеет рибосомы, прикрепленные к его мембране, и в основном отвечает за синтез белков, которые будут выделяться клеткой..

Аппарат Гольджи представляет собой набор дисков в форме дисков и участвует в синтезе мембран и белков. Кроме того, он обладает ферментативным механизмом, необходимым для внесения изменений в белки и липиды, включая гликозилирование. Он также участвует в хранении и распределении лизосом и пероксисом..

Дискретные органеллы

Вторая группа состоит из внутриклеточных органелл, которые являются дискретными, и их пределы четко прослеживаются по наличию мембран..

Они изолированы от других органелл со структурной и физической точек зрения, хотя могут быть взаимодействия с другими компартментами, например, митохондрии могут взаимодействовать с мембранными органеллами.

В эту группу входят митохондрии, органеллы, которые обладают необходимыми ферментами для осуществления необходимых метаболических путей, таких как цикл лимонной кислоты, цепь переноса электронов, синтез АТФ и b-окисление жирных кислот..

Лизосомы также являются дискретными органеллами и ответственны за хранение гидролитических ферментов, которые помогают реабсорбции белков, уничтожению бактерий и деградации цитоплазматических органелл..

Микротела (пероксисомы) участвуют в окислительных реакциях. Эти структуры обладают ферментной каталазой, которая помогает преобразовывать перекись водорода - токсичный метаболизм - в вещества, безвредные для клетки: воду и кислород. B-окисление жирных кислот происходит в этих органах.

В случае растений существуют другие органеллы, называемые пластидами. Они выполняют десятки функций в растительной клетке, и наиболее выдающимися являются хлоропласты, где происходит фотосинтез.

Безмембранные органеллы

Клетка также имеет структуры, которые не ограничены биологическими мембранами. Они включают компоненты цитоскелета, которые включают микротрубочки, прерывистые филаменты и актиновые микрофиламенты..

Актиновые филаменты состоят из глобулярных молекул и представляют собой гибкие цепи, в то время как промежуточные филаменты более устойчивы и состоят из разных белков. Эти белки ответственны за обеспечение устойчивости к растяжению и дают силы клетке.

Центриоли представляют собой структурный дуэт в форме цилиндра, а также являются не мембранными органеллами. Они расположены в центросомах или организованных центрах микротрубочек. Эти структуры дают начало базальным телам ресничек.

Наконец, существуют рибосомы, структуры, образованные белками, и рибосомная РНК, которая участвует в процессе трансляции (синтез белка). Они могут быть свободны в цитозоле или прикреплены к шероховатой эндоплазматической сети.

Однако некоторые авторы не считают, что рибосомы должны быть классифицированы как сами органеллы..

включений

Включения являются компонентами цитоплазмы, которые не соответствуют органеллам, и в большинстве случаев они не окружены липидными мембранами..

Эта категория включает в себя большое количество гетерогенных структур, таких как гранулы пигментов, кристаллов, жиров, гликогена и некоторых отходов..

Эти тела могут быть окружены ферментами, которые участвуют в синтезе макромолекул из вещества, присутствующего во включении. Например, иногда гликоген может быть окружен ферментами, такими как гликогенсинтаза или гликогенфосфорилаза.

Включения распространены в клетках печени и мышечных клетках. Таким же образом, включения волос и кожи имеют гранулы пигментов, которые придают им характерную окраску этих структур..

Свойства цитоплазмы

Это коллоид

Химически цитоплазма является коллоидной, поэтому она имеет характеристики раствора и суспензии одновременно. Он состоит из молекул с низкой молекулярной массой, таких как соли и глюкоза, а также из молекул большей массы, таких как белки.

Коллоидная система может быть определена как смесь частиц диаметром от 1/10000 до 1/10000, диспергированных в жидкой среде. Вся клеточная протоплазма, которая включает в себя как цитоплазму, так и нуклеоплазму, представляет собой коллоидный раствор, поскольку дисперсные белки обладают всеми характеристиками этих систем..

Белки способны образовывать стабильные коллоидные системы, поскольку они ведут себя как заряженные ионы в растворе и взаимодействуют в соответствии с их зарядами, а во-вторых, они способны привлекать молекулы воды. Как и любой коллоид, он обладает свойством поддерживать это состояние суспензии, что дает стабильность клеткам.

Появление цитоплазмы мутно, поскольку составляющие ее молекулы велики и преломляют свет. Это явление называется эффектом Тиндалла..

С другой стороны, броуновское движение частиц увеличивает столкновение частиц, способствуя ферментативным реакциям в клеточной цитоплазме..

Тиксотропные свойства

Цитоплазма проявляет тиксотропные свойства, как и некоторые неньютоновские жидкости и псевдопластики. Тиксотропия относится к изменениям вязкости с течением времени: когда жидкость подвергается воздействию, ее вязкость уменьшается.

Тиксотропные вещества обладают стабильностью в состоянии покоя и при нарушении приобретают текучесть. В повседневной среде мы находимся в контакте с такими материалами, как томатный соус и йогурт.

Цитоплазма ведет себя как гидрогель

Гидрогель представляет собой природное или синтетическое вещество, которое может быть пористым или нет и обладает способностью поглощать большое количество воды. Его способность к расширению зависит от таких факторов, как осмолярность среды, ионная сила и температура.

Цитоплазма обладает характеристиками гидрогеля, поскольку она может поглощать значительное количество воды, а объем изменяется в зависимости от внешней среды. Эти свойства были подтверждены в цитоплазме млекопитающих.

Цикличность движений

Цитоплазматический матрикс способен совершать движения, которые создают ток или цитоплазматический поток. Это движение обычно наблюдается в наиболее жидкой фазе цитозоля и является причиной смещения клеточных компартментов, таких как пиносомы, фагосомы, лизосомы, митохондрии, центриоли и другие..

Это явление наблюдается в большинстве клеток животных и растений. Амебоидные движения простейших, лейкоцитов, эпителиальных клеток и других структур зависят от движения цитоза в цитоплазме.

Фазы цитозоля

Вязкость этой матрицы варьируется в зависимости от концентрации молекул в клетке. Благодаря своей коллоидной природе в цитоплазме можно выделить две фазы или состояния: солнечную фазу и гелевую фазу. Первый напоминает жидкость, а второй похож на твердое вещество благодаря более высокой концентрации макромолекул.

Например, при приготовлении желатина мы можем различить оба состояния. В солнечной фазе частицы могут свободно перемещаться в воде, однако при охлаждении раствора он затвердевает и становится своего рода полутвердым гелем.

В состоянии геля молекулы способны удерживаться вместе различными типами химических связей, в том числе H-H, C-H или C-N. В тот момент, когда к раствору будет применено тепло, он вернется к солнечной фазе.

В естественных условиях инверсия фаз в этой матрице зависит от множества физиологических, механических и биохимических факторов в клеточной среде..

функции

Цитоплазма - это своего рода молекулярный суп, в котором происходят ферментативные реакции, необходимые для поддержания клеточной функции..

Это идеальное средство транспорта для процессов дыхания клеток и реакций биосинтеза, поскольку молекулы не растворяются в среде и плавают в цитоплазме, готовые к использованию..

Кроме того, благодаря своему химическому составу цитоплазма может функционировать как буфер или буфер. Он также служит адекватной средой для суспендирования органелл, защищая их - и генетический материал, ограниченный ядром - от внезапных движений и возможных столкновений..

Цитоплазма способствует движению питательных веществ и перемещению клеток благодаря генерации цитоплазматического потока. Это явление состоит из движения цитоплазмы.  

Токи в цитоплазме особенно важны в крупных растительных клетках и помогают ускорить процесс распределения материала.

ссылки

  1. Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К. и Уолтер П. (2008). Молекулярная биология клетки. Гирлянда Наука.
  2. Кэмпбелл, Н. А. и Рис, Дж. Б. (2007). биология. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fels, J., Orlov, S.N. & Grygorczyk, R. (2009). Гидрогелевая природа цитоплазмы млекопитающих способствует осмосенсированию и внеклеточному измерению pH. Биофизический журнал, 96(10), 4276-4285.
  4. Luby-Phelps K., Taylor D.L. & Lanni F. (1986). Исследование структуры цитоплазмы. Журнал клеточной биологии, 102(6), 2015-2022.
  5. Росс, М. Х., и Павлина В. (2007). Гистологии. Цвет текста и атласа с клеточной и молекулярной биологией, 5aed. Ed. Panamericana Medical.
  6. Tortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Введение в микробиологию. Ed. Panamericana Medical.