Tsütoplasma funktsioonid, osad ja omadused



The tsütoplasma on rakkudes leiduv aine, mis sisaldab tsütoplasma maatriksit (või tsütosooli) ja subtsellulaarseid sektsioone. Tsütosool moodustab veidi üle poole (umbes 55%) raku kogumahust ja see on piirkond, kus toimub valkude süntees ja lagunemine, mis annab piisavad vahendid vajalike metaboolsete reaktsioonide läbiviimiseks..

Kõik prokarüootsete rakkude komponendid on tsütoplasmas, samas kui eukarüootides on teisi jaotusi, nagu tuum. Eukarüootsetes rakkudes on ülejäänud rakumahu (45%) hõivatud tsütoplasmaatiliste organellidega, nagu mitokondrid, sile ja kare endoplasmaatiline retikulul, tuum, peroksisoomid, lüsosoomid ja endosoomid..

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Komponendid
    • 2.1 Citosool
    • 2.2 Membraansed organellid
    • 2.3 Diskreetsed organellid
    • 2.4 Mitte-membraansed organellid
    • 2.5
  • 3 Tsütoplasma omadused
    • 3.1 See on kolloid
    • 3.2 Tiksotroopsed omadused
    • 3.3 Tsütoplasma käitub hüdrogeelina
    • 3.4 Tsükliline liikumine
  • 4 Tsütosooli faasid
  • 5 Funktsioonid
  • 6 Viited

Üldised omadused

Tsütoplasm on aine, mis täidab rakkude sisemuse ja jaguneb kaheks komponendiks: tsütosooli või tsütoplasma maatriksina tuntud vedelikfraktsioon ja selles sisalduvad organellid - eukarüootse liini puhul.

Tsütosool on tsütoplasma želatiinne maatriks ja see koosneb tohutust hulgast lahustitest, nagu ioonid, vaheühendid, süsivesikud, lipiidid, valgud ja ribonukleiinhapped (RNA). See võib toimuda kahes omavahel vahetatavas faasis: geeli faas ja päikesefaas.

See koosneb kolloidmaatriksist, mis on sarnane vesilahusele, mis koosneb peamiselt veest - ja tsütoskeletile vastavatest kiuliste valkude võrgustikust, sealhulgas aktiinist, mikrotuubulitest ja vahefilamentidest, samuti seeria valkudest, mis aitavad kaasa võre.

See valgufilamentide moodustatud võrk difundeerub kogu tsütoplasmas, andes talle viskoelastsuse ja kontraktiilsete geelide omadused..

Tsütoskelett vastutab rakuarhitektuuri toetamise ja stabiilsuse eest. Lisaks osalemisele tsütoplasmas sisalduvate ainete transportimises ja soodustades rakkude liikumist, nagu fagotsütoosil.

Komponendid

Tsütoplasma koosneb tsütoplasma maatriksist või tsütosoolist ja organellidest, mis on selles želatiinis sisalduvasse ainesse. Järgnevalt kirjeldatakse igaüks põhjalikult:

Citosool

Tsütosool on värvitu, mõnikord hallikas, želatiinne ja poolläbipaistev aine, mis on organellide välisküljel. Seda peetakse tsütoplasma lahustuvaks osaks.

Selle maatriksi kõige suurem osa on vesi, mis moodustab 65-80% kogu koostisest, välja arvatud luu rakkudes, hammaste emailis ja seemnetes..

Oma keemilise koostise poolest vastab 20% valgu molekulidele. Sellel on rakul rohkem kui 46 elementi. Neist 24 loetakse eluks hädavajalikuks.

Kõige olulisemate elementide hulgas võib nimetada süsinikku, vesinikku, lämmastikku, hapnikku, fosforit ja väävlit.

Samamoodi on see maatriks ioonide poolest rikas ja nende säilitamine suurendab raku osmootilist rõhku. Need ioonid aitavad säilitada optimaalset happe-aluse tasakaalu raku keskkonnas.

Tsütosoolis leiduvate ioonide mitmekesisus varieerub sõltuvalt uuritud rakutüübist. Näiteks on lihas- ja närvirakkudel kõrge kaaliumi ja magneesiumi kontsentratsioon, samas kui kaltsiumioonid on vererakkudes eriti rikkad..

Membraansed organellid

Eukarüootsete rakkude puhul on tsütoplasmaatilisse maatriksisse sisseehitatud mitmesuguseid subtsellulaarseid sektsioone. Neid võib jagada membraan- ja diskreetseteks organellideks.

Endoplasmaatiline retiikulum ja Golgi aparaat kuuluvad esimesesse rühma, mis mõlemad on omavahel ühendatud koti kujuga membraanide süsteemid. Sel põhjusel on selle struktuuri piiri raske määratleda. Lisaks on need kambrid plasmamembraani ruumilise ja ajalise järjepidevusega.

Endoplasmaatiline retiikulum jagatakse siledaks või karmiks, sõltuvalt ribosoomide olemasolust või puudumisest. Sujuv vastutab väikeste molekulide metabolismi eest, omab lipiidide ja steroidide detoksikatsiooni ja sünteesi mehhanisme.

Vastupidiselt sellele on töötlemata endoplasmaatilisel retikululil oma membraanile ankurdatud ribosoomid ja see on peamiselt vastutav rakkude poolt erituvate valkude sünteesi eest..

Golgi aparaat on ketaste komplekt ja see osaleb membraanide ja valkude sünteesil. Lisaks on sellel ensümaatiline masin, mis on vajalik valkude ja lipiidide, sealhulgas glükosüülimise muutmiseks. Samuti osaleb see lüsosoomide ja peroksisoomide säilitamisel ja levitamisel.

Diskreetsed organellid

Teise rühma moodustavad rakusisesed organellid, mis on diskreetsed ja nende piire täheldatakse selgelt membraanide juuresolekul.

Need on eraldatud teistest organellidest struktuursest ja füüsilisest vaatepunktist, kuigi võib esineda koostoimeid teiste sektsioonidega, näiteks võivad mitokondrid membraani organellidega interakteeruda.

Selles rühmas on mitokondrid, organellid, millel on vajalikud ensüümid oluliste metaboolsete radade läbiviimiseks, nagu sidrunhappe tsükkel, elektronide transportimise ahel, ATP süntees ja rasvhappe b-oksüdatsioon.

Lüsosoomid on ka diskreetsed organellid ja vastutavad hüdrolüütiliste ensüümide säilitamise eest, mis aitavad valkude taandumist, hävitada baktereid ja tsütoplasmaatiliste organellide lagunemist.

Mikroorganismid (peroksisoomid) osalevad oksüdatiivsetes reaktsioonides. Need struktuurid omavad ensüümi katalaasi, mis aitab teisendada vesinikperoksiidi - toksilist ainevahetust - rakkudesse ohututeks aineteks: vesi ja hapnik. Nendes organites toimub rasvhapete B-oksüdatsioon.

Taimede puhul on teisi organelleid, mida nimetatakse plastidideks. Need teostavad kümneid funktsioone taimerakkudes ja kõige silmapaistvamad on kloroplastid, kus toimub fotosüntees.

Mitte-membraansed organellid

Rakul on ka struktuurid, mida ei piira bioloogilised membraanid. Nende hulka kuuluvad tsütoskeleti komponendid, mis sisaldavad mikrotuubuleid, vahelduvaid kiude ja aktini mikrokiude..

Aktiinfilamentid koosnevad globaalsetest molekulidest ja on painduvad ahelad, samas kui vahefilamentid on vastupidavamad ja koosnevad erinevatest valkudest. Need valgud on vastutavad tõmbetakistuse eest ja annavad rakule tugevuse.

Tsentrioolid on silindrikujulise struktuuriga duo ja on ka mittemembraansed organellid. Need asuvad mikrotuubulite tsentrosoomides või organiseeritud keskustes. Need struktuurid põhjustavad ripsmete basaalseid kehasid.

Lõpuks on olemas ka ribosoomid, struktuurid, mis on moodustatud valkudest ja ribosomaalsest RNA-st, mis osalevad translatsiooniprotsessis (valgu süntees). Nad võivad olla tsütosoolis vabad või ankurdatud töötlemata endoplasmaatilisse retikulusse.

Siiski ei arva mitmed autorid, et ribosoomid tuleks liigitada organellideks..

Lisad

Lisad on tsütoplasma komponendid, mis ei vasta organellidele ja enamikul juhtudel ei ole neid ümbritsetud lipiidmembraanidega..

Sellesse kategooriasse kuulub suur hulk heterogeenseid struktuure, nagu pigmendid, kristallid, rasvad, glükogeen ja mõned jäätmeained..

Neid kehasid võib ümbritseda ensüümid, mis osalevad makromolekulide sünteesil kaasamisel sisalduvast ainest. Näiteks võib mõnikord glükogeeni ümbritseda ensüümid, nagu glükogeeni süntaas või glükogeenfosforülaas.

Sümptomid on tavalised maksa ja lihasrakkude rakkudes. Samamoodi on juuste ja naha lisamisel pigmentide graanulid, mis annavad neile nende struktuuride iseloomuliku värvuse..

Tsütoplasma omadused

See on kolloid

Keemiliselt on tsütoplasm kolloid, seega on selle lahuse ja suspensiooni omadused samaaegselt. See koosneb väikese molekulmassiga molekulidest, nagu soolad ja glükoos, samuti molekulidest, mille mass on suurem, nagu valgud.

Kolloidset süsteemi võib defineerida kui vedelas keskkonnas dispergeeritud osakeste diameetrit vahemikus 1/1000 000 kuni 1/10 000. Kõik rakulised protoplasmad, mis sisaldavad nii tsütoplasma kui ka nukleoplasma, on kolloidne lahus, kuna dispergeeritud valkudel on kõik nende süsteemide omadused..

Valgud on võimelised moodustama stabiilseid kolloidseid süsteeme, kuna nad käituvad lahuses laetud ioonidena ja interakteeruvad vastavalt nende laengutele ja teiseks on nad võimelised meelitama veemolekule. Nagu kõigil kolloididel, on selle omadus säilitada see suspensiooni seisund, mis annab rakkudele stabiilsuse.

Tsütoplasma välimus on hägune, sest selle moodustavad molekulid on suured ja murduvad valgust, seda nähtust nimetatakse Tyndall-efektiks.

Teisest küljest suurendab osakeste Browni liikumine osakeste kokkupuudet, soodustades ensüümseid reaktsioone rakulises tsütoplasmas..

Tiksotroopsed omadused

Tsütoplasmas esineb tiotroopseid omadusi, nagu ka mõned mitte-Newtoni vedelikud ja pseudoplastikud. Tiksotroopia viitab viskoossuse muutumisele aja jooksul: kui vedelikku töödeldakse, väheneb sama viskoossus.

Tiksotroopsetel ainetel on püsivus puhkeolekus ja kui need on häiritud, saavad nad voolavust. Igapäevases keskkonnas puutume kokku sellist tüüpi materjalidega, nagu tomatikaste ja jogurt.

Tsütoplasm käitub nagu hüdrogeel

Hüdrogeel on looduslik või sünteetiline aine, mis võib olla poorne või mitte ja millel on võime absorbeerida suuri koguseid vett. Selle pikendamisvõime sõltub sellistest teguritest nagu söötme osmolaarsus, ioontugevus ja temperatuur.

Tsütoplasmas on hüdrogeelile iseloomulik, kuna see võib neelata olulisi koguseid vett ja ruumala sõltub väljastpoolt. Need omadused on kinnitatud imetajate tsütoplasmas.

Tsükli liigutusi

Tsütoplasmaatiline maatriks on võimeline tekitama liikumisi, mis tekitavad voolu või tsütoplasma. Seda liikumist täheldatakse tavaliselt tsütosooli kõige vedelas faasis ja see on põhjuseks muuhulgas rakkude, nagu pinosoomide, fagosoomide, lüsosoomide, mitokondrite, tsentrioolide, nihkumisele..

Seda nähtust on täheldatud enamikus loomade ja taimede rakkudes. Algloomade, leukotsüütide, epiteelirakkude ja muude struktuuride amoeboidliikumine sõltub tsütoosi liikumisest tsütoplasmas..

Tsütosooli faasid

Selle maatriksi viskoossus varieerub sõltuvalt molekulide kontsentratsioonist rakus. Tänu kolloidsele olemusele võib tsütoplasmas eristada kahte faasi või seisundit: päikesefaasi ja geeli faasi. Esimene sarnaneb vedelikuga, teine ​​aga sarnaneb tahkele makromolekulide kõrgemale kontsentratsioonile.

Näiteks võib želatiini valmistamisel eristada mõlemat riiki. Päikesefaasis võivad osakesed vees vabalt liikuda, kuid lahuse jahutamisel kõveneb ja muutub mingi pooltahke geel.

Geeli olekus on molekulid võimelised koos hoidma erinevaid keemilisi sidemeid, sealhulgas H-H, C-H või C-N. Hetkel, mil lahusele kantakse soojus, pöördub see päikesefaasi.

Looduslikes tingimustes sõltub faaside inversioon selles maatriksis mitmesugustest füsioloogilistest, mehaanilistest ja biokeemilistest teguritest rakukeskkonnas..

Funktsioonid

Tsütoplasm on mingi molekulaarne supp, kus toimub ensüümreaktsioon, mis on oluline raku funktsiooni säilitamiseks..

See on ideaalne vahend rakkude hingamise protsesside ja biosünteesi reaktsioonide jaoks, kuna molekulid ei lahustu söötmes ja on ujuvad tsütoplasmas, kasutamiseks valmis.

Lisaks võib tsütoplasm tänu oma keemilisele koostisele toimida puhvrina või puhvrina. Samuti on see piisav vahend organellide suspendeerimiseks, nende kaitsmiseks - ja tuumaga piiratud geneetilisele materjalile - äkilistest liikumistest ja võimalikest kokkupõrgetest..

Tsütoplasma aitab kaasa toitainete liikumisele ja rakkude nihkumisele tänu tsütoplasmaatilise voolu tekkele. See nähtus koosneb tsütoplasma liikumisest.  

Tsütoplasmas tekivad voolud on eriti olulised suurte taimerakkude puhul ja aitavad kiirendada materjalide levikut.

Viited

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., ja Walter, P. (2008). Raku molekulaarbioloogia. Garland Science.
  2. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Bioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fels, J., Orlov, S. N. ja Grygorczyk, R. (2009). Imetajate tsütoplasma hüdrogeeli olemus aitab kaasa osmosenseerumisele ja ekstratsellulaarsele pH-tundlikkusele. Biofüüsikaline ajakiri, 96(10), 4276-4285.
  4. Luby-Phelps, K., Taylor, D.L., & Lanni, F. (1986). Tsütoplasma struktuuri testimine. Cellbioloogia ajakiri, 102(6), 2015-2022.
  5. Ross, M. H., ja Pawlina, W. (2007). Histoloogia Tekst ja atelavärv rakkude ja molekulaarbioloogiaga, 5aed. Ed. Panamericana Medical.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Mikrobioloogia tutvustus. Ed. Panamericana Medical.