وظائف السيتوبلازم ، الأجزاء والخصائص

ال حشوة هي المادة الموجودة داخل الخلايا ، والتي تشمل المصفوفة السيتوبلازمية (أو السيتوسول) والمقصورات دون الخلوية. يشكل السيتوسول أكثر من النصف بقليل (حوالي 55 ٪) من الحجم الكلي للخلية وهو المنطقة التي يحدث فيها تخليق البروتينات وتدهورها ، مما يوفر وسيلة كافية لتنفيذ التفاعلات الأيضية اللازمة.

جميع مكونات الخلية بدائية النواة موجودة في السيتوبلازم ، بينما في حقيقيات النوى هناك انقسامات أخرى ، مثل النواة. في الخلايا حقيقية النواة ، يشغل حجم الخلية المتبقي (45 ٪) عضيات السيتوبلازم ، مثل الميتوكوندريا ، الشبكة الإندوبلازمية الملساء والخشنة ، النواة ، البيروكسيسومات ، الليزوزومات والاندوسومات..

مؤشر

• 1 الخصائص العامة
• 2 مكونات
  • 2.1 سيتوسول
  • 2.2 العضيات الغشائية
  • 2.3 عضيات منفصلة
  • 2.4 عضيات غير غشائية
  • 2.5 الادراج
• 3 خصائص السيتوبلازم
  • 3.1 إنه غرواني
  • 3.2 خصائص متغيرة الانسيابية
  • 3.3 السيتوبلازم يتصرف مثل هيدروجيل
  • 3.4 حركة دوري
• 4 مراحل السيتوسول
• 5 وظائف
• 6 المراجع

الخصائص العامة

السيتوبلازم هو المادة التي تملأ الأجزاء الداخلية للخلايا وتنقسم إلى مكونين: الجزء السائل المعروف باسم السيتوسول أو المصفوفة السيتوبلازمية والعضيات المتضمنة فيها - في حالة سلالة حقيقيات النواة.

السيتوسول هو المصفوفة الهلامية للسيتوبلازم ويتكون من مجموعة هائلة من المحاليل ، مثل الأيونات والأيضات الوسيطة والكربوهيدرات والدهون والدهون والبروتينات والأحماض النووية. يمكن أن يحدث على مرحلتين قابلتين للتحويل: مرحلة الجل وطور الشمس.

وهو يتكون من مصفوفة غروانية تشبه الهلام المائي المكون من الماء - بشكل أساسي - وشبكة من البروتينات الليفية المقابلة للهيكل الخلوي ، بما في ذلك الأكتين والأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة ، فضلاً عن سلسلة من البروتينات التبعية التي تساهم في تكوين الإطار.

تنتشر هذه الشبكة المكونة من خيوط البروتين في جميع أنحاء السيتوبلازم ، مما يمنحه خصائص اللزوجة المرنة وخصائص الجل المقلص.

الهيكل الخلوي مسؤول عن توفير الدعم والاستقرار للهندسة الخلوية. بالإضافة إلى المشاركة في نقل المواد في السيتوبلازم والمساهمة في حركة الخلايا ، كما في البلعمة.

المكونات

يتكون السيتوبلازم من مصفوفة السيتوبلازم أو السيتوسول ومن العضيات الموجودة في هذه المادة الهلامية. بعد ذلك ، سيتم وصف كل واحدة بعمق:

العصارة الخلوية

السيتوسول هو مادة عديمة اللون ، رمادية في بعض الأحيان ، هلامية وشفافة موجودة على السطح الخارجي للعضيات. يعتبر الجزء القابل للذوبان من السيتوبلازم.

المكون الأكثر وفرة في هذه المصفوفة هو الماء ، والذي يتكون من 65 إلى 80 ٪ من تركيبته الكلية ، باستثناء خلايا العظام ، مينا الأسنان والبذور.

فيما يتعلق بتركيبته الكيميائية ، 20 ٪ يتوافق مع جزيئات البروتين. لديها أكثر من 46 عنصرًا تستخدمها الخلية. من هذه ، 24 فقط تعتبر ضرورية للحياة.

من بين أبرز العناصر يمكن ذكر الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والكبريت.

بنفس الطريقة ، هذه المصفوفة غنية بالأيونات ويؤدي الاحتفاظ بها إلى زيادة في الضغط الاسموزي للخلية. تساعد هذه الأيونات في الحفاظ على توازن مثالي للحمض في البيئة الخلوية.

يختلف تنوع الأيونات الموجودة في العصارة الخلوية باختلاف نوع الخلية المدروسة. على سبيل المثال ، تحتوي الخلايا العضلية والعصبية على تركيزات عالية من البوتاسيوم والمغنيسيوم ، في حين أن أيونات الكالسيوم وفيرة بشكل خاص في خلايا الدم..

عضيات غشائية

في حالة الخلايا حقيقية النواة ، هناك مجموعة متنوعة من المقصورات تحت الخلوية المدمجة في المصفوفة السيتوبلازمية. يمكن تقسيمها إلى عضيات غشائية ومنفصلة.

تنتمي الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي إلى المجموعة الأولى ، وكلاهما من أنظمة الأغشية على شكل أكياس مترابطة. لهذا السبب ، من الصعب تحديد حد بنيتها. بالإضافة إلى ذلك ، هذه المقصورات تقدم الاستمرارية المكانية والزمانية مع غشاء البلازما.

تنقسم الشبكة الإندوبلازمية إلى ناعمة أو خشنة ، وهذا يتوقف على وجود أو عدم وجود الريبوسومات. السلس هو المسؤول عن استقلاب الجزيئات الصغيرة ، لديه آليات لإزالة السموم وتوليف الدهون والمنشطات.

في المقابل ، تحتوي الشبكة الإندوبلازمية الخشنة على ريبوسومات مثبتة على غشاءها وهي مسؤولة بشكل أساسي عن تخليق البروتينات التي ستفرزها الخلية.

جهاز Golgi عبارة عن مجموعة من الأقراص على شكل أقراص وتشارك في تخليق الأغشية والبروتينات. بالإضافة إلى ذلك ، لديها الآلية الأنزيمية اللازمة لإجراء تغييرات في البروتينات والدهون ، بما في ذلك الجليكوزيل. وتشارك أيضًا في تخزين وتوزيع الليزوزومات والبيروكسيسومات.

عضيات منفصلة

المجموعة الثانية تتكون من عضيات داخل الخلايا منفصلة عن بعضها وتُلاحظ حدودها بوضوح بوجود أغشية.

يتم عزلها عن العضيات الأخرى من الناحية الهيكلية والمادية ، على الرغم من أنه قد يكون هناك تفاعلات مع مقصورات أخرى ، على سبيل المثال ، قد تتفاعل الميتوكوندريا مع العضيات الغشائية.

في هذه المجموعة هي الميتوكوندريا ، العضيات التي تمتلك الإنزيمات اللازمة لتنفيذ مسارات التمثيل الغذائي الأساسية ، مثل دورة حامض الستريك وسلسلة نقل الإلكترون وتوليف ATP والحمض الدهني للأكسدة ب.

الليزوزومات هي أيضا عضيات منفصلة وهي مسؤولة عن تخزين الإنزيمات المائية التي تساعد على إعادة امتصاص البروتينات وتدمير البكتيريا وتدهور العضيات السيتوبلازمية.

تشارك الميكروبات (البيروكسيسومات) في تفاعلات الأكسدة. تمتلك هذه الهياكل إنزيم الكاتلاز الذي يساعد على تحويل بيروكسيد الهيدروجين - وهو عملية أيضية سامة - إلى مواد غير ضارة بالخلية: الماء والأكسجين. ب- أكسدة الأحماض الدهنية تحدث في هذه الهيئات.

في حالة النباتات ، هناك عضيات أخرى تسمى البلاستيدات. هذه تنفذ العشرات من الوظائف في الخلية النباتية وأبرزها البلاستيدات الخضراء ، حيث يحدث التمثيل الضوئي.

عضيات غير غشائية

تحتوي الخلية أيضًا على هياكل لا تحدها أغشية بيولوجية. وتشمل هذه العناصر الهيكلية الخلوية التي تشمل الأنابيب المجهرية ، وخيوط متقطعة ، والألياف الدقيقة الأكتينية..

تتكون خيوط الأكتين من جزيئات كروية وسلاسل مرنة ، في حين أن خيوط الوسيط أكثر مقاومة وتتكون من بروتينات مختلفة. هذه البروتينات مسؤولة عن توفير مقاومة للجر وتمنح القوة للخلية.

الوحدات المركزية عبارة عن الثنائي الهيكلي في شكل أسطوانة وهي أيضًا عضيات غير غشائية. تقع في المراكز المركزية أو المراكز المنظمة للأنابيب الدقيقة. هذه الهياكل تؤدي إلى الهيئات القاعدية للأهداب.

أخيرًا ، توجد الريبوزومات ، الهياكل التي يتكون منها البروتينات والريبوسوم RNA والتي تشارك في عملية الترجمة (تخليق البروتين). يمكن أن تكون خالية في العصارة الخلوية أو تكون مثبتة على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.

ومع ذلك ، فإن العديد من المؤلفين لا يعتبرون أن الريبوسومات يجب أن تصنف على أنها عضيات بنفسها..

شوائب

الادراج هي مكونات السيتوبلازم التي لا تتوافق مع العضيات وفي معظم الحالات لا تكون محاطة بأغشية الدهون.

تشمل هذه الفئة عددًا كبيرًا من الهياكل غير المتجانسة ، مثل حبيبات الأصباغ والبلورات والدهون والجليكوجين وبعض النفايات..

يمكن أن تكون هذه الأجسام محاطة بالأنزيمات التي تشارك في تخليق الجزيئات الكبيرة من المادة الموجودة في التضمين. على سبيل المثال ، في بعض الأحيان يمكن أن يحيط الجليكوجين بأنزيمات مثل سينزيس الجليكوجين أو فسفوريلاز الجليكوجين.

الادراج شائعة في خلايا الكبد والخلايا العضلية. بالطريقة نفسها ، تحتوي شوائب الشعر والجلد على حبيبات من الأصباغ تمنحهم اللون المميز لهذه البنى..

خصائص السيتوبلازم

إنه غرواني

كيميائيا ، السيتوبلازم غرواني ، لذلك لديه خصائص الحل وتعليق في وقت واحد. يتكون من جزيئات ذات وزن جزيئي منخفض مثل الأملاح والجلوكوز وأيضًا جزيئات ذات كتلة أكبر مثل البروتينات.

يمكن تعريف النظام الغروي على أنه خليط من الجزيئات التي يتراوح قطرها بين 1،000،000 و 1/10000 موزعة في وسط سائل. جميع البروتوبلازم الخلوي ، الذي يشمل كلا من السيتوبلازم والنيوكليوبلازم ، هو محلول غرواني ، لأن البروتينات المشتتة تظهر جميع خصائص هذه الأنظمة.

تكون البروتينات قادرة على تكوين أنظمة غروانية مستقرة ، حيث إنها تتصرف كأيونات مشحونة في المحلول وتتفاعل وفقًا لشحناتها والثانية ، فهي قادرة على جذب جزيئات الماء. مثل أي مادة غروانية ، لها خاصية الحفاظ على حالة التعليق هذه ، والتي تعطي الاستقرار للخلايا.

يكون ظهور السيتوبلازم غائمًا لأن الجزيئات التي يتكون منها تكون كبيرة وينكسر الضوء ، وتسمى هذه الظاهرة باسم تأثير تيندال.

من ناحية أخرى ، فإن الحركة البراونية للجسيمات تزيد من تقابل الجزيئات ، مفضلة التفاعلات الأنزيمية في السيتوبلازم الخلوي.

خصائص متغيرة الانسيابية

يعرض السيتوبلازم خواص متغيرة الانسيابية ، وكذلك بعض السوائل غير النيوتونية والمواد الكاذبة. تشير المتغيرة الانسيابية إلى التغيرات في اللزوجة بمرور الوقت: عندما يتعرض السائل لجهد ما ، تتناقص اللزوجة نفسها.

المواد المتغيرة الانسيابية لها استقرار في حالة الراحة ، وعندما تزعجها ، تكتسب سيولة. في البيئة اليومية ، نحن على اتصال بهذا النوع من المواد ، مثل صلصة الطماطم واللبن.

السيتوبلازم يتصرف مثل هيدروجيل

هيدروجيل هو مادة طبيعية أو تركيبية يمكن أن تكون مسامية أو لا ، ولديها القدرة على امتصاص كميات كبيرة من الماء. تعتمد قدرة الامتداد على عوامل مثل الأسمولية المتوسطة والقوة الأيونية ودرجة الحرارة.

يتميز السيتوبلازم بخاصية الهيدروجيل ، حيث يمكنه امتصاص كميات كبيرة من الماء ويختلف الحجم استجابةً للخارج. وقد تم تأكيد هذه الخصائص في السيتوبلازم من الثدييات.

حركات دورات

المصفوفة السيتوبلازمية قادرة على صنع حركات تخلق تدفقًا حاليًا أو سيتوبلازميًا. عادةً ما تتم ملاحظة هذه الحركة في المرحلة الأكثر سيولة من السيتوسول وهي السبب في نزوح الأجزاء الخلوية مثل pinosomes ، phagosomes ، lysosomes ، mitochondria ، centrioles ، وغيرها..

وقد لوحظت هذه الظاهرة في معظم الخلايا الحيوانية والنباتية. تعتمد حركات الأميبويد من البروتوزوا وخلايا الكريات البيض والخلايا الظهارية وغيرها من الهياكل على حركة الخلايا الخلوية في السيتوبلازم.

مراحل السيتوسول

تختلف لزوجة هذه المصفوفة اعتمادًا على تركيز الجزيئات في الخلية. بفضل طبيعته الغروية ، يمكن تمييز مرحلتين أو حالات في السيتوبلازم: مرحلة الشمس ومرحلة الهلام. الأول يشبه السائل ، في حين أن الثاني يشبه الصلبة بفضل التركيز العالي للجزيئات الكبيرة.

على سبيل المثال ، في تحضير الجيلاتين ، يمكننا تمييز كلتا الحالتين. في طور الشمس ، يمكن للجزيئات أن تتحرك بحرية في الماء ، ولكن عندما يتم تبريد المحلول يصبح أكثر صلابة ويصبح نوعًا من الجل شبه الصلب.

في حالة الهلام ، تكون الجزيئات قادرة على التماسك بواسطة أنواع مختلفة من الروابط الكيميائية ، بما في ذلك H-H أو C-H أو C-N. في الوقت الذي يتم فيه تطبيق الحرارة على المحلول ، سيعود إلى مرحلة الشمس.

في ظل الظروف الطبيعية ، يعتمد انعكاس المراحل في هذه المصفوفة على مجموعة متنوعة من العوامل الفسيولوجية والميكانيكية والبيوكيميائية في البيئة الخلوية.

وظائف

السيتوبلازم هو نوع من الحساء الجزيئي حيث تحدث التفاعلات الأنزيمية الضرورية للحفاظ على الوظيفة الخلوية.

إنها وسيلة مثالية لنقل عمليات التنفس الخلوي ولتفاعلات التخليق الحيوي ، حيث إن الجزيئات لا تذوب في الوسط وتطفو في السيتوبلازم ، جاهزة للاستخدام.

بالإضافة إلى ذلك ، بفضل تركيبته الكيميائية ، يمكن أن يعمل السيتوبلازم كحاجز مؤقت أو عازلة. كما أنه بمثابة وسيلة مناسبة لتعليق العضيات ، وحمايتها - والمواد الوراثية المحصورة في النواة - من الحركات المفاجئة والاصطدامات المحتملة.

يساهم السيتوبلازم في حركة المواد الغذائية وتهجير الخلايا ، وذلك بفضل توليد تدفق السيتوبلازم. هذه الظاهرة تتكون من حركة السيتوبلازم.  

تيارات السيتوبلازم مهمة بشكل خاص في الخلايا النباتية الكبيرة وتساعد في تسريع عملية توزيع المواد.

مراجع

1. Alberts، B.، Johnson، A.، Lewis، J.، Raff، M.، Roberts، K.، & Walter، P. (2008). البيولوجيا الجزيئية للخلية. علوم الطوق.
2. كامبل ، ن. أ. ، وريس ، ج. ب. (2007). علم الاحياء. Ed. Panamericana Medical.
3. Fels، J.، Orlov، S. N.، & Grygorczyk، R. (2009). الطبيعة الهيدروجينية لسيتوبلازم الثدييات تسهم في تحسس الأس الهيدروجيني والاستشعار عن درجة الحموضة خارج الخلية. مجلة الفيزياء الحيوية, 96(10) ، 4276-4285.
4. Luby-Phelps، K.، Taylor، D.L. & & Lanni، F. (1986). التحقيق في بنية السيتوبلازم. مجلة بيولوجيا الخلية, 102(6) ، 2015-2022.
5. روس ، م. ، وبولينا ، دبليو (2007). الأنسجة. النص واللون أطلس مع البيولوجيا الخلوية والجزيئية ، 5aed. Ed. Panamericana Medical.
6. تورتورا ، ج. ج. ، فونك ، ب. ر. ، وكيس ، س. ل. (2007). مقدمة في علم الأحياء المجهرية. Ed. Panamericana Medical.