Poznato je da se većina živih bića sastoji od vode u slobodnom ili vezanom obliku za 70 posto ili više. Odakle to toliko, gdje je lokalizirano? Ispostavilo se da svaka ćelija u svom sastavu ima do 80% vode, a samo ostatak otpada na masu suve materije.
A glavna "vodena" struktura je samo citoplazma ćelije. Ovo je složeno, heterogeno, dinamično unutrašnje okruženje, sa strukturnim karakteristikama i funkcijama koje ćemo dalje upoznati.
Protoplast
Ovaj termin se koristi za označavanje cjelokupnog unutrašnjeg sadržaja bilo koje najmanje strukture eukariota, odvojene plazma membranom od njenih ostalih "kolega". Odnosno, ovo uključuje citoplazmu - unutrašnje okruženje ćelije, organele koje se nalaze u njoj, jezgro sa nukleolima i genetski materijal.
Koje organele se nalaze unutar citoplazme? Ovo je:
- ribosomi;
- mitohondrije;
- EPS;
- Golgi aparat;
- lizozomi;
- uključenja ćelija;
- vakuole (u biljkama i gljivama);
- cell center;
- plastidi (u biljkama);
- cilije i flagele;
- mikrofilamenti;
- mikrotubule.
Jedro, odvojeno kariolemom, sa nukleolima i molekulima DNK, takođe sadrži citoplazmu ćelije. U centru je u životinjama, bliže zidu - u biljkama.
Dakle, strukturne karakteristike citoplazme će u velikoj meri zavisiti od vrste ćelije, od samog organizma, njegove pripadnosti carstvu živih bića. Općenito, zauzima sav slobodan prostor unutra i obavlja niz važnih funkcija.
Matriks, ili hijaloplazma
Struktura citoplazme ćelije sastoji se prvenstveno od njene podjele na dijelove:
- hijaloplazma - trajni tečni dio;
- organelles;
- inkluzije su strukturne varijable.
Matriks, ili hijaloplazma, je glavna unutrašnja komponenta, koja može biti u dva stanja - pepeo i gel.
Cytosol je ćelijska citoplazma koja ima tečniji agregatni karakter. Citogel je isti, ali u gušćem stanju, bogat velikim molekulima organskih tvari. Opšti hemijski sastav i fizička svojstva hijaloplazme izraženi su na sledeći način:
- bezbojna, viskozna koloidna supstanca, prilično gusta i ljigava;
- Međutim,ima jasnu diferencijaciju u smislu strukturne organizacijezbog mobilnosti, lako se može promijeniti;
- iznutra je predstavljen citoskeletom ili mikrotrabekularnom rešetkom, koju čine proteinski filamenti (mikrotubule i mikrofilamenti);
- na dijelovima ove rešetke nalaze se svi strukturni dijelovi ćelije kao cjeline, a zbog mikrotubula, Golgijevog aparata i ER, poruka se javlja između njih kroz hijaloplazmu.
Dakle, hijaloplazma je važan dio koji obezbjeđuje mnoge funkcije citoplazme u ćeliji.
Sastav citoplazme
Ako govorimo o hemijskom sastavu, tada udio vode u citoplazmi čini oko 70%. Ovo je prosječna vrijednost, jer neke biljke imaju ćelije u kojima je i do 90-95% vode. Suva tvar predstavljena sa:
- proteini;
- ugljikohidrati;
- fosfolipidi;
- holesterol i druga organska jedinjenja koja sadrže dušik;
- elektroliti (mineralne soli);
- uključci u obliku kapljica glikogena (u životinjskim ćelijama) i drugih supstanci.
Opća hemijska reakcija medijuma je alkalna ili blago alkalna. Ako uzmemo u obzir kako se nalazi citoplazma ćelije, onda treba napomenuti takvu osobinu. Dio se skuplja na rubu, u području plazmaleme, i naziva se ektoplazma. Drugi dio je orijentiran bliže kariolemi, naziva se endoplazma.
Strukturu ćelijske citoplazme određuju posebne strukture - mikrotubule i mikrofilamenti, pa ćemo ih detaljnije razmotriti.
Mikrotubule
Šupljimale izdužene čestice veličine do nekoliko mikrometara. Prečnik - od 6 do 25 nm. Zbog suviše oskudnih pokazatelja, potpuno i opsežno proučavanje ovih struktura još nije moguće, međutim, pretpostavlja se da se njihovi zidovi sastoje od proteinske supstance tubulina. Ovo jedinjenje ima lanac spiralno uvijene molekule.
Neke funkcije citoplazme u ćeliji se obavljaju upravo zbog prisustva mikrotubula. Tako, na primjer, učestvuju u izgradnji staničnih zidova gljiva i biljaka, nekih bakterija. U životinjskim ćelijama ih je mnogo manje. Takođe, ove strukture vrše kretanje organela u citoplazmi.
Mikrotubule su nestabilne, sposobne da se brzo raspadnu i ponovo formiraju, obnavljaju se s vremena na vreme.
Mikrofilamenti
Dovoljno važni elementi citoplazme. Oni su dugi filamenti aktina (globularnog proteina), koji, ispreplićući se jedni s drugima, formiraju zajedničku mrežu - citoskelet. Drugi naziv je mikrotrabekularna rešetka. Ovo je neka vrsta strukturnih karakteristika citoplazme. Zaista, zahvaljujući takvom citoskeletu sve organele se drže zajedno, mogu bezbedno da komuniciraju jedna s drugom, supstance i molekuli prolaze kroz njih, a metabolizam se odvija.
Međutim, poznato je da je citoplazma unutrašnje okruženje ćelije, koje je često sposobno da menja svoje fizičke podatke: postaje tečnije ili viskoznije, menja svoju strukturu (prelazak iz sol u gel i obrnuto). U tom smislu, mikrofilamenti su dinamičan, labilan dio, sposobni zabrzo obnoviti, promijeniti, dezintegrirati i ponovo formirati.
Plazma membrane
Za ćeliju je važno prisustvo dobro razvijenih i normalno funkcionalnih brojnih membranskih struktura, koje takođe predstavljaju svojevrsne strukturne karakteristike citoplazme. Na kraju krajeva, kroz barijere plazma membrane prenose se molekule, hranjive tvari i produkti metabolizma, plinovi za procese disanja i tako dalje. Zato većina organela ima ove strukture.
Oni su, poput mreže, locirani u citoplazmi i omeđuju unutrašnje sadržaje svojih domaćina jedan od drugog, od okoline. Štiti i štiti od neželjenih supstanci i štetnih bakterija.
Struktura većine njih je slična - fluidno-mozaični model, koji svaku plazmalemu posmatra kao biosloj lipida, kroz koji prodiru različiti proteinski molekuli.
Pošto su funkcije citoplazme u ćeliji prvenstveno transportna poruka između svih njenih dijelova, prisustvo membrana u većini organela je jedan od strukturnih dijelova hijaloplazme. U kompleksu, svi zajedno, obavljaju zajedničke zadatke kako bi osigurali život ćelije.
Ribosome
Male (do 20 nm) zaobljene strukture, koje se sastoje od dvije polovine - podjedinice. Ove polovine mogu postojati i zajedno i odvojene neko vrijeme. Osnova sastava: rRNA (ribosomalna ribonukleinska kiselina) i protein. Glavna lokalizacija ribozoma u ćeliji:
- nukleus i jezgra gdjeformiranje samih podjedinica na molekuli DNK;
- citoplazma - ribozomi se ovdje konačno formiraju u jednu strukturu, ujedinjujući polovice;
- membrane jezgra i endoplazmatskog retikuluma - ribozomi sintetiziraju protein na njima i odmah ga šalju unutar organela;
- mitohondrije i hloroplasti biljnih ćelija sintetiziraju svoje ribozome unutar tijela i koriste proizvedene proteine, odnosno u tom pogledu postoje autonomno.
Funkcije ovih struktura su sinteza i sastavljanje proteinskih makromolekula, koji se troše na vitalnu aktivnost ćelije.
Endoplazmatski retikulum i Golgijev aparat
Brojna mreža tubula, tubula i vezikula, koja formira provodni sistem unutar ćelije i smeštena u celoj citoplazmi, naziva se endoplazmatski retikulum ili retikulum. Njegova funkcija odgovara strukturi - osigurava međusobnu povezanost organela i transportuje molekule hranjivih tvari do organela.
Golgijev kompleks, odnosno aparat, obavlja funkciju akumulacije potrebnih supstanci (ugljikohidrati, masti, proteini) u sistemu posebnih šupljina. Ograničeni su od citoplazme membranama. Takođe, upravo ovaj organoid je mesto sinteze masti i ugljenih hidrata.
Peroksizomi i lizozomi
Lizozomi su male, zaobljene strukture koje podsjećaju na vezikule ispunjene tekućinom. Vrlo su brojni i raspoređeni u citoplazmi, gdje se slobodno kreću unutar ćelije. Njihov glavni zadatak je rastvaranje stranih čestica,odnosno eliminacija "neprijatelja" u obliku mrtvih dijelova ćelijskih struktura, bakterija i drugih molekula.
Tečni sadržaj je zasićen enzimima, tako da lizozomi učestvuju u razgradnji makromolekula do njihovih monomernih jedinica.
Peroksizomi su male ovalne ili okrugle organele sa jednom membranom. Napunjen tečnim sadržajem, uključujući veliki broj različitih enzima. Oni su jedan od glavnih potrošača kiseonika. Svoje funkcije obavljaju ovisno o vrsti ćelije u kojoj se nalaze. Sinteza mijelina moguća je za ovojnicu nervnih vlakana, a mogu vršiti i oksidaciju i neutralizaciju toksičnih supstanci i raznih molekula.
Mitohondrije
Ove strukture nisu uzalud nazvane energetskim (energetskim) stanicama ćelije. Uostalom, upravo u njima dolazi do formiranja glavnih nositelja energije - molekula adenozin trifosforne kiseline ili ATP-a. Po izgledu podsjećaju na pasulj. Membrana koja odvaja mitohondrije od citoplazme je dvostruka. Unutrašnja struktura je visoko presavijena kako bi se povećala površina za sintezu ATP-a. Nabori se zovu kriste, sadrže veliki broj različitih enzima koji kataliziraju procese sinteze.
Većina mitohondrija ima mišićne ćelije kod životinja i ljudi, jer im je potreban visok sadržaj i potrošnja energije.
Fenomen cikloze
Kretanje citoplazme u ćeliji naziva se cikloza. Sastoji se od nekoliko tipova:
- oscilatorno;
- rotacijski ili kružni;
- prugasti.
Svaki pokret je neophodan da bi se osigurao niz važnih funkcija citoplazme: potpuno kretanje organela unutar hijaloplazme, ujednačena izmjena hranljivih materija, gasova, energije i uklanjanje metabolita.
Cikloza se javlja u biljnim i životinjskim ćelijama, bez izuzetaka. Ako prestane, onda tijelo umire. Stoga je ovaj proces i pokazatelj vitalne aktivnosti bića.
Dakle, možemo zaključiti da je citoplazma životinjske ćelije, biljne ćelije, bilo koje eukariotske ćelije veoma dinamična, živa struktura.
Razlika između citoplazme životinjskih i biljnih ćelija
Zapravo, postoji nekoliko razlika. Generalni plan zgrade, izvršene funkcije su potpuno slične. Međutim, još uvijek postoje neka odstupanja. Tako na primjer:
- Citoplazma biljnih ćelija sadrži više mikrotubula koji učestvuju u formiranju njihovih ćelijskih zidova nego mikrofilamenata. Životinje rade suprotno.
- Uključci ćelija u citoplazmi biljaka su zrna škroba, dok su kod životinja kapljice glikogena.
- Biljnu ćeliju karakteriše prisustvo organela koje se ne nalaze kod životinja. To su plastidi, vakuola i ćelijski zid.
U ostalim aspektima, obje strukture su identične u sastavu i strukturi citoplazme. Broj određenih elementarnih veza može varirati, ali je njihovo prisustvo obavezno. Dakle, vrijednost citoplazme u ćeliji kaobiljke i životinje su podjednako sjajne.
Uloga citoplazme u ćeliji
Vrijednost citoplazme u ćeliji je velika, ako ne kažemo da je odlučujuća. Uostalom, to je osnova u kojoj se nalaze sve vitalne strukture, pa je teško precijeniti njenu ulogu. Možemo formulisati nekoliko glavnih tačaka koje otkrivaju ovo značenje.
- To je ono što ujedinjuje sve sastavne dijelove ćelije u jedan složen jedinstveni sistem koji nesmetano i kolektivno odvija procese života.
- Zahvaljujući vodi, citoplazma u ćeliji djeluje kao medij za brojne složene biohemijske interakcije i fiziološke transformacije supstanci (glikoliza, ishrana, izmjena plinova).
- Ovo je glavni "kapacitet" za postojanje svih ćelijskih organela.
- Koristeći mikrofilamente i tubule, formira citoskelet, vezujući organele i omogućavajući im da se kreću.
- U citoplazmi su koncentrisani brojni biološki katalizatori - enzimi, bez kojih ne dolazi do biohemijske reakcije.
Rezimirajući, moram reći sljedeće. Uloga citoplazme u ćeliji je praktično ključna, jer je ona osnova svih procesa, životna sredina i supstrat za reakcije.
