SITOPLAZMA: FONKSIYONLAR, PARÇALAR VE ÖZELLIKLER - BIYOLOJI - 2025

Sitoplazma sitoplazmik matris veya sitoplazmada ve hücre içi bölmelere içeren hücreler içinde bulunan bir maddedir. Sitozol, toplam hücre hacminin yarısından biraz fazlasını (yaklaşık% 55) oluşturur ve proteinlerin sentezinin ve bozulmasının meydana geldiği alandır ve gerekli metabolik reaksiyonların gerçekleşmesi için yeterli bir ortam sağlar. .

Bir prokaryotik hücrenin tüm bileşenleri sitoplazmada bulunurken, ökaryotlarda çekirdek gibi başka bölümler de vardır. Ökaryotik hücrelerde, kalan hücre hacmi (% 45) mitokondri, pürüzsüz ve pürüzlü endoplazmik retikulum, çekirdek, peroksizomlar, lizozomlar ve endozomlar gibi sitoplazmik organeller tarafından işgal edilir.

Genel özellikleri

Sitoplazma, hücrelerin içini dolduran ve iki bileşene bölünen maddedir: Sitozol veya sitoplazmik matris olarak bilinen sıvı fraksiyon ve ökaryotik soy söz konusu olduğunda, içine gömülü organeller.

Sitozol, sitoplazmanın jelatinimsi matrisidir ve iyonlar, ara metabolitler, karbonhidratlar, lipitler, proteinler ve ribonükleik asitler (RNA) gibi çok çeşitli çözünen maddelerden oluşur. Birbirine dönüştürülebilir iki fazda görünebilir: jel fazı ve sol fazı.

Esas olarak sudan oluşan sulu bir jele benzer bir koloidal matristen ve hücre iskeletine karşılık gelen, aktin, mikrotübüller ve ara filamentler dahil olmak üzere bir fibröz proteinler ağından ve ayrıca bir hücre oluşumuna katkıda bulunan bir dizi yardımcı proteinden oluşur. çerçeve.

Protein filamentlerinin oluşturduğu bu ağ, sitoplazma boyunca yayılır ve ona viskoelastik özellikler ve kontraktil bir jelin özellikleri verir.

Hücre iskeleti, hücresel mimariye destek ve istikrar sağlamaktan sorumludur. Sitoplazmadaki maddelerin taşınmasına ve fagositoz gibi hücrelerin hareketine katkıda bulunmanın yanı sıra. Aşağıdaki animasyonda bir hayvan hücresinin sitoplazmasını (sitoplazma) görebilirsiniz:

Özellikleri

Sitoplazma, hücre işlevini sürdürmek için gerekli olan enzimatik reaksiyonların gerçekleştiği bir tür moleküler çorbadır.

Hücresel solunum süreçleri ve biyosentez reaksiyonları için ideal bir taşıma ortamıdır, çünkü moleküller ortamda çözünmez ve sitoplazmada kullanıma hazır halde yüzer.

Ayrıca, kimyasal bileşimi sayesinde, sitoplazma bir tampon veya bir tampon görevi görebilir. Ayrıca organellerin askıya alınması için uygun bir ortam görevi görür ve onları - ve çekirdek içinde hapsolmuş genetik materyali - ani hareketlerden ve olası çarpışmalardan korur.

Sitoplazma, sitoplazmik akış oluşumu sayesinde besinlerin hareketine ve hücre yer değiştirmesine katkıda bulunur. Bu fenomen, sitoplazmanın hareketinden oluşur.

Sitoplazmadaki akımlar, büyük bitki hücrelerinde özellikle önemlidir ve malzeme dağıtım sürecini hızlandırmaya yardımcı olur.

Bileşenler

Sitoplazma, hücrenin içindeki boşluk

Sitoplazma, bir sitoplazmik matriks veya sitosolden ve bu jelatinimsi maddeye gömülü olan organellerden oluşur. Her biri aşağıda ayrıntılı olarak açıklanacaktır:

Cytosol

Sitozol, organellerin dışında bulunan renksiz, bazen grimsi, jelatinimsi ve yarı saydam maddedir. Sitoplazmanın çözünür kısmı olarak kabul edilir.

Bu matrisin en bol bulunan bileşeni, kemik hücrelerinde, diş minesinde ve tohumlarda hariç toplam bileşiminin% 65 ila 80'ini oluşturan sudur.

Kimyasal bileşimi ile ilgili olarak,% 20 protein moleküllerine karşılık gelir. Hücre tarafından kullanılan 46'dan fazla elemente sahiptir. Bunlardan sadece 24'ü yaşam için gerekli kabul edilir.

En önemli elementler arasında karbon, hidrojen, nitrojen, oksijen, fosfor ve sülfür bulunur.

Aynı şekilde bu matris iyon bakımından zengindir ve bunların tutulması hücrenin ozmotik basıncında bir artışa neden olur. Bu iyonlar, hücresel ortamda optimal asit-baz dengesinin korunmasına yardımcı olur.

Sitozolde bulunan iyonların çeşitliliği, incelenen hücre tipine göre değişir. Örneğin, kas ve sinir hücreleri yüksek konsantrasyonlarda potasyum ve magnezyum içerirken, kalsiyum iyonu özellikle kan hücrelerinde bol miktarda bulunur.

Membranöz organeller

Ökaryotik hücreler söz konusu olduğunda, sitoplazmik matrikste gömülü çeşitli hücre altı bölmeler vardır. Bunlar membranöz ve ayrı organellere ayrılabilir.

Endoplazmik retikulum ve Golgi aparatı birinci gruba aittir, her ikisi de birbirine bağlı çuval şeklindeki zar sistemleridir. Bu nedenle yapısının sınırını belirlemek zordur. Dahası, bu bölmeler plazma membranı ile uzaysal ve zamansal süreklilik sunar.

Endoplazmik retikulum, ribozomların varlığına veya yokluğuna bağlı olarak düz veya pürüzlü olarak ayrılır. Pürüzsüz, küçük moleküllerin metabolizmasından sorumludur, detoksifikasyon mekanizmalarına ve lipit ve steroidlerin sentezine sahiptir.

Bunun aksine, kaba endoplazmik retikulum, zarına sabitlenmiş ribozomlara sahiptir ve esas olarak hücre tarafından atılacak proteinlerin sentezinden sorumludur.

Golgi aygıtı, bir dizi disk şeklindeki kesedir ve zar ve protein sentezine katılır. Ek olarak, glikosilasyon dahil proteinlerde ve lipidlerde modifikasyonlar gerçekleştirmek için gerekli enzimatik mekanizmaya sahiptir. Aynı zamanda lizozomların ve peroksizomların depolanmasına ve dağıtımına da katılır.

Gizli organeller

İkinci grup, ayrık hücre içi organellerden oluşur ve sınırları zarların varlığı ile açıkça gözlemlenir.

Diğer organellerden yapısal ve fiziksel açıdan izole edilirler, ancak diğer bölmelerle etkileşimler olabilir, örneğin mitokondri membranöz organellerle etkileşime girebilir.

Bu grupta mitokondri, sitrik asit döngüsü, elektron taşıma zinciri, ATP sentezi ve yağ asidi b-oksidasyonu gibi temel metabolik yolları gerçekleştirmek için gerekli enzimlere sahip organeller bulunur.

Lizozomlar ayrıca ayrı organellerdir ve proteinlerin yeniden emilmesine, bakterileri yok etmesine ve sitoplazmik organellerin bozulmasına yardımcı olan hidrolitik enzimlerin depolanmasından sorumludur.

Mikro cisimler (peroksizomlar) oksidatif reaksiyonlara katılır. Bu yapılar, toksik bir metabolizma olan hidrojen peroksidi hücreye zararsız maddelere dönüştürmeye yardımcı olan katalaz enzimine sahiptir: su ve oksijen. Bu vücutlarda yağ asitlerinin b-oksidasyonu meydana gelir.

Bitkiler söz konusu olduğunda, plasto adı verilen başka organeller de vardır. Bunlar bitki hücresinde düzinelerce işlevi yerine getirir ve en önemlileri fotosentezin meydana geldiği kloroplastlardır.

Membran olmayan organeller

Hücre ayrıca biyolojik zarlarla sınırlanmamış yapılara sahiptir. Bunlar, hücre iskeletinin mikrotübülleri, ara filamentleri ve aktin mikrofilamanlarını içeren bileşenlerini içerir.

Aktin filamentleri, küresel moleküllerden oluşur ve esnek zincirlerdir, ara filamentler ise daha dirençlidir ve farklı proteinlerden oluşur. Bu proteinler, gerilme mukavemeti sağlamaktan sorumludur ve hücreye kuvvet verir.

Centrioles, silindir şeklinde yapısal bir ikilidir ve aynı zamanda zar içermeyen organellerdir. Sentrozomlarda veya organize mikrotübül merkezlerinde bulunurlar. Bu yapılar, kirpiklerin bazal gövdelerini oluşturur.

Son olarak, çeviri sürecine (protein sentezi) katılan ribozomlar, proteinlerden oluşan yapılar ve ribozomal RNA vardır. Sitozolde serbest olabilirler veya kaba endoplazmik retikuluma bağlanabilirler.

Bununla birlikte, birçok yazar ribozomların kendilerinin organel olarak sınıflandırılması gerektiğini düşünmemektedir.

inklüzyonlar

Kapanımlar, organellere karşılık gelmeyen ve çoğu durumda lipid membranlarla çevrili olmayan sitoplazmanın bileşenleridir.

Bu kategori, pigment granülleri, kristaller, yağlar, glikojen ve bazı atık maddeler gibi çok sayıda heterojen yapı içerir.

Bu cisimler, dahil edilen maddeden makromoleküllerin sentezine katılan enzimlerle kendilerini çevreleyebilirler. Örneğin, glikojen bazen glikojen sentez veya glikojen fosforilaz gibi enzimlerle çevrelenebilir.

Kapanımlar, karaciğer hücrelerinde ve kas hücrelerinde yaygındır. Aynı şekilde saç ve cilt kapanımları da bu yapıların karakteristik rengini veren pigment granüllerine sahiptir.

Sitoplazma özellikleri

Bu bir kolloid

Kimyasal olarak sitoplazma bir kolloiddir, bu nedenle aynı anda bir çözelti ve bir süspansiyon özelliklerine sahiptir. Tuzlar ve glikoz gibi düşük moleküler ağırlıklı moleküllerin yanı sıra proteinler gibi daha büyük kütle moleküllerinden oluşur.

Bir koloidal sistem, sıvı bir ortamda dağılmış 1 / 1.000.000 ila 1 / 10.000 arasında bir çapa sahip parçacıkların bir karışımı olarak tanımlanabilir. Hem sitoplazmayı hem de nükleoplazmayı içeren tüm hücresel protoplazma, koloidal bir çözümdür, çünkü dağılmış proteinler bu sistemlerin tüm özelliklerini sergiler.

Proteinler, çözelti içinde yüklü iyonlar gibi davrandıkları ve yüklerine göre etkileştikleri ve ikinci olarak su moleküllerini çekebildikleri için kararlı koloidal sistemler oluşturabilirler. Tüm kolloidler gibi, hücrelere stabilite veren bu süspansiyon durumunu koruma özelliğine sahiptir.

Sitoplazmanın görünümü bulanıktır çünkü onu oluşturan moleküller büyüktür ve ışığı kırar, bu fenomen Tyndall etkisi olarak adlandırılır.

Öte yandan, partiküllerin Brownian hareketi, hücre sitoplazmasındaki enzimatik reaksiyonları kolaylaştırarak partiküllerin buluşmasını arttırır.

Tiksotropik özellikler

Sitoplazma, bazı Newtonian olmayan sıvılar ve psödoplastikler gibi tiksotropik özellikler sergiler. Tiksotropi, zaman içinde viskozitede meydana gelen değişiklikleri ifade eder: sıvı strese maruz kaldığında viskozitesi düşer.

Tiksotropik maddeler, dinlenme durumunda stabilite gösterirler ve rahatsız edildiklerinde akışkanlık kazanırlar. Günlük ortamda domates sosu ve yoğurt gibi bu tür malzemelerle temas halindeyiz.

Sitoplazma bir hidrojel gibi davranır

Bir hidrojel, gözenekli olabilen veya olmayabilen ve büyük miktarlarda suyu emme özelliğine sahip doğal veya sentetik bir maddedir. Genişleyebilirliği ortamın ozmolaritesi, iyonik kuvvet ve sıcaklık gibi faktörlere bağlıdır.

Sitoplazma, önemli miktarda su emebildiğinden ve hacmi dışa tepki olarak değiştiğinden, bir hidrojel özelliklerine sahiptir. Bu özellikler, memelilerin sitoplazmasında doğrulanmıştır.

Siklosis hareketleri

Sitoplazmik matris, sitoplazmik bir akım veya akış oluşturan hareketler yapabilir. Bu hareket genellikle sitozolün daha sıvı fazında görülür ve diğerleri arasında pinozomlar, fagozomlar, lizozomlar, mitokondri, sentrioller gibi hücresel bölmelerin yer değiştirmesinin nedenidir.

Bu fenomen çoğu hayvan ve bitki hücresinde gözlemlenmiştir. Protozoanın, lökositlerin, epitel hücrelerinin ve diğer yapıların amipoid hareketleri sitoplazmadaki siklosisin hareketine bağlıdır.

Sitozol fazları

Bu matrisin viskozitesi, hücredeki molekül konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak değişir. Koloidal yapısı sayesinde, sitoplazmada iki faz veya durum ayırt edilebilir: sol fazı ve jel fazı. Birincisi bir sıvıya benzer, ikincisi ise daha yüksek makromolekül konsantrasyonu sayesinde katıya benzer.

Örneğin, bir jelatinin hazırlanmasında her iki durumu da ayırt edebiliriz. Sol fazda parçacıklar suda serbestçe hareket edebilir, ancak çözelti soğutulduğunda sertleşir ve bir tür yarı katı jel haline gelir.

Jel halinde moleküller, HH, CH veya CN dahil olmak üzere farklı kimyasal bağ türleri ile bir arada tutulabilir. Çözeltiye ısı uygulandığı anda güneş evresine dönecektir.

Doğal koşullar altında, bu matristeki faz dönüşümü hücresel ortamdaki çeşitli fizyolojik, mekanik ve biyokimyasal faktörlere bağlıdır.

Referanslar

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. ve Walter, P. (2008). Hücrenin moleküler biyolojisi. Garland Bilimi.
2. Campbell, NA ve Reece, JB (2007). Biyoloji . Panamerican Medical Ed.
3. Fels, J., Orlov, SN ve Grygorczyk, R. (2009). Memeli Sitoplazmasının Hidrojel Doğası, Osmosensing ve Hücre Dışı pH Algılamaya Katkıda Bulunur. Biophysical Journal, 96 (10), 4276-4285.
4. Luby-Phelps, K., Taylor, DL ve Lanni, F. (1986). Sitoplazmanın yapısını araştırmak. Hücre Biyolojisi Dergisi, 102 (6), 2015-2022.
5. Ross, MH ve Pawlina, W. (2007). Histoloji. Hücresel ve Moleküler Biyoloji ile Metin ve Renk Atlası, 5aed. Panamerican Medical Ed.
6. Tortora, GJ, Funke, BR ve Case, CL (2007). Mikrobiyolojiye giriş. Panamerican Medical Ed.