CYTOPLAZMA: FUNKCIE, ČASTI A VLASTNOSTI - BIOLÓGIE - 2026

Cytoplazma je našiel vo vnútri buniek látka, ktorá obsahuje matricu alebo cytoplazmatickú cytosolu a subcelulárnu kompartmentu. Cytosol predstavuje o niečo viac ako polovicu (približne 55%) celkového objemu bunky a je oblasťou, v ktorej dochádza k syntéze a degradácii proteínov, čo poskytuje primerané médium na uskutočnenie potrebných metabolických reakcií. ,

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

Všeobecné charakteristiky

Cytoplazma je látka, ktorá vypĺňa vnútro buniek a je rozdelená na dve zložky: tekutá frakcia známa ako cytosol alebo cytoplazmatická matrica a organely, ktoré sú do nej zabudované - v prípade eukaryotickej línie.

Cytosol je želatínová matrica cytoplazmy a je zložený z veľkého množstva rozpustených látok, ako sú ióny, intermediárne metabolity, uhľohydráty, lipidy, proteíny a ribonukleové kyseliny (RNA). Môže sa objaviť v dvoch vzájomne zameniteľných fázach: gélová fáza a solová fáza.

Pozostáva z koloidnej matrice podobnej vodnému gélu zloženému z vody - hlavne - a zo siete vláknitých proteínov zodpovedajúcich cytoskeletu vrátane aktínu, mikrotubulov a medzilahlých vlákien, okrem série doplnkových proteínov, ktoré prispievajú k vytvoreniu rámec.

Táto sieť tvorená proteínovými vláknami difunduje v cytoplazme, čo jej dodáva viskoelastické vlastnosti a vlastnosti kontraktilného gélu.

Cytoskelet je zodpovedný za poskytovanie podpory a stability bunkovej architektúry. Okrem účasti na preprave látok v cytoplazme a prispievaní k pohybu buniek, ako je fagocytóza. V nasledujúcej animácii môžete vidieť cytoplazmu živočíšnej bunky (cytoplazma):

Vlastnosti

Cytoplazma je druh molekulárnej polievky, v ktorej prebiehajú enzymatické reakcie, ktoré sú nevyhnutné na udržanie bunkovej funkcie.

Je to ideálne transportné médium pre bunkové dýchacie procesy a pre biosyntetické reakcie, pretože molekuly sa v médiu nerozpustia a plávajú v cytoplazme a sú pripravené na použitie.

Cytoplazma môže vďaka svojmu chemickému zloženiu fungovať aj ako tlmivý roztok alebo tlmivý roztok. Slúži tiež ako vhodné médium na pozastavenie organel, ktoré ich chráni - a genetický materiál obmedzený v jadre - pred náhlymi pohybmi a možnými zrážkami.

Vďaka vytváraniu cytoplazmatického toku cytoplazma prispieva k pohybu živín a premiestňovaniu buniek. Tento jav spočíva v pohybe cytoplazmy.

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

súčasti

Cytoplazma, priestor vo vnútri bunky

Cytoplazma sa skladá z cytoplazmatickej matrice alebo cytosolu a organel, ktoré sú zabudované do tejto želatínovej látky. Každý z nich bude podrobne opísaný nižšie:

cytosol

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

Najhojnejšou zložkou tejto matrice je voda, ktorá tvorí medzi 65 a 80% jej celkového zloženia, s výnimkou kostných buniek, v sklovine zubov a v semenách.

Pokiaľ ide o chemické zloženie, 20% zodpovedá molekulám proteínov. Má viac ako 46 prvkov použitých bunkou. Iba 24 z nich sa považuje za životne dôležité.

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

Rovnakým spôsobom je táto matrica bohatá na ióny a ich zadržiavanie vedie k zvýšeniu osmotického tlaku bunky. Tieto ióny pomáhajú udržiavať optimálnu acidobázickú rovnováhu v bunkovom prostredí.

Diverzita iónov nájdených v cytosóle sa líši podľa študovaného typu bunky. Napríklad svalové a nervové bunky majú vysoké koncentrácie draslíka a horčíka, zatiaľ čo vápnikový ión je obzvlášť vysoký v krvných bunkách.

Membránové organely

V prípade eukaryotických buniek je v cytoplazmatickej matrici zabudovaných množstvo subcelulárnych kompartmentov. Tieto sa dajú rozdeliť na membránové a diskrétne organely.

Endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát patria do prvej skupiny, obidva sú systémy membrán tvaru vreciek, ktoré sú vzájomne prepojené. Z tohto dôvodu je ťažké definovať hranicu jeho štruktúry. Ďalej tieto kompartmenty predstavujú priestorovú a časovú kontinuitu s plazmovou membránou.

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

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

Golgiho aparát je sada diskovitých vakov a podieľa sa na syntéze membrán a proteínov. Okrem toho má enzymatický aparát potrebný na uskutočnenie modifikácií proteínov a lipidov vrátane glykozylácie. Podieľa sa tiež na skladovaní a distribúcii lyzozómov a peroxizómov.

Diskrétne organely

Druhá skupina je tvorená intracelulárnymi organelami, ktoré sú diskrétne a ich hranice sú jasne pozorované prítomnosťou membrán.

Zo štrukturálnych a fyzikálnych hľadísk sú izolované od ostatných organel, hoci môžu existovať interakcie s inými kompartmentmi, napríklad mitochondria môže interagovať s membránovými organelami.

V tejto skupine sú mitochondrie, organely, ktoré majú enzýmy potrebné na vykonávanie základných metabolických ciest, ako je napríklad cyklus kyseliny citrónovej, reťazec prenosu 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.

Mikrobody (peroxizómy) sa zúčastňujú oxidačných reakcií. Tieto štruktúry obsahujú enzým katalázu, ktorá pomáha premieňať peroxid vodíka - toxický metabolizmus - na látky, ktoré sú pre bunky neškodné: voda a kyslík. V týchto telách dochádza k b-oxidácii mastných kyselín.

V prípade rastlín existujú ďalšie organely nazývané plastos. Tieto vykonávajú desiatky funkcií v rastlinnej bunke a najvýznamnejšie sú chloroplasty, kde dochádza k fotosyntéze.

Neembranózne organely

Bunka má tiež štruktúry, ktoré nie sú viazané biologickými membránami. Zahŕňajú zložky cytoskeletu, ktoré zahŕňajú mikrotubuly, medziproduktové vlákna a aktínové mikrofilamenty.

Aktínové vlákna sú tvorené guľovými molekulami a sú flexibilnými reťazcami, zatiaľ čo stredné vlákna sú odolnejšie a sú tvorené rôznymi proteínmi. Tieto proteíny sú zodpovedné za zabezpečenie pevnosti v ťahu a dávajú bunkovej sile.

Centioly sú konštrukčné duo tvaru valca a sú tiež nepodobnými organelami. Nachádzajú sa v centrozómoch alebo organizovaných centrách mikrotubulov. Tieto štruktúry vedú k základným telesám rias.

Nakoniec existujú ribozómy, štruktúry tvorené proteínmi a ribozomálna RNA, ktoré sa zúčastňujú translačného procesu (syntéza proteínov). Môžu byť voľné v cytozole alebo môžu byť zakotvené v hrubom endoplazmatickom retikule.

Niektorí autori sa však domnievajú, že ribozómy by sa nemali klasifikovať ako samotné organely.

inklúzie

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

Táto kategória obsahuje veľké množstvo heterogénnych štruktúr, ako sú pigmentové granuly, kryštály, tuky, glykogén a niektoré odpadové látky.

Tieto telá sa môžu obklopovať enzýmami, ktoré sa podieľajú na syntéze makromolekúl z látky prítomnej v inklúzii. Napríklad glykogén môže byť niekedy obklopený enzýmami, ako je glykogénová syntéza alebo glykogénfosforyláza.

Inklúzie sú bežné v pečeňových a svalových bunkách. Rovnakým spôsobom majú inklúzie vlasov a pokožky pigmentové granule, ktoré im poskytujú charakteristické zafarbenie týchto štruktúr.

Vlastnosti cytoplazmy

Je to koloid

Chemicky je cytoplazma koloid, a preto má súčasne charakteristiky roztoku a suspenzie. Skladá sa z molekúl s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako sú soli a glukóza, ako aj z väčších molekúl, ako sú proteíny.

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

Proteíny sú schopné tvoriť stabilné koloidné systémy, pretože sa chovajú ako nabité ióny v roztoku a interagujú podľa svojich nábojov a za druhé sú schopné priťahovať molekuly vody. Rovnako ako všetky koloidy má tú vlastnosť, že udržuje tento stav suspenzie, ktorý 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 nenewtonské tekutiny a pseudoplasty. Tixotropia sa týka zmien viskozity v priebehu času: keď je tekutina vystavená stresu, jej viskozita klesá.

Tixotropné látky vykazujú stabilitu v pokojovom stave a pri narušení získavajú tekutosť. V každodennom prostredí sme v kontakte s týmito druhmi materiálov, ako je paradajková omáčka a jogurt.

Cytoplazma sa správa ako hydrogél

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

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

Pohyby cyklosy

Cytoplazmatická matrica je schopná vykonávať pohyby, ktoré vytvárajú cytoplazmatický prúd alebo tok. Tento pohyb je všeobecne pozorovaný v tekutejšej fáze cytozolu a je okrem iného príčinou vytesnenia bunkových kompartmentov, ako sú napríklad pinozómy, fagozómy, lyzozómy, mitochondrie, centrioly.

Tento jav sa pozoroval vo väčšine živočíšnych a rastlinných buniek. Amoeboidné pohyby prvokov, leukocytov, epitelových buniek a ďalších štruktúr závisia od pohybu cyklosy v cytoplazme.

Cytosolové fázy

Viskozita tejto matrice sa mení v závislosti od koncentrácie molekúl v bunke. Vďaka koloidnej povahe možno v cytoplazme rozlíšiť dve fázy alebo stavy: fázu sólu a fázu gélu. Prvý sa podobá tekutine, zatiaľ čo druhý je podobný pevnej látke vďaka vyššej koncentrácii makromolekúl.

Napríklad pri príprave želatíny môžeme rozlíšiť oba stavy. Vo fáze sólu sa častice môžu voľne pohybovať vo vode, avšak keď sa roztok ochladí, stvrdne a stáva sa akýmsi polopevným gélom.

V gélovom stave sú molekuly schopné držať pohromade rôznymi typmi chemických väzieb, vrátane HH, CH alebo CN. Hneď ako sa na roztok aplikuje teplo, vráti sa do slnečnej fázy.

V prírodných podmienkach závisí fázová inverzia v tejto matrici od rôznych fyziologických, mechanických a biochemických faktorov v bunkovom prostredí.

Referencie

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. a Walter, P. (2008). Molekulárna biológia bunky. Garland Science.
2. Campbell, NA, a Reece, JB (2007). Biológia. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN a Grygorczyk, R. (2009). Hydrogélová povaha cicavčej cytoplazmy prispieva k osmosensingu a extracelulárnemu senzoru pH. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Skúmanie štruktúry cytoplazmy. The Journal of Celí Biology, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH, a Pawlina, W. (2007). Histológie. Textový a farebný atlas s bunkovou a molekulárnou biológiou, 5a. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, a Case, CL (2007). Úvod do mikrobiológie. Panamerican Medical Ed.