Protoplasma ajalugu, üldised omadused, komponendid, funktsioonid



The protoplasm see on raku elusmaterjal. See struktuur tuvastati esimest korda 1839. aastal kui seina eristatav vedelik. Seda peeti läbipaistvaks, viskoosseks ja laiendatavaks aineks. Seda tõlgendati kui struktuuri ilma nähtava organisatsioonita ja arvukate organellidega.

On arvestatud, et protoplasm on kogu raku osa, mis asub plasmamembraani sees. Siiski on mõned autorid kaasanud protoplasmasse rakumembraani, tuuma ja tsütoplasma.

Praegu ei kasutata mõistet protoplasm laialdaselt. Selle asemel on teadlased eelistanud viidata otse rakulistele komponentidele.

Indeks

  • 1 Ajalugu
    • 1.1 Protoplasmiline teooria
  • 2 Üldised omadused
  • 3 Komponendid
    • 3.1 Plasma membraan
    • 3.2 Tsütoplasma
    • 3.3 Citosool
    • 3.4 Tsütoskelett
    • 3.5 Organellid
    • 3.6 Nukleoplasm
  • 4 Funktsioonid
    • 4.1 Füsioloogilised omadused
  • 5 Viited

Ajalugu

Mõiste protoplasm omistatakse Rootsi anatoomile Jan Purkyne'ile 1839. aastal. Seda kasutati loomade embrüote koolitusmaterjalile viitamiseks.

Kuid juba 1835. aastal kirjeldab zooloog Felix Dujardin rhizopodide sees olevat ainet. See annab nime sarcoda ja näitab, et sellel on füüsikalised ja keemilised omadused.

Hiljem, 1846. aastal taaskehtis Saksa botaanik Hugo von Mohl mõiste protoplasm, et viidata taime rakkudes olevale ainele.

1850. aastal ühendab botaanik Ferdinand Cohn termineid, mis näitab, et nii taimedes kui loomades on protoplasm. Teadlane juhib tähelepanu sellele, et mõlemas organismis on rakke täitev aine sarnane.

1872. aastal tutvustas Beale terminit bioplasma. 1880. aastal tegi Hanstein selle sõna protoplast, uus termin, mis viitab kogu rakule, välja arvatud rakusein. Mõned autorid kasutasid seda terminit lahtri asendamiseks.

1965. aastal tutvustas Lardy mõistet tsütosool, mida kasutati seejärel vedeliku nimetamiseks rakus.

Protoplasmiline teooria

19. sajandi lõpus tegi anatoomik Max Schultze ettepaneku, et elu põhialus on protoplasm. Schultze väitis, et protoplasm on aine, mis reguleerib elusolendite kudede elulist tegevust.

Leitakse, et Schultze teosed on protoplasmaatilise teooria lähtepunktiks. Seda teooriat toetasid Thomas Huxley ettepanekud 1868. aastal ja teised ajakirjanikud.

Protoplasmiline teooria näitas, et protoplasm oli elu füüsiline alus. Sel viisil, et selle aine uurimine võimaldaks mõista elusolendite toimimist, sealhulgas pärimise mehhanisme.

Parim arusaamine raku struktuurist ja toimimisest on protoplasmiline teooria kaotanud oma kehtivuse.

Üldised omadused

Protoplasm koosneb erinevatest orgaanilistest ja anorgaanilistest ühenditest. Kõige rohkem aine on vesi, mis moodustab peaaegu 70% selle kogumassist ja toimib konveierina, lahustina, termoregulaatorina, määrdeaine ja konstruktsioonielemendina.

Lisaks koosneb 26% protoplasmast üldiselt orgaanilistest makromolekulidest. Need on suured molekulid, mis on moodustatud väiksemate allüksuste polümerisatsioonil.

Nende hulgas on süsivesikud, süsinikust koosnevad makromolekulid, vesinik ja hapnik, mis säilitavad raku energiat. Neid kasutatakse protoplasma mitmesugustes metaboolsetes ja struktuurilistes funktsioonides.

Samuti on mitmesuguseid lipiide (neutraalseid rasvu, kolesterooli ja fosfolipiide), mis samuti toimivad raku energiaallikana. Lisaks on need membraani koostisosad, mis reguleerivad erinevaid protoplasmaatilisi funktsioone.

Proteiinid moodustavad peaaegu 15% protoplasma koostisest. Nende hulgas on struktuursed valgud. Need valgud moodustavad protoplasmaatilise raamistiku, mis aitab kaasa nende organisatsiooni ja raku transportimisele.

Teised protoplasmas esinevad valgud on ensüümid. Nad toimivad katalüsaatoritena (ained, mis muudavad keemilise reaktsiooni kiirust) kõikide metaboolsete protsesside puhul.

Samuti esinevad erinevad anorgaanilised ioonid, mis vastavad ainult 1% nende koostisele (kaalium, magneesium, fosfor, väävel, naatrium ja kloor). Need aitavad kaasa protoplasma pH säilitamisele.

Komponendid

Protoplasm koosneb plasmamembraanist, tsütoplasmast ja nukleoplasmast. Tänapäeval on tänu elektroonilise mikroskoopia edule teada, et raku struktuur on veelgi keerulisem.

On olemas ka suur hulk subtsellulaarseid sektsioone ja struktuurselt väga keerulisi rakusisaldusi. Lisaks organellidele, mis kuuluvad siia tsütoplasma osana.

Plasma membraan

Plasma membraani või plasmamma moodustavad ligikaudu 60% valgud ja 40% lipiidid. Selle struktuurset paigutust selgitab vedel mosaiikmudel. Selles kujutab membraani fosfolipiidide kaksikkihi, kus proteiinid on põimitud.

Leitakse, et kõigil rakumembraanidel on sama struktuur. Kuid plasmemma on rakus kõige paksem membraan.

Optilise mikroskoobi puhul ei täheldata plasmemma. Alles 20. sajandi lõpus ei saanud selle struktuuri üksikasjalikult kirjeldada.

Tsütoplasma

Tsütoplasma defineeritakse kui kogu raku materjali, mis on plasmemma sees, kuid ei sisalda tuuma. Kõik organellid sisalduvad tsütoplasmas (rakulised struktuurid, millel on määratletud vorm ja funktsioon). Samuti aine, milles erinevad rakukomponendid on sukeldatud.

Citosool

Tsütosool on tsütoplasma vedel faas. See on peaaegu vedelik geel, mis moodustab rohkem kui 20% raku valkudest. Enamik neist on ensüümid.

Tsütoskelett

Tsütoskelett moodustab valgu raamistiku, mis moodustab raku raamistiku. Selle moodustavad mikrokiud ja mikrotuubulid. Mikrofilament koosneb peamiselt aktiinist, kuigi on ka teisi valke.

Nendel filamentidel on eri tüüpi rakkudes erinev keemiline koostis. Mikrotuubulid on torukujulised struktuurid, mis on põhiliselt moodustatud tubuliinist.

Organellid

Organellid on rakulised struktuurid, mis täidavad teatud funktsiooni. Igaüks on piiritletud membraanidega. Mõnedel organellidel on ainult üks membraan (vacuole, diktüosoomid), samas kui teised on piiratud kahe membraaniga (mitokondrid, kloroplastid).

Organellide membraanidel on sama struktuur nagu plasmememil. Need on õhemad ja nende keemiline koostis on erinev funktsioonist, mida nad täidavad.

Organellide sees esinevad erinevad keemilised reaktsioonid, mida katalüüsivad spetsiifilised ensüümid. Teisest küljest on nad võimelised tsütoplasma vesifaasis liikuma.

Organellides on raku toimimiseks väga olulised reaktsioonid. Nende hulgas esineb ainete, fotosünteesi ja aeroobse hingamise sekretsiooni

Nukleoplasm

Tuum on rakuline organell, mis sisaldab raku geneetilist informatsiooni. Sama rakkude jagunemise protsessid toimuvad.

Tuvastatakse kolm tuuma komponenti: tuumaümbris, nukleoplasm ja nukleolus. Tuuma ümbrik eraldab tuuma tsütoplasmast ja koosneb kahest membraanühikust. 

Nukleoplasm on sisemine aine, mida piirab tuumaümbris. See on vesifaas, mis sisaldab suurt hulka valke. Need on peamiselt ensüümid, mis reguleerivad nukleiinhapete metabolismi.

Kromatiin (DNA dispergeeritud faasis) sisaldub nukleoplasmas. Lisaks esitatakse nukleiin, mis on valkude ja RNA poolt moodustatud struktuur.

Funktsioonid

Kõik rakus esinevad protsessid seostuvad protoplasmaga selle erinevate komponentide kaudu.

Plasma membraan on selektiivne struktuurne barjäär, mis kontrollib seost raku ja ümbritseva keskkonna vahel. Lipiidid takistavad hüdrofiilsete ainete läbipääsu. Valgud kontrollivad aineid, mis võivad läbida membraani, reguleerides sama raku sisenemist ja väljumist.

Tsütosoolis, nagu glükolüüs, esineb mitmeid keemilisi reaktsioone. See sekkub otseselt rakkude viskoossuse, amoeboidi liikumise ja tsüklite modifikatsioonidesse. Samamoodi on see raku jagunemise ajal suure tähtsusega mitootilise spindli moodustamisel.

Tsütoskeleti puhul on mikrokiud seotud rakulise kokkutõmbumise ja liikumisega. Kuigi mikrotuubulid sekkuvad raku transportimisse ja aitavad kaasa raku kujundamisele. Nad osalevad ka tsentrioolide, ripsmete ja lipukeste moodustamises.

Intratsellulaarne transport, samuti ainete muundamine, kokkupanek ja sekretsioon on endoplasmaatilise retikulumi ja diktüoomide vastutus..

Energia muundamise ja kogunemise protsessid toimuvad fotosünteetilistes organismides, millel on kloroplastid. ATP saamine raku hingamise kaudu toimub mitokondrites.

Füsioloogilised omadused

Kirjeldatud on kolme protoplasmaga seotud füsioloogilist omadust. Need on ainevahetus, paljunemine ja ärrituvus.

Kõik raku ainevahetusprotsessid esinevad protoplasmas. Mõned protsessid on anaboolsed ja on seotud protoplasma sünteesiga. Teised on kataboolsed ja sekkuvad nende lagunemisse. Ainevahetus hõlmab selliseid protsesse nagu seedimine, hingamine, imendumine ja eritumine.

Kõik protsessid, mis on seotud rakkude jagunemisega seotud paljunemisega, samuti kõikide rakuliste reaktsioonide jaoks vajalike valkude sünteesi kodeerimine toimub raku tuumas, mis sisaldub protoplasmas..

Ärrituvus on protoplasma reaktsioon välisele stiimulile. See võimaldab käivitada füsioloogilise vastuse, mis võimaldab rakul kohaneda ümbritseva keskkonnaga.

Viited

  1. Liu D (2017) Rakk ja protoplasm kui konteiner, objekt ja aine: 1835-1861. Ajalugu bioloogia ajaloost 50: 889-925.
  2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez ja M Miguel (1997) Taimede ja loomade tsütoloogia ja histoloogia. Loomade ja taimede rakkude ja kudede bioloogia. Teine väljaanne. McGraw Hill-Interamericana Hispaaniast. Madrid, Hispaania 960 lk.
  3. Welch GR ja J Clegg (2010) Alates protoplasmilisest teooriast rakusüsteemide bioloogiale: 150-aastane peegeldus. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 298: 1280-1290.
  4. Welch GR ja J Clegg (2012) Rakkude versus protoplasm: revolutsiooniline ajalugu. Cell Biol., Int., 36, pp.