Citoplasma

Citoplasma
Desen schematic al unei celule eucariote cu organelele respective : 1. Nucleol 2. Nucleu celular 3. Ribozom 4. Vezicule secretoare 5. Reticulul endoplasmatic aspru 6. Aparatul Golgi 7. Citoscheletul 8. Reticulul endoplasmatic neted 9. Mitocondrii 10. Vacuol 11. Litoplasma 112. Centriozomul 112 . ----
Nume și clasificare
latin	citoplasmă
TH	H1.00.01.0.00004
TH	H1.00.01.0.00004
aviz medical

Citoplasma este partea protoplasmei dintr-o celulă eucariotă și procariotă care se află între nucleul celulei și membrana plasmatică . ​ Constă dintr-o dispersie coloidală foarte fină cu aspect granular, citosol sau hialoplasmă și o varietate de organele celulare care îndeplinesc diferite funcții. ]

Funcția sa este de a adăposti organelele celulare și de a contribui la mișcarea acestora. Citosolul este sediul multor procese metabolice care au loc în celule.

Citoplasma este uneori împărțită într-o regiune exterioară gelatinoasă, aproape de membrană și implicată în mișcarea celulelor, care se numește ectoplasmă ; și o parte internă mai fluidă care primește denumirea de endoplasmă și unde se găsesc majoritatea organitelor. Citoplasma se găsește atât în ​​celulele procariote cât și la eucariote și în ea se găsesc mai mulți nutrienți care au reușit să traverseze membrana plasmatică, ajungând astfel în organelele celulei.

Citoplasma celulelor eucariote este subdivizată de o rețea de membrane ( reticul endoplasmatic neted și reticul endoplasmatic aspru ) care servesc ca suprafață de lucru pentru multe dintre activitățile lor biochimice .

Reticulul endoplasmatic rugos este prezent în toate celulele eucariote (inexistent la procariote ) și predomină în cele care produc cantități mari de proteine ​​pentru export. Este continuă cu membrana exterioară a învelișului nuclear , care are, de asemenea, atașați ribozomi .

Citoschelet

În citoplasmă există o rețea de filamente proteice ale nucleului care dau formă și organizare internă celulei și permit mișcarea acesteia. Aceste filamente formează citoscheletul , care este o rețea de elemente fibroase, care oferă suport și formă celulei și îi permit să direcționeze mișcarea. Există mai multe tipuri de filamente:

• Microfilament sau filamente de actină , tipice celulelor musculare.
• Microtubuli , care apar împrăștiați în hialoplasmă sau formează structuri mai complexe, cum ar fi fusul .
• Filamente intermediare precum filamentele de keratina tipice celulelor epidermice .

La rândul lor, aceste structuri sunt legate de polimerii proteici și dau naștere la alte structuri mai complexe și mai stabile, cum ar fi sarcomere . Ele sunt, de asemenea, responsabile pentru mișcarea celulelor.

Citoscheletul fibroblastelor dintr -un embrion de șoarece .

Citosol

Mediul intracelular este alcătuit dintr-o soluție lichidă numită hialoplasmă sau citosol . Organelele sunt cuprinse într-o matrice citoplasmatică . Această matrice se numește citosol sau hialoplasmă. Este un material apos care este o soluție sau suspensie de biomolecule celulare vitale . Multe procese biochimice, inclusiv glicoliza , au loc în citosol.

Într-o celulă eucariotă, aceasta poate ocupa între 50% și 80% din volumul celulei. Este compus din aproximativ 70% apă , în timp ce restul componentelor sale sunt molecule care formează o soluție coloidală. Aceste molecule sunt de obicei macromolecule .

Fiind un lichid apos, citosolului îi lipsește o formă sau structură stabilă, deși, temporar, poate dobândi două tipuri de forme:

• O formă cu consistență de gel
• Starea solară , de consistență fluidă.

Modificările în forma citosolului se datorează nevoilor temporare ale celulei în ceea ce privește metabolismul și joacă un rol important în locomoția celulară . ]

Organele

Citoplasma este alcătuită din organite (sau „organele”) cu diferite funcții. Printre cele mai importante organele se numără ribozomii , vacuolele și mitocondriile . Fiecare organel are o funcție specifică în celulă și în citoplasmă. Citoplasma conține o parte din genomul organismului . Deși cea mai mare parte se găsește în nucleu , unele organite, inclusiv mitocondriile sau cloroplastele , au o anumită cantitate de ADN . ]

Ribozomi

Structura unui ribozom. Subunitățile majore (1) și minore (2) sunt unite.

Ribozomii sunt granule citoplasmatice care se găsesc în toate celulele și măsoară aproximativ 20 nm . De asemenea, sunt purtători de ARN ribozomal .

Sinteza proteinelor are loc pe ribozomii din citoplasmă. ARN-urile mesager (ARNm) și ARN-urile de transfer (ARNt) sunt sintetizați în nucleu și apoi transmise la citoplasmă ca molecule separate. ARN- ul ribozomal (ARNr) intră în citoplasmă sub forma unei subunități ribozomale. Deoarece există două tipuri de subunități, în citoplasmă cele două subunități sunt unite cu molecule de ARNm pentru a forma ribozomi completi activi. ]

Ribozomii activi pot fi suspendați în citoplasmă sau atașați la reticulul endoplasmatic aspru . Ribozomii suspendați în citoplasmă au funcția principală de a sintetiza următoarele proteine :

1. Proteine ​​care vor face parte din citosol.
2. Proteine ​​care vor construi elementele structurale.
3. Proteine ​​care alcătuiesc elementele mobile din citoplasmă.

Ribozomul este format din două părți, o subunitate mai mare și una mai mică; acestea părăsesc nucleul celular separat. Prin experimentare se poate induce că acestea sunt ținute împreună de sarcini, deoarece atunci când concentrația de Mg +2 este scăzută, subunitățile tind să se separe.

Lizozomi

Lizozomii sunt vezicule sferice [ cu diametrul cuprins între 0,1 și 1 μm Conțin aproximativ 50 de enzime , în general hidrolitice , în soluție acidă ; enzimele au nevoie de această soluție acidă pentru o funcționare optimă. Lizozomii mențin aceste enzime separate de restul celulei, împiedicându-le astfel să reacționeze chimic cu elementele celulare și organele.

Lizozomii își folosesc enzimele pentru a recicla diferitele organite ale celulei , cuprinzându-le, digerându-le și eliberând componentele lor în citosol. Acest proces se numește autofagie , iar celula digeră structurile proprii care nu sunt necesare. Materialul este cuprins de vezicule care provin din reticulul endoplasmatic și din aparatul Golgi, formând un autofagozom. La alăturarea lizozomului primar, acesta formează un autofagolizozom și urmează același proces ca în cazul precedent.

În endocitoză , materialele sunt colectate din exteriorul celulei și înghițite de endocitoză de către membrana plasmatică, formând un fagozom . Lizozomul se unește cu fagozom pentru a forma un fagolizozom și își toarnă conținutul în fagozom, degradând substanțele din fagozom. Odată hidrolizate, moleculele utilizabile trec în interiorul celulei pentru a intra pe căile metabolice și ceea ce nu este necesar pentru celulă este aruncat în afara celulei prin exocitoză .

De asemenea, lizozomii își aruncă enzimele din celulă (exocitoză) pentru a descompune și alte materiale. Având în vedere funcțiile sale, prezența sa este bogată în globule albe , deoarece acestea au funcția de a degrada corpurile invadatoare.

Vacuole

Vacuola este un sac de fluide înconjurat de o membrană. În celula vegetală , vacuola este una și mai mare ca dimensiune; în schimb, în ​​celula animală , acestea sunt mai multe și de dimensiuni mici. Membrana înconjurătoare se numește tonoplast. Vacuola celulelor vegetale are o soluție de săruri minerale , zaharuri , aminoacizi și uneori pigmenți precum antocianina .

Vacuola vegetală are mai multe funcții:

• Zaharurile și aminoacizii pot acționa ca depozit temporar de alimente .
• Antocianinele au o pigmentare care dă culoare petalelor .
• Ei posedă în general enzime și pot prelua funcția lizozomilor.

Funcția vacuolelor din celula animală este de a acționa ca un loc unde sunt depozitate proteinele; aceste proteine ​​sunt stocate pentru utilizare ulterioară, sau mai degrabă pentru exportul în afara celulei prin procesul de exocitoză. În acest proces, vacuolele fuzionează cu membrana și conținutul lor este mutat din celulă. Vacuola poate fi folosită și pentru procesul de endocitoză; Acest proces constă în transportul materialelor externe din celulă, care nu sunt capabile să treacă prin membrană, în interiorul celulei. ]

Vezi și: Fagocitoză și Pinocitoză .

Reticulul endoplasmatic

Reticulul endoplasmatic este un sistem complex și un set de membrane interconectate, care formează un schelet citoplasmatic. Ele formează un sistem extins de canale și țin ribozomii împreună. Forma sa poate varia, deoarece natura sa depinde de aranjarea celulelor, care pot fi comprimate sau organizate vag.

Imagine a unui nucleu , a reticulului endoplasmatic și a aparatului Golgi .
(1) Nucleu (2) Por nuclear (3) Reticul endoplasmatic rugos (RER) (4) Reticulul endoplasmatic neted (SER) (5) Ribozom în RER (6) Proteine ​​transportate (7) Veziculă (transport) (8) Aparatul Golgi (9) Partea cis a aparatului Golgi (10) Partea trans a aparatului Golgi (11) Cisterne a aparatului Golgi.

Este un ansamblu de cavități închise cu o formă foarte variabilă: plăci turtite, vezicule globulare sau tuburi cu aspect sinuos. Acestea comunică între ele și formează o rețea continuă separată de hialoplasmă prin membrana reticulului endoplasmatic. În consecință, conținutul de lichid al citoplasmei este împărțit în două părți: spațiul luminal sau cisternal conținut în reticulul endoplasmatic și spațiul citosol care cuprinde exteriorul reticulului endoplasmatic. ]

Principalele sale funcții includ:

• Circulația substanțelor care nu sunt eliberate în citoplasmă.
• Servește ca zonă pentru reacții chimice.
• Sinteza și transportul proteinelor produse de ribozomi atașați de membranele lor (numai RER).
• Glicozilarea proteinelor (numai RER).
• Producția de lipide și steroizi (numai REL).
• Oferă ca schelet structural pentru a menține forma celulei.

Reticulul endoplasmatic aspru

Când membrana este înconjurată de ribozomi, se numește reticul endoplasmatic rugos (RER). Funcția principală a RER este sinteza proteinelor și tocmai din acest motiv apare mai mult în celulele în creștere sau în celulele care secretă enzime. În mod similar, deteriorarea celulei poate duce la creșterea sintezei proteinelor și la formarea ER, prezicând că proteinele sunt necesare pentru a repara deteriorarea.

Proteinele se transformă și se deplasează într-o regiune a RER, aparatul Golgi. În aceste corpuri se sintetizează și macromolecule care nu includ proteine.

Reticul endoplasmatic neted

În absența ribozomilor, se numește reticul endoplasmatic neted (SER). Funcția sa principală este de a produce lipide celulare, în special fosfolipide și colesterol , care apoi devin parte a membranelor celulare. Restul lipidelor celulare (acizi grași și trigliceride ) sunt sintetizate în citosol; tocmai din acest motiv este mai abundent în celulele care au secreții înrudite, cum ar fi, de exemplu, o glandă sebacee . Este rar, însă, în majoritatea celulelor. ]

Aparatul Golgi

Aparatul Golgi , numit după descoperitorul său Camillo Golgi , este similar ca structură cu reticulul endoplasmatic; dar este mai compact. Este compus din saci membranari de forma discoida si este situat in apropierea nucleului celular. ]

Un dictiozom este numele dat fiecărui teanc de saci. Acestea măsoară aproximativ 1 µm în diametru și grupează aproximativ 6 cisterne, deși la eucariotele inferioare numărul lor poate ajunge la 30. În celulele eucariote, aparatul Golgi este mai mult sau mai puțin dezvoltat, în funcție de funcția pe care o îndeplinește. În fiecare caz, numărul de dictiozomi variază de la câțiva la mulți.

Diagrama sistemului endomembranar al unei celule eucariote.

Aparatul Golgi este alcătuit dintr-una sau mai multe serii de cisterne ușor curbate și aplatizate delimitate de membrane, iar acest ansamblu este cunoscut sub numele de stiva Golgi sau dictiozom. Capetele fiecărei cisterne sunt dilatate și înconjurate de vezicule care fie fuzionează cu acest comportament, fie se separă de acesta prin înmugurire. ]

Aparatul Golgi este polarizat structural și biochimic. Are două fețe distincte: fața cis , sau formațiune, și fața trans , sau maturizare. Fața cis este situată în apropierea membranelor RE. Membranele lor sunt subțiri și compoziția lor este similară cu cea a membranelor reticulului. În jurul lui se află veziculele Golgi, numite și vezicule de tranziție, care derivă din ER. Fața trans este de obicei aproape de membrana plasmatică. Membranele lor sunt mai groase și seamănă cu membrana plasmatică. Pe această față se află vezicule mai mari, veziculele secretoare. ]

Funcțiile sale sunt variate:

• Modificarea substanțelor sintetizate în RER: în aparatul Golgi se transformă substanțe din RER. Aceste transformări pot fi agregari de resturi de carbohidrați pentru a realiza structura definitivă sau pentru a fi proteolizate și astfel să dobândească conformația lor activă. De exemplu, în RER al celulelor acinare ale pancreasului se sintetizează proinsulina care, datorită transformărilor pe care le suferă în aparatul Golgi, va dobândi forma sau conformația definitivă a insulinei. Enzimele găsite în interiorul dictiozomilor sunt capabile să modifice macromoleculele prin glicozilare (adăugarea de carbohidrați) și fosforilare (adăugarea de fosfați ). Pentru a face acest lucru, aparatul Golgi transportă anumite substanțe precum nucleotidele și zaharurile în organele din citoplasmă. Proteinele sunt, de asemenea, marcate cu secvențe semnal care determină soarta lor finală, cum ar fi manoza-6-fosfat, care este adăugat la proteinele destinate lizozomilor.
• Produce glicoproteine ​​necesare în secreție prin adăugarea unui carbohidrat la proteină.
• Produce enzime secretoare, precum enzimele digestive ale pancreasului: substanțele trec prin toate sacculii aparatului Golgi și când ajung la fața trans a dictiozomului, sub formă de vezicule de secreție, sunt transportate la destinație în afara celulei, traversând citoplasma membranei prin exocitoză. Un exemplu în acest sens sunt proteoglicanii care alcătuiesc matricea extracelulară a animalelor. Aparatul Golgi este organele care sintetizează cei mai mulți carbohidrați. Enzimele Golgi se vor ocupa de acest lucru prin intermediul unui reziduu de xiloză. O altă modalitate de a eticheta o proteină poate fi prin sulfatarea de către o sulfotransferază, care obține o moleculă de sulf de la un donator numit PAPS . Acest proces are loc în GAG-urile proteoglicanilor, precum și în nucleele proteinelor. Acest nivel de sulfatare este foarte important pentru funcțiile de marcare a proteoglicanului și pentru a conferi o sarcină negativă netă proteoglicanului.
• Secretă carbohidrați precum cei folosiți pentru refacerea peretelui celular.
• Transportați și depozitați lipidele.
• formează lizozomi primari.

Diagrama unei mitocondrii. (1) membrană interioară (2) membrană exterioară (3) spațiu dintre membrane (4) matrice.

mitocondrii

Mitocondriile sunt un organel care poate fi găsit în toate celulele eucariote, deși în celulele foarte specializate acestea pot fi absente. Numărul de mitocondrii variază în funcție de tipul de celule, iar dimensiunea lor este în general între 5 μm lungime și 0,2 μm lățime.

Sunt înconjurate de o membrană dublă. Cel mai exterior este cel care controlează intrarea și ieșirea substanțelor în și din celulă și separă organele de hialoplasmă . Membrana exterioară conține proteine ​​de transport specializate care permit trecerea moleculelor din citosol în spațiul intermembranar. ]

Membranele mitocondriilor sunt formate din fosfolipide și proteine. Ambele materiale se unesc pentru a forma o rețea lipidă-proteică. Mitocondriile au diferite funcții:

• Oxidarea piruvatului la CO2m cuplată cu reducerea purtătorilor de electroni nad+ și fad (la nadh și fadh2)
• Transferul de electroni de la nadh și fadh2 la o2, cuplat cu generarea forței motrice de protoni
• Utilizarea energiei stocate în gradientul electrochimic de protoni pentru sinteza ATP de către complexul f1 f0.

Membrana interioară este pliată spre centru, dând naștere unor prelungiri numite cristae, dintre care unele se extind pe toată lungimea organelului. Funcția sa principală este să fie în primul rând zona în care au loc procesele respiratorii. Suprafața acestor cristale are granule pe lungimea lor.

Spațiul dintre ambele membrane este spațiul intermembranar. Restul mitocondriilor este matricea. Este un material semirigid care conține proteine, lipide și puțin ADN .

Matrice

Matricea constă dintr-o compoziție de material semifluid. Are o consistență de gel datorită prezenței unei concentrații mari de proteine ​​solubile în apă și este alcătuită din apă 50% și include:

• Molecule de ADN ( ADN mitocondrial ), duble și circulare, care conțin informații pentru a sintetiza un număr mare de proteine ​​mitocondriale.
• Molecule de ARN mitocondrial care formează mitoribozomii, distincte de restul ribozomilor celulari.
• Ribozomi (mitoribozomi), care sunt localizați atât liberi, cât și atașați de membrana mitocondrială interioară. Ele sunt asemănătoare cu ribozomii bacterieni.
• Ioni , calciu și fosfat , ADP , ATP , coenzima -A și un număr mare de enzime. ]

Membrana interioara

Această membrană mitocondrială are o suprafață mai mare datorită creștilor mitocondriale. Are o bogăție proteică mai mare decât alte membrane celulare. Printre lipidele sale nu există colesterol și este bogat într-un fosfolipid rar , cardiolipina. ]

Proteinele sale sunt variate, dar se disting:

• Proteinele care formează lanțul care transportă electronii la oxigenul molecular (lanțul respirator)
• Un complex enzimatic, ATP-sintaza , care catalizează sinteza ATP și este format din trei părți: O sferă de aproximativ 9 nm în diametru. Este partea catalitică a complexului și se numește factor F.
• Proteine ​​purtătoare, care permit trecerea ionilor și moleculelor prin membrana mitocondrială interioară, care este destul de impermeabilă la trecerea ionilor.

Membrană exterioară

Membrana exterioară a mitocondriilor seamănă cu alte membrane celulare, în special cu cea a reticulului endoplasmatic . Dintre componentele sale se remarcă: ]

• Proteine, care formează „canale apoase sau porine” mari, ceea ce o face foarte permeabilă , spre deosebire de ceea ce se întâmplă cu membrana mitocondrială internă.
• Enzime, cum ar fi cele care activează acizii grași pentru a fi oxidați în matrice.

Spațiu intermembranar

Compoziția sa este similară cu cea a hialoplasmei. Printre funcțiile sale se numără: ]

• oxidări respiratorii.
• Sinteza proteinelor mitocondriale. Această funcție este realizată în același mod ca și sinteza proteinelor din hialoplasmă.

Peroxizomi

Structura de bază a peroxizomului .

Peroxizomii (sau microcorpii) sunt corpuri sferice, legate de membrană , cu un diametru între 0,5 și 1,5 μm. Ele sunt formate prin înmugurire din reticulul endoplasmatic neted . Pe lângă faptul că sunt granulare , nu au nicio structură internă. Ele au o serie de enzime importante din punct de vedere metabolic , în special enzima catalaza , care cataboliză degradarea peroxidului de hidrogen . Din această cauză li se dă numele de peroxizomi. Degradarea peroxidului de hidrogen este reprezentată într-o ecuație.

$H_2 O_2 + R'H_2 ? R' + 2H_2 O$

Ei desfășoară reacții de oxidare care nu produc direct energie utilizabilă pentru restul celulei (nu generează ATP ). Purinele sunt, de asemenea, descompuse în peroxizomi , iar în plante, ele sunt implicate în fotorespirație . Peroxidul de hidrogen ( H2O2 _{) este} de asemenea sintetizat și metabolizat în peroxizom.

Bibliografie

• Clegg, CJ și D. G. Mackean (2000). Biologie avansată: principii și aplicații . Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd. ISBN  978-0-7195-7670-6 . 
• Toole, Glenn și Susan Toole (1999). Biologie pentru nivel avansat . Cheltenham: Stanley Thornes Publishers Ltd. ISBN  0-7487-3957-2 . 

Link- uri externe

• Wikționarul are definiții și alte informații despre citoplasmă .