CITOPLASMĂ: FUNCȚII, PĂRȚI ȘI CARACTERISTICI - BIOLOGIE - 2025

Citoplasmă este substanța găsită în interiorul celulelor, care include matricea citoplasmatică sau citosol și compartimentele subcelulare. Citosolul constituie puțin mai mult de jumătate (aproximativ 55%) din volumul total al celulei și reprezintă zona în care are loc sinteza și degradarea proteinelor, oferind un mediu adecvat pentru a avea loc reacțiile metabolice necesare. .

Toate componentele unei celule procariote sunt în citoplasmă, în timp ce în eucariote există și alte diviziuni, cum ar fi nucleul. În celulele eucariote, volumul celular rămas (45%) este ocupat de organele citoplasmatice, cum ar fi mitocondrii, reticulul endoplasmatic neted și dur, nucleul, peroxisomii, lizozomii și endosomii.

Caracteristici generale

Citoplasma este substanța care umple interiorul celulelor și este împărțită în două componente: fracția lichidă cunoscută sub numele de citosol sau matrice citoplasmatică și organelele care sunt încorporate în ea - în cazul liniei eucariote.

Citosolul este matricea gelatinoasă a citoplasmei și este compus dintr-o mare varietate de soluții, precum ioni, metaboliți intermediari, carbohidrați, lipide, proteine ​​și acizi ribonucleici (ARN). Poate apărea în două faze interconvertibile: faza de gel și faza de sol.

Este format dintr-o matrice coloidală similară cu un gel apos compus din apă - în principal - și o rețea de proteine ​​fibroase corespunzătoare citoscheletului, inclusiv actină, microtubuli și filamente intermediare, pe lângă o serie de proteine ​​accesorii care contribuie la formarea unei cadru.

Această rețea formată din filamente proteice difuzează în întreaga citoplasmă, oferindu-i proprietăți și caracteristici viscoelastice ale unui gel contractil.

Citoscheletul este responsabil pentru furnizarea de sprijin și stabilitate arhitecturii celulare. Pe lângă participarea la transportul substanțelor în citoplasmă și contribuirea la mișcarea celulelor, cum ar fi fagocitoza. În animația următoare puteți vedea citoplasma unei celule animale (citoplasmă):

Caracteristici

Citoplasma este un fel de supă moleculară în care au loc reacții enzimatice esențiale pentru menținerea funcției celulare.

Este un mediu de transport ideal pentru procesele de respirație celulară și pentru reacțiile de biosinteză, deoarece moleculele nu se solubilizează în mediu și plutesc în citoplasmă, gata de a fi utilizate.

De asemenea, datorită compoziției sale chimice, citoplasma poate funcționa ca un tampon sau ca un tampon. De asemenea, servește ca mijloc adecvat pentru suspendarea organelelor, protejându-le - și materialul genetic limitat în nucleu - de mișcări bruște și posibile coliziuni.

Citoplasma contribuie la mișcarea nutrienților și la deplasarea celulelor, datorită generarii unui flux citoplasmatic. Acest fenomen constă în mișcarea citoplasmei.

Curenții din citoplasmă sunt deosebit de importanți în celulele mari ale plantelor și ajută la accelerarea procesului de distribuție a materialelor.

Componente

Citoplasmă, spațiul din interiorul celulei

Citoplasma este compusă dintr-o matrice citoplasmatică sau citosol și din organele care sunt încorporate în această substanță gelatinoasă. Fiecare va fi descris în profunzime mai jos:

citosol

Citosolul este substanța incoloră, uneori cenușie, gelatinoasă și translucidă care se găsește la exteriorul organelelor. Este considerată porțiunea solubilă a citoplasmei.

Componenta cea mai abundentă a acestei matrice este apa, formând între 65 și 80% din compoziția sa totală, cu excepția celulelor osoase, în smalțul dinților și în semințe.

În ceea ce privește compoziția sa chimică, 20% corespunde moleculelor de proteine. Are mai mult de 46 de elemente utilizate de celulă. Dintre acestea, doar 24 sunt considerate esențiale pentru viață.

Printre elementele cele mai proeminente se numără carbonul, hidrogenul, azotul, oxigenul, fosforul și sulful.

În același mod, această matrice este bogată în ioni, iar retenția acestora produce o creștere a presiunii osmotice a celulei. Acești ioni ajută la menținerea unui echilibru optim de acid-bază în mediul celular.

Diversitatea ionilor găsiți în citosol variază în funcție de tipul de celule studiat. De exemplu, celulele musculare și nervoase au concentrații mari de potasiu și magneziu, în timp ce ionul de calciu este deosebit de abundent în celulele sanguine.

Organele membranoase

În cazul celulelor eucariote, există o varietate de compartimente subcelulare încorporate în matricea citoplasmatică. Acestea pot fi împărțite în organele membranoase și discrete.

Reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi aparțin primului grup, ambele sunt sisteme de membrane în formă de sac care sunt interconectate. Din acest motiv, este dificil să se definească limita structurii sale. Mai mult, aceste compartimente prezintă continuitate spațială și temporală cu membrana plasmatică.

Reticulul endoplasmic este împărțit în neted sau dur, în funcție de prezența sau absența ribozomilor. Netezia este responsabilă pentru metabolismul moleculelor mici, are mecanisme de detoxifiere și sinteză de lipide și steroizi.

În schimb, reticulul dur endoplasmic are ribozomi ancorați la membrana sa și este responsabil în principal de sinteza proteinelor care vor fi excretate de celulă.

Aparatul Golgi este un set de saci în formă de disc și participă la sinteza membranei și proteinelor. În plus, are utilajul enzimatic necesar pentru a efectua modificări în proteine ​​și lipide, inclusiv glicozilare. De asemenea, participă la stocarea și distribuția lizozomilor și peroxisomilor.

Organele discrete

Al doilea grup este format din organele intracelulare care sunt discrete, iar limitele lor sunt clar observate de prezența membranelor.

Sunt izolate de celelalte organele din punct de vedere structural și fizic, deși pot exista interacțiuni cu alte compartimente, de exemplu, mitocondriile pot interacționa cu organulele membranoase.

În această grupă se află mitocondriile, organele care posedă enzimele necesare pentru efectuarea căilor metabolice esențiale, precum ciclul acidului citric, lanțul de transport al electronilor, sinteza ATP și b-oxidarea acidului gras.

Lysozomii sunt, de asemenea, organele discrete și sunt responsabili pentru stocarea enzimelor hidrolitice care ajută la reabsorbția proteinelor, distrug bacteriile și degradarea organelelor citoplasmice.

Microorganismele (peroxisomii) participă la reacțiile oxidative. Aceste structuri au enzima catalază care ajută la transformarea peroxidului de hidrogen - un metabolism toxic - în substanțe inofensive pentru celulă: apă și oxigen. În aceste corpuri are loc oxidarea b a acizilor grași.

În cazul plantelor, există alte organele numite plastos. Acestea îndeplinesc zeci de funcții în celula vegetală, iar cele mai remarcabile sunt cloroplastele, unde are loc fotosinteza.

Organele nemembranoase

Celula are, de asemenea, structuri care nu sunt delimitate de membrane biologice. Acestea includ componentele citoscheletului, care includ microtubuli, filamente intermediare și microfilamente de actină.

Filamentele de actină sunt formate din molecule globulare și sunt lanțuri flexibile, în timp ce filamentele intermediare sunt mai rezistente și sunt formate din diferite proteine. Aceste proteine ​​sunt responsabile de asigurarea rezistenței la tracțiune și conferă rezistenței celulelor.

Centriolele sunt un duo structural în formă de cilindru și sunt, de asemenea, organele nemembranare. Sunt localizați în centrosomi sau centre organizate de microtubuli. Aceste structuri dau naștere corpurilor bazale ale cililor.

În sfârșit, există ribozomi, structuri formate din proteine ​​și ARN ribozomal care participă la procesul de traducere (sinteza proteinelor). Pot fi libere în citosol sau ancorate la reticulul endoplasmic dur.

Cu toate acestea, mai mulți autori nu consideră că ribozomii ar trebui clasificați ca organeli înșiși.

incluziuni

Incluziunile sunt componentele citoplasmei care nu corespund organelelor și în cele mai multe cazuri nu sunt înconjurate de membrane lipidice.

Această categorie include un număr mare de structuri eterogene, precum granule de pigmenți, cristale, grăsimi, glicogen și unele substanțe reziduale.

Aceste corpuri se pot înconjura cu enzime care participă la sinteza macromoleculelor din substanța prezentă în incluziune. De exemplu, glicogenul poate fi uneori înconjurat de enzime precum glicogen sinteza sau glicogen fosforilaza.

Incluziunile sunt frecvente în celulele hepatice și celulele musculare. În același mod, incluziunile pentru păr și piele au granule de pigment care le conferă colorarea caracteristică a acestor structuri.

Proprietățile citoplasmei

Este un coloid

Chimic, citoplasma este un coloid, prin urmare, are caracteristici ale unei soluții și a unei suspensii simultan. Este alcătuit din molecule cu greutate moleculară mică, precum săruri și glucoză, precum și molecule cu masă mai mare, cum ar fi proteinele.

Un sistem coloidal poate fi definit ca un amestec de particule cu un diametru cuprins între 1 / 1.000.000 și 1 / 10.000 dispersate într-un mediu lichid. Toate protoplasmele celulare, care includ atât citoplasma, cât și nucleoplasmă, este o soluție coloidală, deoarece proteinele dispersate prezintă toate caracteristicile acestor sisteme.

Proteinele sunt capabile să formeze sisteme coloidale stabile, deoarece se comportă ca ioni încărcați în soluție și interacționează în funcție de sarcinile lor și în al doilea rând, sunt capabili să atragă molecule de apă. Ca toate coloidele, are proprietatea de a menține această stare de suspensie, ceea ce conferă celulelor stabilitate.

Aspectul citoplasmei este tulbure, deoarece moleculele care o compun sunt mari și refractă lumina, acest fenomen se numește efect Tyndall.

Pe de altă parte, mișcarea browniană a particulelor crește întâlnirea particulelor, favorizând reacțiile enzimatice din citoplasma celulară.

Proprietăți tixotrope

Citoplasma prezintă proprietăți tixotrope, la fel ca unele lichide non-newtoniene și pseudoplastice. Tixotropia se referă la modificările viscozității în timp: atunci când lichidul este supus stresului, vâscozitatea acestuia scade.

Substanțele tixotrope prezintă stabilitate în starea de repaus și, atunci când sunt perturbate, câștigă fluiditate. În mediul cotidian, suntem în contact cu aceste tipuri de materiale, cum ar fi sosul de roșii și iaurtul.

Citoplasma se comportă ca un hidrogel

Un hidrogel este o substanță naturală sau sintetică care poate fi sau nu poroasă și are capacitatea de a absorbi cantități mari de apă. Extensibilitatea sa depinde de factori precum osmolaritatea mediului, puterea ionică și temperatura.

Citoplasma are caracteristicile unui hidrogel, deoarece poate absorbi cantități semnificative de apă, iar volumul variază ca răspuns la exterior. Aceste proprietăți au fost coroborate în citoplasma mamiferelor.

Mișcări de cicloză

Matricea citoplasmatică este capabilă să facă mișcări care creează un curent sau un flux citoplasmatic. Această mișcare este în general observată în faza mai lichidă a citosolului și este cauza deplasării compartimentelor celulare, cum ar fi pinosomi, fagozomi, lizozomi, mitocondrii, centrioli, printre altele.

Acest fenomen a fost observat în majoritatea celulelor animale și vegetale. Mișcările amoeboide ale protozoarelor, leucocitelor, celulelor epiteliale și a altor structuri depind de mișcarea cicozei în citoplasmă.

Fazele citosolului

Vâscozitatea acestei matrice variază ca funcție a concentrației de molecule din celulă. Datorită naturii sale coloidale, în citoplasmă se pot distinge două faze sau stări: faza sol și faza de gel. Primul seamănă cu un lichid, în timp ce al doilea este similar cu un solid, datorită concentrației mai mari de macromolecule.

De exemplu, în prepararea unei gelatine putem distinge ambele stări. În faza solară particulele se pot mișca liber în apă, cu toate acestea, atunci când soluția este răcită, se întărește și devine un fel de gel semi-solid.

În stare gel, moleculele sunt capabile să fie menținute împreună de diferite tipuri de legături chimice, inclusiv HH, CH sau CN. Imediat ce se aplică căldură pe soluție, aceasta va reveni la faza solară.

În condiții naturale, inversarea de fază în această matrice depinde de o varietate de factori fiziologici, mecanici și biochimici din mediul celular.

Referințe

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Biologia moleculară a celulei. Garland Science.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologie. Editura Medicală Panamericană.
3. Fels, J., Orlov, SN, & Grygorczyk, R. (2009). Natura hidrogelă a citoplasmei mamifere contribuie la depistarea osmosensificării și a pH-ului extracelular. Jurnal biofizic, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL, & Lanni, F. (1986). Sondarea structurii citoplasmei. The Journal of Cell Biology, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Histologie. Atlas text și culoare cu biologie celulară și moleculară, 5aed. Editura Medicală Panamericană.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introducere în microbiologie. Editura Medicală Panamericană.