Cytoplazma - Cytoplasm

Komórka biologiczna
Schemat komórki zwierzęcej
Animal Cell.svg
Składniki typowej komórki zwierzęcej:
  1. Jądro
  2. Jądro
  3. Rybosom (kropki jako część 5)
  4. Pęcherzyk
  5. Szorstka siateczka śródplazmatyczna
  6. Aparat Golgiego (lub ciało Golgiego)
  7. Cytoszkielet
  8. Retikulum endoplazmatyczne gładkie
  9. Mitochondrium
  10. Vacuole
  11. Cytozol (płyn zawierający organelle ; z którym zawiera cytoplazmę )
  12. Lizosom
  13. Centrosom
  14. Błona komórkowa

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