CITOPLAZMA: FUNKCIÓK, ALKATRÉSZEK ÉS JELLEMZŐK - BIOLÓGIA - 2026

A citoplazma az a sejtekben található anyag, amely magában foglalja a citoplazmatikus mátrixot vagy citoszolt és a szubcelluláris rekeszeket. A citoszol a sejt teljes térfogatának kicsit több mint felét (körülbelül 55% -át) alkotja, és ez a terület a fehérjék szintézise és lebontása, amely megfelelő tápközeget biztosít a szükséges anyagcsere-reakciókhoz..

A prokarióta sejtek minden összetevője a citoplazmában található, míg az eukarióta sejtekben vannak más megoszlások is, például a mag. Az eukarióta sejtekben a fennmaradó sejtmennyiséget (45%) citoplazmatikus organellák, mint például a mitokondriumok, a sima és durva endoplazmatikus retikulum, a mag, a peroxiszómák, a lizoszómák és az endoszómák foglalják el.

Általános tulajdonságok

A citoplazma az az anyag, amely kitölti a sejtek belsejét, és két komponensre oszlik: a citoszol vagy citoplazmatikus mátrix néven ismert folyékony frakcióra és az ebbe ágyazott organellákra - az eukarióta vonal esetében.

A citoszol a citoplazma zselatin mátrixa, és az oldott anyagok nagyon sokféle változatából áll, mint például ionok, közbenső metabolitok, szénhidrátok, lipidek, fehérjék és ribonukleinsavak (RNS). Két egymással konvertálható fázisban jelentkezhet: a gélfázisban és a szol fázisban.

Egy kolloid mátrixból áll, amely hasonló egy vizes gélhez, amely vízből áll - főleg - és a citoszkeletonnak megfelelő, rostos fehérjékből álló hálózatból, beleértve aktint, mikrotubulusokat és közbenső filamenteket, valamint egy kiegészítő kiegészítő fehérjéből, amelyek hozzájárulnak egy keretrendszer.

Ez a fehérjefonalak által alkotott hálózat diffundál az egész citoplazmában, viszkoelasztikus tulajdonságokat és kontraktilis gél tulajdonságokat adva neki.

A citoszkeleton feladata a sejt architektúrájának támogatása és stabilitása. Amellett, hogy részt vesz az anyagok citoplazmában történő szállításában, és hozzájárul a sejtek mozgásához, mint például a fagocitózis. A következő animációban látható egy állati sejt citoplazma (citoplazma):

Jellemzők

A citoplazma egyfajta molekuláris leves, ahol a sejtműködés fenntartásához nélkülözhetetlen enzimatikus reakciók zajlanak.

Ideális szállítóközeg a celluláris légzési folyamatokhoz és a bioszintézis-reakciókhoz, mivel a molekulák nem oldódnak a közegben, és a citoplazmában úsznak, használatra készen állnak.

Kémiai összetételének köszönhetően a citoplazma pufferként vagy pufferként is működhet. Megfelelő táptalajként szolgál az organellák szuszpenziójához is, védve őket - és a magban rejlő genetikai anyagot - a hirtelen mozgásoktól és az esetleges ütközésektől.

A citoplazma hozzájárul a tápanyagok mozgásához és a sejtek elmozdulásához, köszönhetően a citoplazma áramlásának. Ez a jelenség a citoplazma mozgásából áll.

A citoplazma áramai különösen fontosak a nagy növényi sejtekben és elősegítik az anyag eloszlásának folyamatát.

Alkatrészek

Citoplazma, a sejt belseje

A citoplazma egy citoplazmatikus mátrixból vagy citoszolból és az e gelatinos anyagba ágyazott organellákból áll. Mindegyiket mélyebben az alábbiakban ismertetjük:

citoszoija

A citoszol a színtelen, néha szürkés, zselatinos és áttetsző anyag, amely az organellák külső részén található. A citoplazma oldható részének tekintjük.

Ennek a mátrixnak a leggazdagabb alkotóeleme a víz, a teljes összetétel 65–80% -át képezi, kivéve a csontsejteket, a fogzománcot és a vetőmagokat.

Kémiai összetételét tekintve 20% felel meg a fehérjemolekuláknak. Több, mint 46 elem van a cellában. Ezek közül csak 24-et tekintik az élet szempontjából nélkülözhetetlennek.

A legszembetűnőbb elemek között a szén, a hidrogén, a nitrogén, az oxigén, a foszfor és a kén.

Ugyanígy, ez a mátrix gazdag ionokkal, és ezek megtartása növeli a sejt ozmotikus nyomását. Ezek az ionok segítik az optimális sav-bázis egyensúly fenntartását a sejtek környezetében.

A citoszolban található ionok diverzitása a vizsgált sejttípustól függ. Az izom- és idegsejtekben például magas a kálium- és magnéziumkoncentráció, míg a kalcium-ion különösen bőséges a vérsejtekben.

Membrán organellák

Az eukarióta sejtek esetében különféle szubcelluláris rekeszek vannak beágyazva a citoplazmatikus mátrixba. Ezeket fel lehet osztani membrán és diszkrét organellákra.

Az endoplazmatikus retikulum és a Golgi készülék az első csoportba tartozik, mindkettő zsák alakú membránok rendszerei, amelyek össze vannak kötve. Ezért nehéz meghatározni annak szerkezetét. Ezenkívül ezek a rekeszek térbeli és időbeli folytonosságot mutatnak a plazmamembránnal.

Az endoplazmatikus retikulum sima vagy durva lehet, a riboszómák jelenlététől vagy hiányától függően. A sima felelős a kis molekulák metabolizmusáért, rendelkezik a méregtelenítés mechanizmusaival és a lipidek és szteroidok szintézisével.

Ezzel szemben a durva endoplazmatikus retikulumnak a membránjához rögzített riboszómák vannak, és főként a fehérjék szintéziséért felelnek, amelyeket a sejt választ ki.

A Golgi készülék egy lemez alakú tasakkészlet, amely részt vesz a membrán és a fehérje szintézisében. Ezenkívül rendelkezik enzimatikus mechanizmussal, amely szükséges a fehérjék és lipidek módosításainak elvégzéséhez, beleértve a glikozilezést. Részt vesz továbbá a lizoszómák és peroxiszómák tárolásában és eloszlásában.

Diszkrét organellák

A második csoportot intracelluláris organellák alkotják, amelyek különállóak, és korlátaikat egyértelműen megfigyelhetik a membránok jelenléte.

Strukturális és fizikai szempontból el vannak választva a többi organellától, bár vannak interakciók más kompartmentekkel is, például a mitokondriumok kölcsönhatásba léphetnek a membrán organellákkal.

Ebbe a csoportba tartoznak a mitokondriumok, az organellák, amelyek rendelkeznek az alapvető anyagcsere útvonalakhoz szükséges enzimekkel, mint például a citromsav-ciklus, az elektronszállító lánc, az ATP szintézis és a zsírsav-b-oxidáció.

A lizoszómák szintén diszkrét organellák, és felelősek olyan hidrolitikus enzimek tárolásáért, amelyek elősegítik a fehérjék reabszorpcióját, elpusztítják a baktériumokat és a citoplazmatikus organellák lebontását.

A mikroorganizmusok (peroxiszómák) részt vesznek az oxidatív reakciókban. Ezekben a struktúrákban a kataláz enzim rendelkezik, amely elősegíti a hidrogén-peroxid - egy mérgező anyagcsere - átalakítását a sejtre ártalmatlan anyagokká: víz és oxigén. Ezekben a testekben a zsírsavak b-oxidációja történik.

A növények esetében vannak más organellák, úgynevezett plastosok. Ezek tucatnyi funkciót hajtanak végre a növényi sejtben, és a legkiemelkedőbbek a kloroplasztok, ahol a fotoszintézis zajlik.

Nem membrán organellák

A sejtnek olyan szerkezete is van, amelyet nem határolnak biológiai membránok. Ide tartoznak a citoszkeleton komponensei, amelyek magukban foglalják a mikrotubulusokat, a közbenső filamenteket és az aktin mikrofilamentumokat.

Az aktin szálak globális molekulákból állnak és rugalmas láncok, míg a közbenső szálak sokkal rezisztensebbek és különböző fehérjékből állnak. Ezek a fehérjék felelnek a szakítószilárdságért és megadják a sejt erejét.

A centriolek henger alakú szerkezeti duó, és szintén nem membrán organellák. A mikrotubulusok centroszómáiban vagy szervezett központjában helyezkednek el. Ezek a struktúrák képezik a ciliák testét.

Végül vannak riboszómák, fehérjékből és riboszómális RNS-ből álló struktúrák, amelyek részt vesznek a transzlációs folyamatban (fehérje szintézis). Lehetnek szabad a citoszolban vagy rögzíthetők a durva endoplazmatikus retikulumhoz.

Számos szerző azonban nem tartja úgy, hogy a riboszómákat maguknak organelláknak kell besorolni.

zárványok

Az inklúziók a citoplazma azon összetevői, amelyek nem felelnek meg az organelláknak, és a legtöbb esetben nem lipid membránok veszik körül őket.

Ez a kategória számos heterogén szerkezetet foglal magában, mint például pigment-granulátumok, kristályok, zsírok, glikogén és néhány hulladékanyag.

Ezek a testek olyan enzimekkel vesznek körül magukat, amelyek részt vesznek a makromolekulák szintézisében az inklúzióban jelen lévő anyagból. Például a glikogént esetenként enzimek, például glikogénszintetáz vagy glikogén-foszforiláz képezhetik.

A zárványok gyakoriak a máj- és izomsejtekben. Ugyanígy, a haj és a bőr zárványai pigment granulátummal rendelkeznek, amelyek ezeknek a szerkezeteknek a jellegzetes színezését biztosítják.

Citoplazma tulajdonságai

Ez egy kolloid

Kémiai szempontból a citoplazma kolloid, tehát egyidejűleg egy oldat és szuszpenzió tulajdonságaival rendelkezik. Kis molekulatömegű molekulákból, például sókból és glükózból, valamint nagyobb tömegű molekulákból, például fehérjékből áll.

A kolloid rendszer úgy definiálható, mint 1/1 000 000 - 1/10 000 átmérőjű részecskék keveréke, diszpergálva folyékony közegben. Az összes celluláris protoplazma, amely magában foglalja mind a citoplazmát, mind a nukleoplazmát, kolloid oldat, mivel diszpergált fehérjék mutatják ezen rendszerek összes tulajdonságát.

A fehérjék képesek stabil kolloid rendszerek kialakítására, mivel az oldatban töltött ionokként viselkednek és töltéseiknek megfelelően kölcsönhatásba lépnek, másodszor pedig képesek vonni a vízmolekulákat. Mint minden kolloid, ez is megtartja a szuszpenzió ezen állapotát, amely stabilitást ad a sejteknek.

A citoplazma megjelenése homályos, mivel az azt alkotó molekulák nagyok és fénytörő, ezt a jelenséget Tyndall-effektusnak nevezik.

Másrészt a részecskék Brown-mozgása növeli a részecskék találkozását, elősegítve az enzimatikus reakciókat a sejt citoplazmájában.

Tixotrop tulajdonságok

A citoplazma tixotrop tulajdonságokkal rendelkezik, csakúgy, mint néhány nem Newtoni folyadék és ál-műanyag. A tixotropia a viszkozitás időbeli változására utal: amikor a folyadék stressznek van kitéve, annak viszkozitása csökken.

A tixotropikus anyagok nyugalmi állapotban stabilitást mutatnak, és zavarásuk esetén folyékonyságuk növekszik. A mindennapi környezetben ilyen típusú anyagokkal érintkezünk, például paradicsomszósz és joghurt.

A citoplazma úgy viselkedik, mint egy hidrogél

A hidrogél természetes vagy szintetikus anyag, amely lehet porózus is, és nem, és nagy mennyiségű vizet képes felszívni. Meghosszabbodása olyan tényezőktől függ, mint a közeg ozmolaritása, az ionerősség és a hőmérséklet.

A citoplazma hidrogéljellemzőivel rendelkezik, mivel jelentős mennyiségű vizet képes felszívni, és a térfogata a külső hatására változik. Ezeket a tulajdonságokat megerősítették az emlősök citoplazmájában.

Ciklosis mozgások

A citoplazmatikus mátrix képes olyan mozdulatokat végrehajtani, amelyek citoplazmatikus áramot vagy áramlást hoznak létre. Ez a mozgás általában a citoszol folyékonyabb fázisában figyelhető meg, és többek között a celluláris rekeszek, például pinoszómák, fagoszómák, lizoszómák, mitokondriumok, centriolek eltolódásának oka.

Ezt a jelenséget megfigyelték a legtöbb állati és növényi sejtben. A protozoák, a leukociták, az epiteliális sejtek és más struktúrák amoeboid mozgása a ciklosis mozgásától függ a citoplazmában.

Citoszol fázisok

Ennek a mátrixnak a viszkozitása a sejtben levő molekulák koncentrációjának függvényében változik. Kolloid jellegének köszönhetően a citoplazmában két fázis vagy állapot különböztethető meg: a szolid fázis és a gél fázis. Az első egy folyadékra hasonlít, míg a második hasonló a szilárd anyaghoz, a makromolekulák nagyobb koncentrációjának köszönhetően.

Például egy zselatin előállításakor megkülönböztethetjük mindkét állapotot. A szol fázisban a részecskék szabadon mozoghatnak a vízben, azonban az oldat lehűtése közben megszilárdul, és egyfajta félszilárd géllé válik.

Gélállapotban a molekulák különböző típusú kémiai kötésekkel, például HH, CH vagy CN, képesek egymáshoz tartani. Amint hőt adnak az oldathoz, az visszatér a napfázisba.

Természetes körülmények között a mátrix fázis-inverziója a sejtkörnyezet számos fiziológiai, mechanikai és biokémiai tényezőjétől függ.

Irodalom

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. és Walter, P. (2008). A sejt molekuláris biológiája. Garland Science.
2. Campbell, NA, és Reece, JB (2007). Biológia. Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN, és Grygorczyk, R. (2009). Az emlősök citoplazma hidrogél jellege hozzájárul az ozmózis érzékeléshez és az extracelluláris pH-érzékeléshez. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, D. L. és Lanni, F. (1986). A citoplazma szerkezetének vizsgálata. The Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH és Pawlina, W. (2007). Szövettan. Szöveges és színes atlasz sejt- és molekuláris biológiával, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Bevezetés a mikrobiológiába. Panamerican Medical Ed.