Cytoplasm-functies, onderdelen en kenmerken

de cytoplasma is de substantie die in de cellen, inclusief de cytoplasmatische matrix (of cytosol) en subcellulaire compartimenten. Het cytosol is iets meer dan de helft (ongeveer 55%) van het totale volume van de cel en is het gebied waar de synthese en afbraak van eiwitten optreedt, die een geschikt middel voor het uitvoeren van metabolische reacties vereist.

Alle componenten van een prokaryotische cel bevinden zich in het cytoplasma, terwijl in eukaryoten er andere delen zijn, zoals de kern. In eukaryotische cellen wordt de resterende celvolume (45%) bezet door de cytoplasmatische organellen, zoals mitochondriën, glad en ruw endoplasmatisch reticulum, de kern, peroxisomen, lysosomen en endosomen.

index

• 1 Algemene kenmerken
• 2 componenten
  • 2.1 Citosol
  • 2.2 Membraandeeltjes
  • 2.3 Discrete organellen
  • 2.4 Niet-vliezige organellen
  • 2.5 insluitsels
• 3 Eigenschappen van het cytoplasma
  • 3.1 Het is een colloïde
  • 3.2 Thixotrope eigenschappen
  • 3.3 Het cytoplasma gedraagt ​​zich als een hydrogel
  • 3.4 Cyclische beweging
• 4 Fasen van het cytosol
• 5 functies
• 6 Referenties

Algemene kenmerken

Het cytoplasma is de stof die de binnenkant van cellen en vult bestaat uit twee componenten: de dunne fractie genoemd cytosol en organellen en cytoplasmatische matrix worden ingesloten - bij eukaryotische afkomst.

Het cytosol is het gelatineuze matrix in het cytoplasma en bestaat uit een grote verscheidenheid aan opgeloste stoffen, zoals ionen, intermediaire metabolieten, koolhydraten, lipiden, eiwitten en ribonucleïnezuren (RNA). Het kan in twee onderling omzetbare fasen voorkomen: de gelfase en de zonnefase.

Het is een colloïdale matrix vergelijkbaar met een waterige gel bestaat uit water - vooral - en een netwerk van vezelachtige proteïnen corresponderend met het cytoskelet, zoals actine, microtubuli en intermediaire filamenten en een aantal additionele eiwitten die bijdragen aan het vormen kader.

Dit netwerk gevormd door eiwitfilamenten diffundeert door het cytoplasma en geeft het eigenschappen van visco-elasticiteit en kenmerken van een contractiele gel.

Het cytoskelet is verantwoordelijk voor het bieden van ondersteuning en stabiliteit aan de cellulaire architectuur. Naast deelname aan het transport van stoffen in het cytoplasma en bijdragen aan de verplaatsing van cellen, zoals bij fagocytose.

componenten

Het cytoplasma bestaat uit een cytoplasmatische matrix of cytosol en de organellen die in deze gelatineachtige substantie zijn ingebed. Vervolgens zullen ze allemaal in de diepte worden beschreven:

cytosol

Het cytosol is de kleurloze, soms grijsachtige, gelatineuze en doorschijnende substantie die zich aan de buitenzijde van de organellen bevindt. Het wordt beschouwd als het oplosbare gedeelte van het cytoplasma.

De meest overvloedige component van deze matrix is ​​het water dat 65-80% van het totale preparaat, tenzij de botcellen, het glazuur van de tanden en zaden.

Wat betreft de chemische samenstelling komt 20% overeen met eiwitmoleculen. Het heeft meer dan 46 elementen die door de cel worden gebruikt. Hiervan worden er slechts 24 als essentieel beschouwd voor het leven.

Tot de meest prominente elementen behoren koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof, fosfor en zwavel.

Op dezelfde manier is deze matrix rijk aan ionen en het behoud van deze produceert een toename van de osmotische druk van de cel. Deze ionen helpen bij het handhaven van een optimale zuur-base balans in de cellulaire omgeving.

De diversiteit van ionen gevonden in het cytosol varieert volgens het bestudeerde celtype. Spier- en zenuwcellen hebben bijvoorbeeld hoge concentraties van kalium en magnesium, terwijl calciumionen bijzonder overvloedig aanwezig zijn in bloedcellen..

Membraandrijtjes

In het geval van eukaryotische cellen is er een verscheidenheid aan subcellulaire compartimenten ingebed in de cytoplasmatische matrix. Deze kunnen worden onderverdeeld in vliezige en discrete organellen.

Het endoplasmatisch reticulum en het Golgi-apparaat behoren tot de eerste groep, die beide systemen zijn van zakvormige membranen die met elkaar zijn verbonden. Om deze reden is het moeilijk om de limiet van de structuur ervan te definiëren. Bovendien bieden deze compartimenten ruimtelijke en temporele continuïteit met het plasmamembraan.

Het endoplasmatisch reticulum is verdeeld in glad of ruw, afhankelijk van de aanwezigheid of afwezigheid van ribosomen. De gladde is verantwoordelijk voor het metabolisme van kleine moleculen, heeft mechanismen van ontgifting en synthese van lipiden en steroïden.

In tegenstelling hiermee heeft het ruwe endoplasmatisch reticulum ribosomen die zijn verankerd aan het membraan en is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de synthese van eiwitten die door de cel worden uitgescheiden..

Het Golgi-apparaat is een set schijven in de vorm van schijven en neemt deel aan de synthese van membranen en eiwitten. Bovendien heeft het de enzymatische machinerie die nodig is om veranderingen in eiwitten en lipiden aan te brengen, waaronder glycosylatie. Het neemt ook deel aan de opslag en distributie van lysosomen en peroxisomen.

Discrete organellen

De tweede groep bestaat uit intracellulaire organellen die discreet zijn en hun grenzen duidelijk worden waargenomen door de aanwezigheid van membranen.

Zijn geïsoleerd van andere organellen qua structuur en fysisch, hoewel er mogelijk interacties met andere compartimenten, bijvoorbeeld, de mitochondria kan interageren met membraanachtige organellen.

In deze groep zijn mitochondriën, organellen die de nodige essentiële metabole routes uit te voeren zoals de citroenzuurcyclus enzymen, electronentransportketting ATP synthese en B-oxidatie van vetzuren.

Lysosomen organellen ook discreet en zijn verantwoordelijk voor de opslag van hydrolytische enzymen die de heropname van proteïnen helpen, bacteriën en afbraak van cytoplasmatische organellen vernietigen.

De microbodies (peroxisomen) nemen deel aan oxidatieve reacties. Deze structuren bezitten het enzym catalase dat helpt waterstofperoxide - een toxisch metabolisme - om te zetten in stoffen die onschadelijk zijn voor de cel: water en zuurstof. B-oxidatie van vetzuren vindt plaats in deze lichamen.

In het geval van planten zijn er andere organellen die plastiden worden genoemd. Deze voeren tientallen functies uit in de plantencel en de meest opmerkelijke zijn de chloroplasten, waar fotosynthese plaatsvindt.

Niet-vliezige organellen

De cel heeft ook structuren die niet worden begrensd door biologische membranen. Deze omvatten de cytoskeletcomponenten die microtubules, intermitterende filamenten en actinemicrofilamenten omvatten..

De actine-filamenten zijn samengesteld uit globulaire moleculen en zijn flexibele ketens, terwijl de intermediaire filamenten resistenter zijn en uit verschillende eiwitten zijn samengesteld. Deze eiwitten zijn verantwoordelijk voor het bieden van weerstand tegen tractie en geven kracht aan de cel.

De centriolen zijn een structureel duo in cilindervorm en zijn ook niet-vliezige organellen. Ze bevinden zich in centrosomes of georganiseerde centra van microtubuli. Deze structuren geven aanleiding tot de basale lichamen van de cilia.

Ten slotte zijn er de ribosomen, structuren gevormd door eiwitten en ribosomaal RNA dat deelneemt aan het vertaalproces (eiwitsynthese). Ze kunnen vrij zijn in het cytosol of verankerd zijn aan het ruwe endoplasmatisch reticulum.

Verschillende auteurs zijn echter van mening dat ribosomen niet als organellen zelf moeten worden geclassificeerd..

insluitsels

De insluitsels zijn de componenten van het cytoplasma die niet overeenkomen met organellen en in de meerderheid van de gevallen zijn ze niet omringd door lipidemembranen..

Deze categorie omvat een groot aantal heterogene structuren, zoals korrels van pigmenten, kristallen, vetten, glycogeen en sommige afvalstoffen..

Deze lichamen kunnen worden omgeven door enzymen die deelnemen aan de synthese van macromoleculen van de stof die aanwezig is in de opname. Soms kan glycogeen bijvoorbeeld worden omgeven door enzymen zoals glycogeensynthase of glycogeenfosforylase.

De insluitsels komen vaak voor in de cellen van de lever en in de spiercellen. Op dezelfde manier hebben de insluitsels van het haar en de huid korreltjes pigmenten die hen de karakteristieke kleuring van deze structuren geven.

Eigenschappen van het cytoplasma

Het is een colloïde

Chemisch gezien is het cytoplasma een colloïde, daarom heeft het tegelijkertijd de kenmerken van een oplossing en een suspensie. Het is samengesteld uit moleculen met een laag molecuulgewicht zoals zouten en glucose en ook door moleculen met een grotere massa zoals eiwitten.

Een colloïdaal systeem kan worden gedefinieerd als een mengsel van deeltjes met een diameter van 1 / 1.000.000 tot 1 / 10.000 gedispergeerd in een vloeibaar medium. Alle GSM protoplasma, zowel cytoplasma en nucleoplasma, een colloïdale oplossing gedispergeerde eiwitten vertonen alle kenmerken van deze systemen.

Eiwitten kunnen vormen stabiele colloïdale systemen, aangezien zij zich gedragen als geladen ionen in oplossing en interactie op basis van hun kosten en ten tweede kunnen watermoleculen trekken. Alle colloïde, heeft de eigenschap van het handhaven van genoemde statusinformatie suspensie, waardoor de stabiliteit van de cellen.

Het uiterlijk van het cytoplasma is troebel omdat de moleculen die het samenstellen groot zijn en licht breken, dit fenomeen wordt het Tyndall-effect genoemd.

Aan de andere kant verhoogt de Brownse beweging van de deeltjes de ontmoeting van deeltjes, waardoor de enzymatische reacties in het cellulaire cytoplasma worden bevorderd.

Thixotropische eigenschappen

Het cytoplasma vertoont thixotrope eigenschappen, evenals sommige niet-Newtonse vloeistoffen en pseudoplastieken. Thixotropie verwijst naar veranderingen in viscositeit in de tijd: wanneer de vloeistof wordt blootgesteld aan inspanning, neemt de viscositeit van dezelfde af.

Thixotrope stoffen hebben stabiliteit in de rusttoestand en krijgen bij verstoring vloeibaarheid. In de dagelijkse omgeving zijn we in contact met dit soort materiaal, zoals tomatensaus en yoghurt.

Het cytoplasma gedraagt ​​zich als een hydrogel

Een hydrogel is een natuurlijke of synthetische substantie die poreus of niet-poreus kan zijn en het vermogen heeft om grote hoeveelheden water te absorberen. Het uitbreidingsvermogen hangt af van factoren zoals de osmolariteit van het medium, de ionsterkte en de temperatuur.

Het cytoplasma heeft het kenmerk van een hydrogel, omdat het aanzienlijke hoeveelheden water kan opnemen en het volume varieert als reactie op de buitenkant. Deze eigenschappen zijn bevestigd in het cytoplasma van zoogdieren.

Beweegt bewegingen

Cytoplasmatische matrix kan bewegingen die een stroom of cytoplasmatische stroming te creëren voeren. Deze beweging wordt in het algemeen waargenomen in de vloeistoffase cytosol en de oorzaak van de verplaatsing van cellulaire compartimenten pinosomas, fagosomen, lysosomen, mitochondria, centriolen, etc..

Dit verschijnsel is waargenomen in de meeste dierlijke en plantaardige cellen. Amoebotische bewegingen van protozoa, leukocyten, epitheelcellen en andere structuren zijn afhankelijk van de beweging van cytosis in het cytoplasma.

Fasen van het cytosol

De viscositeit van deze matrix varieert afhankelijk van de concentratie van moleculen in de cel. Dankzij zijn colloïdale aard kunnen twee fasen of toestanden worden onderscheiden in het cytoplasma: de zonnefase en de gelfase. De eerste lijkt op een vloeistof, terwijl de tweede lijkt op een vaste stof dankzij de hogere concentratie van macromoleculen.

Bij de bereiding van een gelatine kunnen we bijvoorbeeld beide toestanden onderscheiden. In de zonfase kunnen de deeltjes vrij in het water bewegen, maar wanneer de oplossing wordt afgekoeld, hardt het uit en wordt het een soort halfvaste gel.

In de gel-toestand kunnen de moleculen bij elkaar worden gehouden door verschillende soorten chemische bindingen, waaronder H-H, C-H of C-N. Op het moment dat er warmte op de oplossing wordt aangebracht, keert deze terug naar de zonfase.

Onder natuurlijke omstandigheden is de inversie van fasen in deze matrix afhankelijk van een verscheidenheid aan fysiologische, mechanische en biochemische factoren in de cellulaire omgeving.

functies

Het cytoplasma is een soort moleculaire soep waarbij de enzymatische reacties die essentieel zijn voor het onderhoud van de cellulaire functie plaatsvinden.

Het is een ideale manier om processen voor cellulaire ademhaling en biosynthetische reacties transport, omdat de moleculen niet zijn opgelost in het midden en in het cytoplasma drijven, klaar voor gebruik.

Bovendien, dankzij de chemische samenstelling, kan het cytoplasma functioneren als een buffer of buffer. Het dient ook als een geschikt medium voor de suspensie van organellen, ze te beschermen - en het genetisch materiaal beperkt tot de kern - van plotselinge bewegingen en mogelijke botsingen.

Het cytoplasma draagt ​​bij aan de beweging van voedingsstoffen en verplaatsing van cellen, dankzij de vorming van een cytoplasmatische stroom. Dit fenomeen bestaat uit de beweging van het cytoplasma.  

Stromingen in het cytoplasma zijn met name belangrijk in grote plantencellen en helpen het proces van materiaalverdeling versnellen.

referenties

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Moleculaire biologie van de cel. Garland Science.
2. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). biologie. Ed. Panamericana Medical.
3. Fels, J., Orlov, S. N., & Grygorczyk, R. (2009). De hydrogel-aard van zoogdier-cytoplasma draagt ​​bij aan osmosensing en extracellulaire pH-detectie. Biophysical Journal, 96(10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, D.L., & Lanni, F. (1986). Het onderzoeken van de structuur van cytoplasma. The Journal of Cell Biology, 102(6), 2015-2022.
5. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2007). Histologie. Tekst- en atlaskleur met cellulaire en moleculaire biologie, 5aed. Ed. Panamericana Medical.
6. Tortora, G. J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). Inleiding tot de microbiologie. Ed. Panamericana Medical.