Zytoplasma Funktionen, Teile und Eigenschaften



Die Zytoplasma ist die Substanz innerhalb der Zellen, die die zytoplasmatische Matrix (oder Cytosol) und die subzellulären Kompartimente enthält. Das Cytosol macht etwas mehr als die Hälfte (etwa 55%) des Gesamtvolumens der Zelle aus und ist der Bereich, in dem die Synthese und der Abbau von Proteinen stattfindet, was ein geeignetes Mittel zur Durchführung der notwendigen metabolischen Reaktionen darstellt .

Alle Komponenten einer prokaryotischen Zelle befinden sich im Zytoplasma, während in Eukaryoten andere Bereiche, wie der Kern, vorhanden sind. In eukaryontischen Zellen wird das verbleibende Zellvolumen (45%) durch die zytoplasmatische Organellen besetzt, wie Mitochondrien, glatten und rauen endoplasmatischen Retikulum, Zellkern, Peroxisomen, die Lysosomen und Endosomen.

Index

  • 1 Allgemeine Eigenschaften
  • 2 Komponenten
    • 2.1 Citosol
    • 2.2 Membranorganellen
    • 2.3 Diskrete Organellen
    • 2.4 Nicht-membranartige Organellen
    • 2.5 Einschlüsse
  • 3 Eigenschaften des Zytoplasmas
    • 3.1 Es ist ein Kolloid
    • 3.2 Thixotrope Eigenschaften
    • 3.3 Das Zytoplasma verhält sich wie ein Hydrogel
    • 3.4 Zyklenbewegungen
  • 4 Phasen des Zytosols
  • 5 Funktionen
  • 6 Referenzen

Allgemeine Eigenschaften

Das Zytoplasma ist die Substanz, die das Innere von Zellen und ist unterteilt in zwei Komponenten, füllt: die flüssige Fraktion bekannt als Cytosol oder Organellen und cytoplasmatischen Matrix, die darin eingebettet sind, - in dem Fall von eukaryotischen Linie.

Das Cytosol ist die gelatinöse Matrix in das Cytoplasma und aus einer breiten Vielfalt von gelösten Stoffen zusammengesetzt ist, wie Ionen, intermediäre Metaboliten, Kohlenhydraten, Lipiden, Proteinen und Ribonukleinsäuren (RNA). Es kann in zwei ineinander umwandelbaren Phasen auftreten: der Gelphase und der Sonnenphase.

Es ist eine kolloidale Matrix ähnlich ein wässriges Gel aus Wasser besteht - in erster Linie - und ein Netzwerk aus Faserproteinen auf die Zytoskelett entsprechen, einschließlich Aktin, Mikrotubuli und Intermediärfilamente und eine Reihe von akzessorischen Proteinen, die einen Beitrag zur Bildung Gitterwerk

Dieses durch Proteinfilamente gebildete Netzwerk diffundiert durch das Zytoplasma und verleiht ihm Eigenschaften der Viskoelastizität und Eigenschaften eines kontraktilen Gels.

Das Zytoskelett ist dafür verantwortlich, der zellulären Architektur Unterstützung und Stabilität zu bieten. Neben der Teilnahme am Transport von Substanzen im Zytoplasma und tragen zur Bewegung von Zellen bei, wie in der Phagozytose.

Komponenten

Das Zytoplasma besteht aus einer zytoplasmatischen Matrix oder Zytosol und aus den Organellen, die in diese gelatinöse Substanz eingebettet sind. Als nächstes wird jeder ausführlich beschrieben:

Citosol

Das Zytosol ist die farblose, manchmal gräuliche, gelatinöse und durchscheinende Substanz, die sich auf der Außenseite der Organellen befindet. Es gilt als der lösliche Teil des Zytoplasmas.

Der häufigste Bestandteil dieser Matrix ist das Wasser 65 bis 80% der gesamten Zusammensetzung bildet, außer in den Knochenzellen, der Zahnschmelz der Zähne und in den Samen.

Hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung entsprechen 20% Proteinmolekülen. Es hat mehr als 46 Elemente, die von der Zelle verwendet werden. Von diesen werden nur 24 als lebensnotwendig angesehen.

Zu den prominentesten Elementen gehören Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel.

In gleicher Weise ist diese Matrix reich an Ionen und deren Retention führt zu einem Anstieg des osmotischen Drucks der Zelle. Diese Ionen helfen dabei, ein optimales Säure-Basen-Gleichgewicht in der zellulären Umgebung aufrechtzuerhalten.

Die Vielfalt der im Zytosol gefundenen Ionen variiert je nach dem untersuchten Zelltyp. Zum Beispiel haben Muskel- und Nervenzellen hohe Konzentrationen von Kalium und Magnesium, während Calciumionen besonders häufig in Blutzellen vorkommen.

Membranorganellen

Im Fall von eukaryotischen Zellen ist eine Vielzahl von subzellulären Kompartimenten in der cytoplasmatischen Matrix eingebettet. Diese können in membranartige und diskrete Organellen unterteilt werden.

Das endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat gehören zur ersten Gruppe, bei denen es sich um sackförmige Membransysteme handelt, die miteinander verbunden sind. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Grenze seiner Struktur zu definieren. Diese Kompartimente weisen außerdem eine räumliche und zeitliche Kontinuität mit der Plasmamembran auf.

Das endoplasmatische Retikulum wird je nach Vorhandensein oder Fehlen von Ribosomen in glatt oder rauh unterteilt. Das Glatte ist verantwortlich für den Stoffwechsel von kleinen Molekülen, hat Mechanismen der Entgiftung und Synthese von Lipiden und Steroiden.

Im Gegensatz dazu hat das raue endoplasmatische Retikulum Ribosomen, die an seiner Membran verankert sind und hauptsächlich für die Synthese von Proteinen verantwortlich ist, die von der Zelle ausgeschieden werden.

Der Golgi-Apparat ist eine Gruppe von Scheiben in Form von Scheiben und beteiligt sich an der Synthese von Membranen und Proteinen. Darüber hinaus verfügt es über die enzymatische Maschinerie, die notwendig ist, um Veränderungen in Proteinen und Lipiden, einschließlich der Glykosylierung, vorzunehmen. Es beteiligt sich auch an der Lagerung und Verteilung von Lysosomen und Peroxisomen.

Diskrete Organellen

Die zweite Gruppe besteht aus intrazellulären Organellen, die diskret sind und deren Grenzen durch die Anwesenheit von Membranen klar beobachtet werden.

Sie sind von den anderen Organellen aus struktureller und physikalischer Sicht isoliert, obwohl es Wechselwirkungen mit anderen Kompartimenten geben kann, zum Beispiel können die Mitochondrien mit den membranösen Organellen interagieren.

In dieser Gruppe befinden sich die Mitochondrien, Organellen, die über die notwendigen Enzyme verfügen, um essentielle Stoffwechselwege wie den Zitronensäurezyklus, die Elektronentransportkette, die ATP-Synthese und die Fettsäure-b-Oxidation durchzuführen.

Die Lysosomen sind auch diskrete Organellen und sind verantwortlich für die Speicherung hydrolytischer Enzyme, die die Rückresorption von Proteinen, die Zerstörung von Bakterien und den Abbau von zytoplasmatischen Organellen unterstützen.

Die Mikrokörperchen (Peroxisomen) sind an oxidativen Reaktionen beteiligt. Diese Strukturen besitzen das Katalase-Enzym, das dabei hilft, Wasserstoffperoxid - einen toxischen Stoffwechsel - in für die Zelle unschädliche Substanzen umzuwandeln: Wasser und Sauerstoff. In diesen Körpern tritt eine b-Oxidation von Fettsäuren auf.

Im Fall von Pflanzen gibt es andere Organellen, die Plastiden genannt werden. Diese führen Dutzende von Funktionen in der Pflanzenzelle aus und die herausragendsten sind die Chloroplasten, in denen die Photosynthese stattfindet.

Nicht-membranartige Organellen

Die Zelle hat auch Strukturen, die nicht durch biologische Membranen begrenzt sind. Zu ihnen gehören die Komponenten des Zytoskeletts, die Mikrotubuli, intermediäre Filamente und Aktin-Mikrofilamente umfassen.

Die Aktinfilamente bestehen aus globulären Molekülen und sind flexible Ketten, während die intermediären Filamente widerstandsfähiger sind und aus verschiedenen Proteinen bestehen. Diese Proteine ​​sind dafür verantwortlich, der Traktion Widerstand zu bieten und verleihen der Zelle Festigkeit.

Die Zentriolen sind ein strukturelles Duo in Form von Zylindern und sind auch nicht-membranartige Organellen. Sie befinden sich in den Zentrosomen oder im organisierten Zentrum der Mikrotubuli. Diese Strukturen bilden die basalen Körper der Cilien.

Schließlich gibt es Ribosomen, Strukturen aus Proteinen und ribosomaler RNA, die am Translationsprozess beteiligt sind (Proteinsynthese). Sie können im Zytosol frei sein oder im rauhen endoplasmatischen Retikulum verankert sein.

Einige Autoren sind jedoch nicht der Ansicht, dass Ribosomen selbst als Organellen klassifiziert werden sollten.

Einschlüsse

Die Einschlüsse sind die Komponenten des Zytoplasmas, die nicht Organellen entsprechen und in den meisten Fällen nicht von Lipidmembranen umgeben sind.

Diese Kategorie umfasst eine große Anzahl von heterogenen Strukturen wie Granulate von Pigmenten, Kristallen, Fetten, Glykogen und einigen Abfallstoffen.

Diese Körper können von Enzymen umgeben sein, die an der Synthese von Makromolekülen aus der in dem Einschluss vorhandenen Substanz teilnehmen. Zum Beispiel kann Glykogen manchmal von Enzymen wie Glykogensynthase oder Glykogenphosphorylase umgeben sein.

Einschlüsse sind in Leberzellen und Muskelzellen üblich. In gleicher Weise weisen die Einschlüsse der Haare und der Haut Granula von Pigmenten auf, die ihnen die charakteristische Färbung dieser Strukturen verleihen.

Eigenschaften des Zytoplasmas

Es ist ein Kolloid

Chemisch ist das Zytoplasma ein Kolloid, daher hat es gleichzeitig die Eigenschaften einer Lösung und einer Suspension. Es besteht aus niedermolekularen Molekülen wie Salzen und Glucose und auch aus Molekülen größerer Masse wie Proteinen.

Ein kolloidales System kann definiert werden als eine Mischung von Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 1 / 1.000.000 bis 1 / 10.000, dispergiert in einem flüssigen Medium. Das gesamte zelluläre Protoplasma, das sowohl das Zytoplasma als auch das Nukleoplasma einschließt, ist eine kolloidale Lösung, da dispergierte Proteine ​​alle Eigenschaften dieser Systeme aufweisen.

Proteine ​​sind in der Lage, stabile kolloidale Systeme zu bilden, da sie sich wie geladene Ionen in der Lösung verhalten und entsprechend ihrer Ladung wechselwirken und zweitens Wassermoleküle anziehen können. Wie alle Kolloide hat es die Eigenschaft, diesen Suspensionszustand aufrechtzuerhalten, der den Zellen Stabilität verleiht.

Das Erscheinungsbild des Zytoplasmas ist trübe, weil die Moleküle, die es bilden, groß sind und Licht brechen, dieses Phänomen wird als Tyndall-Effekt bezeichnet.

Auf der anderen Seite erhöht die Brownsche Bewegung der Partikel die Begegnung von Partikeln, was die enzymatischen Reaktionen im zellulären Zytoplasma begünstigt.

Thixotrope Eigenschaften

Das Zytoplasma zeigt thixotrope Eigenschaften, ebenso wie einige nicht-Newtonsche Flüssigkeiten und Pseudoplastiken. Thixotropie bezieht sich auf Viskositätsänderungen über die Zeit: Wenn die Flüssigkeit einer Anstrengung ausgesetzt wird, nimmt die Viskosität der Flüssigkeit ab.

Thixotrope Substanzen haben im Ruhezustand eine Stabilität und werden bei Störungen fließfähig. In der alltäglichen Umgebung sind wir in Kontakt mit dieser Art von Material, wie Tomatensoße und Joghurt.

Das Zytoplasma verhält sich wie ein Hydrogel

Ein Hydrogel ist eine natürliche oder synthetische Substanz, die porös sein kann oder nicht und die Fähigkeit hat, große Mengen Wasser zu absorbieren. Seine Expansionskapazität hängt von Faktoren wie der Osmolarität des Mediums, der Ionenstärke und der Temperatur ab.

Das Zytoplasma hat die Eigenschaft eines Hydrogels, da es erhebliche Mengen an Wasser absorbieren kann und das Volumen in Abhängigkeit von der Außenseite variiert. Diese Eigenschaften wurden im Cytoplasma von Säugetieren bestätigt.

Zyklen Bewegungen

Die cytoplasmatische Matrix ist in der Lage, Bewegungen zu erzeugen, die einen Strom oder eine cytoplasmatische Strömung erzeugen. Diese Bewegung wird im allgemeinen in der am meisten flüssigen Phase des Cytosols beobachtet und ist die Ursache für die Verdrängung von Zellkompartimenten wie Pinosomen, Phagosomen, Lysosomen, Mitochondrien, Zentriolen und anderen.

Dieses Phänomen wurde in den meisten Tier- und Pflanzenzellen beobachtet. Die amöboiden Bewegungen von Protozoen, Leukozyten, Epithelzellen und anderen Strukturen hängen von der Bewegung der Zytose im Zytoplasma ab.

Phasen des Zytosols

Die Viskosität dieser Matrix variiert in Abhängigkeit von der Konzentration der Moleküle in der Zelle. Dank seiner kolloidalen Natur können zwei Phasen oder Zustände im Cytoplasma unterschieden werden: die Sonnenphase und die Gelphase. Der erste ähnelt einer Flüssigkeit, während der zweite dank der höheren Konzentration von Makromolekülen einem Feststoff ähnelt.

Zum Beispiel können wir bei der Herstellung einer Gelatine beide Zustände unterscheiden. In der Sonnenphase können sich die Teilchen frei im Wasser bewegen, wenn die Lösung abgekühlt ist, härtet sie aus und wird zu einer Art halbfestem Gel.

Im Gelzustand können Moleküle durch verschiedene Arten von chemischen Bindungen, einschließlich H-H, C-H oder C-N, zusammengehalten werden. Zu der Zeit, wenn Wärme auf die Lösung angewendet wird, kehrt sie in die Sonnenphase zurück.

Unter natürlichen Bedingungen hängt die Inversion der Phasen in dieser Matrix von einer Vielzahl von physiologischen, mechanischen und biochemischen Faktoren in der zellulären Umgebung ab.

Funktionen

Das Cytoplasma ist eine Art molekulare Suppe, in der die enzymatischen Reaktionen stattfinden, die für die Aufrechterhaltung der zellulären Funktion essentiell sind.

Es ist ein ideales Transportmittel für Zellatmungsprozesse und für Biosynthesereaktionen, da die Moleküle nicht in dem Medium löslich sind und im Zytoplasma schwimmen, bereit zur Verwendung.

Darüber hinaus kann das Cytoplasma aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung als Puffer oder Puffer fungieren. Es dient auch als geeignetes Mittel, um die Organellen zu suspendieren und sie - und das im Kern eingeschlossene genetische Material - vor plötzlichen Bewegungen und möglichen Kollisionen zu schützen.

Das Zytoplasma trägt dank der Erzeugung eines zytoplasmatischen Flusses zur Bewegung von Nährstoffen und zur Zellverschiebung bei. Dieses Phänomen besteht in der Bewegung des Zytoplasmas.

Strömungen im Zytoplasma sind in großen Pflanzenzellen besonders wichtig und helfen, den Prozess der Materialverteilung zu beschleunigen.

Referenzen

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