Cytoplazma - Cytoplasm
Komórka biologiczna | |
---|---|
Schemat komórki zwierzęcej | |
W biologii komórki The cytoplazma jest cały materiał w obrębie eukariotycznej komórce , zamknięty przez błonę komórkową , z wyjątkiem jąder komórkowych . Materiał wewnątrz jądra i zawarty w błonie jądrowej jest nazywany nukleoplazmą . Głównymi składnikami cytoplazmy są cytozol (substancja żelopodobna), organelle (wewnętrzne podstruktury komórki) i różne wtrącenia cytoplazmatyczne . Cytoplazma składa się w około 80% z wody i zwykle jest bezbarwna.
Submikroskopowa substancja naziemnych komórek lub macierz cytoplazmatyczna, która pozostaje po wykluczeniu organelli komórkowych i cząstek, jest plazmą naziemną . Jest to hialoplazma mikroskopii świetlnej, wysoce złożony, wielofazowy układ, w którym zawieszone są wszystkie rozpuszczalne elementy cytoplazmatyczne, w tym większe organelle, takie jak rybosomy , mitochondria , plastydy roślinne , kropelki lipidów i wakuole .
Większość aktywności komórkowych, takich jak wiele szlaków metabolicznych, w tym glikoliza , oraz procesy, takie jak podział komórek, zachodzi w cytoplazmie . Skoncentrowany obszar wewnętrzny nazywany jest endoplazmą, a warstwa zewnętrzna korą komórkową lub ektoplazmą .
Ruch jonów wapnia do iz cytoplazmy jest aktywnością sygnalizacyjną dla procesów metabolicznych .
W roślinach ruch cytoplazmy wokół wakuoli nazywany jest strumieniem cytoplazmatycznym .
Historia
Termin ten został wprowadzony przez Rudolfa von Kölliker w 1863 roku, pierwotnie jako synonim protoplazmy , ale później zaczął oznaczać substancję komórkową i organelle poza jądrem.
Istnieje pewna różnica zdań na temat definicji cytoplazmy, ponieważ niektórzy autorzy wolą wykluczyć z niej niektóre organelle, zwłaszcza wakuole, a czasem plastydy.
Fizyczna natura
Nie wiadomo, w jaki sposób różne składniki cytoplazmy oddziałują, umożliwiając ruch organelli przy zachowaniu struktury komórki. Przepływ składników cytoplazmatycznych odgrywa ważną rolę w wielu funkcjach komórkowych, które są zależne od przepuszczalności cytoplazmy. Przykładem takiej funkcji jest sygnalizacja komórkowa , proces zależny od sposobu, w jaki cząsteczki sygnalizacyjne mogą dyfundować w komórce. Podczas gdy małe cząsteczki sygnałowe, takie jak jony wapnia, mogą z łatwością dyfundować, większe cząsteczki i struktury subkomórkowe często wymagają pomocy w poruszaniu się przez cytoplazmę. Nieregularna dynamika takich cząstek dała początek różnym teoriom na temat natury cytoplazmy.
Jako zol-żel
Od dawna istnieją dowody na to, że cytoplazma zachowuje się jak zol-żel . Uważa się, że cząsteczki i struktury składowe cytoplazmy zachowują się czasem jak nieuporządkowany roztwór koloidalny (zol), a czasem jak zintegrowana sieć, tworząc stałą masę (żel). Teoria ta proponuje zatem, że cytoplazma istnieje w odrębnych fazach płynnej i stałej, w zależności od poziomu interakcji między składnikami cytoplazmatycznymi, co może wyjaśniać różnicową dynamikę różnych cząstek obserwowanych poruszających się przez cytoplazmę. W artykule sugerowano, że w skali długości mniejszej niż 100 nm cytoplazma zachowuje się jak ciecz, podczas gdy w większej skali długości zachowuje się jak żel.
Jak szklanka
Ostatnio zaproponowano, że cytoplazma zachowuje się jak ciecz tworząca szkło zbliżająca się do zeszklenia . W tej teorii im większe stężenie składników cytoplazmatycznych, tym mniej cytoplazma zachowuje się jak ciecz, a tym bardziej zachowuje się jak szkło stałe, zamrażając w miejscu większe składniki cytoplazmatyczne (uważa się, że aktywność metaboliczna komórki jest w stanie upłynnić cytoplazmy, aby umożliwić ruch takich większych składników cytoplazmatycznych). Zdolność komórki do witryfikacji przy braku aktywności metabolicznej, jak w okresach uśpienia, może być korzystna jako strategia obrony. Stała szklana cytoplazma zamrażałaby struktury subkomórkowe w miejscu, zapobiegając uszkodzeniom, jednocześnie umożliwiając transmisję bardzo małych białek i metabolitów, pomagając w rozpoczęciu wzrostu po przebudzeniu komórki ze stanu uśpienia .
Inne perspektywy
Prowadzono badania dotyczące ruchu cząstek cytoplazmatycznych niezależnie od natury cytoplazmy. W takim alternatywnym podejściu, skumulowane losowe siły wewnątrz komórki wywołane przez białka motoryczne wyjaśniają nie- Brownowskie ruchy składników cytoplazmatycznych.
Składniki
Trzy główne elementy cytoplazmy to cytozol , organelle i inkluzje .
Cytozol
Cytozol to część cytoplazmy niezawarta w organellach związanych z błoną. Cytozol stanowi około 70% objętości komórki i jest złożoną mieszaniną włókien cytoszkieletu , rozpuszczonych cząsteczek i wody. Filamenty cytozolu obejmują filamenty białkowe, takie jak filamenty aktynowe i mikrotubule, które tworzą cytoszkielet, a także rozpuszczalne białka i małe struktury, takie jak rybosomy , proteasomy i tajemnicze kompleksy sklepienia . Wewnętrzna, ziarnista i bardziej płynna część cytoplazmy jest określana jako endoplazma.
Ze względu na tę sieć włókien i wysokie stężenie rozpuszczonych makrocząsteczek , takich jak białka , dochodzi do efektu stłoczenia makrocząsteczek i cytozol nie jest rozwiązaniem idealnym . Ten efekt zatłoczenia zmienia sposób, w jaki składniki cytozolu oddziałują ze sobą.
Organelle
Organelle (dosłownie „małe narządy”) to zazwyczaj struktury wewnątrzkomórkowe związane z błoną, które pełnią określone funkcje. Niektóre z głównych organelli zawieszonych w cytozolu to mitochondria , retikulum endoplazmatyczne , aparat Golgiego , wakuole , lizosomy oraz w komórkach roślinnych chloroplasty .
Inkluzje cytoplazmatyczne
Inkluzje to małe cząstki substancji nierozpuszczalnych zawieszonych w cytozolu. Ogromny zakres wtrąceń występuje w różnych typach komórek, od kryształów szczawianu wapnia lub dwutlenku krzemu w roślinach po granulki materiałów magazynujących energię, takich jak skrobia , glikogen lub polihydroksymaślan . Szczególnie rozpowszechnionym przykładem są kropelki lipidowe , które są kulistymi kropelkami złożonymi z lipidów i białek , które są stosowane zarówno u prokariontów , jak i eukariontów jako sposób przechowywania lipidów , takich jak kwasy tłuszczowe i sterole . Kropelki lipidowe stanowią znaczną część objętości adipocytów , które są wyspecjalizowanymi komórkami magazynującymi lipidy, ale można je również znaleźć w wielu innych typach komórek.
Kontrowersje i badania
Cytoplazma, mitochondria i większość organelli są wkładem do komórki z gamety matczynej. W przeciwieństwie do starszych informacji, które pomijają jakiekolwiek pojęcie aktywności cytoplazmy, nowe badania wykazały, że kontroluje ona ruch i przepływ składników odżywczych do iz komórki poprzez zachowanie lepkoplastyczne oraz miarę wzajemnego tempa zrywania wiązań w obrębie komórki. sieć cytoplazmatyczna.
Właściwości materiałowe cytoplazmy pozostają w toku. Opisano metodę określania mechanicznego zachowania cytoplazmy ssaków żywych komórek za pomocą pęsety optycznej .
Zobacz też
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Luby-Phelps K (2000). „Cytoarchitektura i właściwości fizyczne cytoplazmy: objętość, lepkość, dyfuzja, powierzchnia wewnątrzkomórkowa”. Mikrokompartmentacja i rozdział faz w cytoplazmie (PDF) . Int Rev Cytol . Międzynarodowy Przegląd Cytologii. 192 . s. 189-221. doi : 10.1016/S0074-7696(08)60527-6 . Numer ISBN 9780123645968. PMID 10553280 . Zarchiwizowane z oryginału (PDF) w dniu 11 września 2008 r.