Cytoplasma: Funktioner, Delar och Egenskaper

Cytoplasmen är substansen som finns i cellerna, vilken innefattar cytoplasmatisk matris (eller cytosol) och de subcellulära facken. Cytosolen utgör lite mer än hälften (ca 55%) av den totala volymen av cellen och är det område där syntesen och nedbrytningen av proteiner uppträder, vilket ger ett lämpligt medel för att nödvändiga metaboliska reaktioner ska utföras .

Alla komponenter i en prokaryotisk cell finns i cytoplasman, medan i eukaryoter finns andra uppdelningar, såsom kärnan. I eukaryotiska celler upptas återstående cellvolym (45%) av cytoplasmatiska organeller, såsom mitokondrier, slät och grov endoplasmisk retikulum, kärna, peroxisomer, lysosomer och endosomer.

Allmänna egenskaper

Cytoplasman är substansen som fyller inuti cellerna och är uppdelad i två komponenter: den flytande fraktionen som kallas cytosol eller cytoplasmatisk matris och de organeller som är inbäddade i den - i fallet med den eukaryotiska linjen.

Cytosol är cytoplasmens gelatinösa matris och består av en stor mängd lösta ämnen, såsom joner, mellanmetaboliter, kolhydrater, lipider, proteiner och ribonukleinsyror (RNA). Det kan förekomma i två omvandlingsfaser: 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, mikrotubuli och mellanfilament, samt en serie av extraprotein som bidrar till att bilda en nätverk.

Detta nätverk bildat av proteinfilament diffunderar genom cytoplasman, vilket ger det egenskaper av viskoelastik och egenskaper hos en kontraktil gel.

Cytoskeletten är ansvarig för att ge stöd och stabilitet till den cellulära arkitekturen. Förutom att delta i transport av ämnen i cytoplasma och bidra till cellrörelsen, som i fagocytos.

komponenter

Cytoplasman är sammansatt av en cytoplasmatisk matris eller cytosol och av organellerna som är inbäddade i denna gelatinösa substans. Därefter kommer var och en att beskrivas på djupet:

cytosol

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

Den mest omfattande delen av denna matris är vatten, som bildar mellan 65 och 80% av dess totala komposition, förutom i bencellerna, i emalj av tänderna och i fröerna.

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

Bland de mest framträdande 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 en optimal syrabasbalans i cellmiljön.

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

Membranösa organeller

I fallet med eukaryota celler finns en mängd olika subcellulära fack som är inbäddade i den cytoplasmatiska matrisen. Dessa kan delas in i membranösa och diskreta organeller.

Endoplasmatisk retikulum och Golgi-apparaten hör till den första gruppen, vilka båda är system av påsformade membran som är sammankopplade. Av denna anledning är det svårt att definiera gränsen för sin struktur. Dessutom presenterar dessa fack rumslig och temporal kontinuitet med plasmamembranet.

Endoplasmatisk retikulum är uppdelad i jämn eller grov, beroende på närvaron eller frånvaron av ribosomer. Den släta är ansvarig för metabolism av små molekyler, har avgiftningsmetoder och syntes av lipider och steroider.

I motsats härtill förankras den grova endoplasmatiska retikulaten ribosomer till dess membran och är huvudsakligen ansvarig för syntesen av proteiner som kommer att utsöndras av cellen.

Golgiapparaten är en uppsättning skivor i form av skivor och deltar i syntesen av membran och proteiner. Dessutom har den enzymatiska maskinen nödvändig för att göra förändringar 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 genom närvaron av membran.

De isoleras från andra organeller ur strukturell och fysisk synvinkel, även om det kan finnas interaktioner med andra fack, till exempel kan mitokondrier interagera med de membranösa organellerna.

I denna grupp är mitokondrier, organeller som har de nödvändiga enzymerna för att utföra väsentliga metaboliska vägar, såsom citronsyracykeln, elektrontransportkedjan, ATP-syntes och fettsyrab-oxidation.

Lysosomerna är också diskreta organeller och är ansvariga för lagring av hydrolytiska enzymer som hjälper till absorption av proteiner, förstör bakterier och nedbrytning av cytoplasmatiska organeller.

Mikrogenerna (peroxisomer) deltar i oxidativa reaktioner. Dessa strukturer har enzymet katalas som hjälper till att omvandla väteperoxid - en toxisk metabolism - till ämnen som är ofarliga för cellen: vatten och syre. I dessa kroppar förekommer b-oxidationen av fettsyror.

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

Icke-membranösa organeller

Cellen har också strukturer som inte är bundna av biologiska membran. Dessa innefattar komponenterna i cytoskeletten som innefattar mikrotubuli, intermittenta filament och aktinmikrofilament.

Actinfilamenten är sammansatta av globulära molekyler och är flexibla kedjor, medan mellanfilamenten är resistenta och består av olika proteiner. Dessa proteiner är ansvariga för att ge resistens mot dragkraft och ger soliditet till cellen.

Centriolen är en strukturell duo i cylinderform och är också icke-membranösa organeller. De är belägna i centrosomer eller organiserade centra av mikrotubuli. Dessa strukturer ger upphov till cellernas basala kroppar.

Slutligen finns det ribosomer, strukturer som bildas av proteiner och ribosomala RNA som deltar i översättningsförfarandet (proteinsyntes). De kan vara fria i cytosolen eller förankras i den grova endoplasmatiska retikulaten.

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

inneslutningar

Inkluderingarna är cytoplasmets komponenter som inte överensstämmer med organeller och i de flesta fall är inte omgivna av lipidmembran.

Denna kategori innehåller ett stort antal heterogena strukturer, såsom granuler av pigment, kristaller, fetter, glykogen och vissa avfallssubstanser.

Dessa kroppar kan omges av enzymer som deltar i syntesen av makromolekyler från substansen närvarande vid införandet. Exempelvis kan glykogen ibland omges av enzymer såsom glykogensyntas eller glykogenfosforylas.

Inkluderingarna är vanliga i leverns celler och i muskelcellerna. På samma sätt har inklusionerna av håret och huden pigmentpigment som ger dem karaktäristiska färgämnen hos dessa strukturer.

Egenskaper hos cytoplasman

Det är en kolloid

Kemiskt är cytoplasman en kolloid, därför har den egenskaperna hos en lösning och en suspension samtidigt. Den består av molekyler med låg molekylvikt, såsom salter och glukos, och även av molekyler med en större massa, såsom proteiner.

Ett kolloidalt system kan definieras som en blandning av partiklar med en diameter mellan 1 / 1.000.000 och 1 / 10.000 dispergerade i ett flytande medium. Alla cellproteoplasmer, som innefattar 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 lösningen 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 stabilitet till celler.

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

Å andra sidan ökar partikelns bruna rörelse mötet med partiklar, vilket gynnar de enzymatiska reaktionerna i den cellulära cytoplasman.

Tixotropa egenskaper

Cytoplasmen uppvisar tixotropa egenskaper, liksom vissa icke-newtonska vätskor och pseudoplaster. Thixotropi avser förändringar i viskositeten över tiden: när vätskan utsätts för en ansträngning minskar viskositeten hos vätskan.

Tixotropa substanser har stabilitet i viloläge och, när de störs, får fluiditet. I den dagliga miljön är vi i kontakt med denna typ av material, såsom tomatsås och yoghurt.

Cytoplasmen beter sig som en hydrogel

En hydrogel är en naturlig eller syntetisk substans som kan vara porös eller inte och har förmåga att absorbera stora mängder vatten. Dess förlängningskapacitet beror på faktorer som osmolaritet av mediet, jonstyrkan och temperaturen.

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

Cykelrörelser

Den cytoplasmatiska matrisen kan göra rörelser som skapar ett ström eller cytoplasmatiskt flöde. Denna rörelse observeras generellt i cytosols mest flytande fas 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. De amoeboidrörelserna av protozoer, leukocyter, epitelceller och andra strukturer beror på cytosens rörelse i cytoplasman.

Cytosolfaser

Viskositeten hos denna matris varierar beroende på koncentrationen av molekyler i cellen. Tack vare sin kolloidala natur kan två faser eller tillstånd särskiljas i cytoplasman: solfasen och gelfasen. Den första liknar en vätska, medan den andra liknar ett fast tack vare den högre koncentrationen av makromolekyler.

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

I gelstaten kan molekyler hålla fast vid olika typer av kemiska bindningar, inklusive HH, CH eller CN. Vid den tidpunkt som värmen appliceras på lösningen kommer den att återgå till solfasen.

Under naturliga förhållanden beror inversionen av faser i denna matris på en mängd olika fysiologiska, mekaniska och biokemiska faktorer i den cellulära miljön.

funktioner

Cytoplasman är en slags molekylsoppa där de enzymatiska reaktionerna som är nödvändiga för att upprätthålla cellulär funktion äger rum.

Det är ett idealiskt transportmedel för cellrespirationsprocesser och för biosyntesreaktioner, eftersom molekylerna inte solubiliseras i mediet och flyter i cytoplasman, redo att användas.

Dessutom kan cytoplasman tack vare sin kemiska sammansättning fungera som buffert eller buffert. Det fungerar också som ett lämpligt medel för upphängning av organellerna, skydda dem - och det genetiska materialet i kärnan - från plötsliga rörelser och möjliga kollisioner.

Cytoplasman bidrar till rörelsen av näringsämnen och cellförskjutning, tack vare genereringen av ett cytoplasmatiskt flöde. Detta fenomen består av cytoplasmens rörelse.

Strömmar i cytoplasman är särskilt viktiga i stora växtceller och hjälper till att påskynda processen med materialfördelning.