Ismert, hogy a legtöbb élőlény legalább 70 százalékban vízből áll szabad vagy kötött formában. Honnan jön ennyi, hol van lokalizálva? Kiderült, hogy összetételében minden egyes sejt legfeljebb 80% vizet tartalmaz, és csak a többi esik a szárazanyag tömegére.
És a fő "víz" szerkezet csak a sejt citoplazmája. Ez egy összetett, heterogén, dinamikus belső környezet, melynek szerkezeti jellemzőivel és funkcióival a továbbiakban megismerkedünk.
Protoplast
Ezt a kifejezést bármely eukarióta legkisebb szerkezet teljes belső tartalmának jelölésére használják, amelyet plazmamembrán választ el a többi "kolléga"-tól. Vagyis ide tartozik a citoplazma – a sejt belső környezete, a benne elhelyezkedő organellumok, a sejtmag a magvakkal és a genetikai anyaggal.
Milyen organellumok találhatók a citoplazmában? Ez:
- riboszómák;
- mitokondrium;
- EPS;
- Golgi-készülék;
- lizoszómák;
- sejtzárványok;
- vakuolák (növényekben és gombákban);
- cellaközpont;
- plasztiták (növényekben);
- csillók és zászlók;
- mikrofilamentumok;
- mikrotubulusok.
A kariolemmával elválasztott mag, magvakkal és DNS-molekulákkal, a sejt citoplazmáját is tartalmazza. Középen az állatokban, közelebb a falhoz - a növényekben.
Így a citoplazma szerkezeti jellemzői nagymértékben függnek a sejt típusától, magától a szervezettől, az élőlények birodalmához való tartozásától. Általánosságban elmondható, hogy az összes szabad helyet elfoglalja, és számos fontos funkciót lát el.
Matrix, vagy hialoplazma
A sejt citoplazmájának szerkezete elsősorban annak részekre osztásából áll:
- hyaloplasma - állandó folyékony rész;
- organellumok;
- a zárványok szerkezeti változók.
A mátrix vagy hialoplazma a fő belső komponens, amely kétféle állapotban lehet - hamu és gél.
A citoszol egy sejtcitoplazma, amelynek folyékonyabb aggregált jellege van. A citogél ugyanaz, de sűrűbb állapotban, gazdag szerves anyagok nagy molekuláiban. A hialoplazma általános kémiai összetételét és fizikai tulajdonságait a következőképpen fejezzük ki:
- színtelen, viszkózus kolloid anyag, elég sűrű és nyálkás;
- Aazonban egyértelmű különbséget mutat a szerkezeti felépítés tekintetébenmobilitása miatt könnyen cserélhető;
- belülről citoszkeleton vagy mikrotrabekuláris rács képviseli, amelyet fehérjeszálak (mikrotubulusok és mikrofilamentumok) alkotnak;
- e rács egyes részein található a sejt összes szerkezeti része, és a mikrotubulusok, a Golgi-készülék és az ER miatt a hialoplazmán keresztül üzenet lép fel közöttük.
Így a hialoplazma fontos része, amely a sejtben a citoplazma számos funkcióját biztosítja.
A citoplazma összetétele
Ha a kémiai összetételről beszélünk, akkor a citoplazmában a víz körülbelül 70%-át teszi ki. Ez egy átlagos érték, mert egyes növényeknek olyan sejtjei vannak, amelyekben akár 90-95% víz található. Szárazanyagot képvisel:
- fehérjék;
- szénhidrát;
- foszfolipidek;
- koleszterin és egyéb nitrogéntartalmú szerves vegyületek;
- elektrolitok (ásványi sók);
- zárványok glikogéncseppek (állati sejtekben) és egyéb anyagok formájában.
A közeg általános kémiai reakciója lúgos vagy enyhén lúgos. Ha figyelembe vesszük, hogy a sejt citoplazmája hogyan helyezkedik el, akkor meg kell jegyezni egy ilyen jellemzőt. A részt a szélén, a plazmalemma tartományában gyűjtik össze, és ektoplazmának nevezik. A másik rész a kariolemmához közelebb van, az úgynevezett endoplazma.
A sejt citoplazmájának szerkezetét speciális struktúrák - mikrotubulusok és mikrofilamentumok - határozzák meg, ezért ezeket részletesebben is megvizsgáljuk.
Mikrotubulusok
Üregeskis megnyúlt részecskék akár több mikrométer méretűek is. Átmérő - 6-25 nm. A túlságosan csekély mutatók miatt ezeknek a struktúráknak a teljes és terjedelmes vizsgálata még nem lehetséges, azonban feltételezhető, hogy faluk tubulin fehérjeanyagból áll. Ennek a vegyületnek spirálisan csavart láncú molekulája van.
A sejtben a citoplazma egyes funkcióit pontosan a mikrotubulusok jelenléte miatt végzik. Így például részt vesznek a gombák és növények, egyes baktériumok sejtfalának építésében. Az állati sejtekben sokkal kevesebb. Ezenkívül ezek a struktúrák végzik az organellumok mozgását a citoplazmában.
Maguk a mikrotubulusok instabilak, gyorsan szétesnek és újra kialakulhatnak, időnként megújulnak.
Mikrofilamentumok
A citoplazma kellően fontos elemei. Ezek hosszú aktinszálak (globuláris fehérje), amelyek egymással összefonódva közös hálózatot alkotnak - a citoszkeletont. Egy másik név a mikrotrabekuláris rács. Ez a citoplazma egyfajta szerkezeti jellemzője. Valójában egy ilyen citoszkeletonnak köszönhető, hogy minden organellum egyben van, biztonságosan kommunikálhatnak egymással, anyagok és molekulák haladnak át rajtuk, és az anyagcsere is végbemegy.
Azonban köztudott, hogy a citoplazma a sejt belső környezete, amely gyakran képes megváltoztatni fizikai adatait: folyékonyabbá vagy viszkózusabbá válik, szerkezete megváltozik (átállás szolról gélre és fordítva). Ebből a szempontból a mikrofilamentumok egy dinamikus, labilis rész, amely képesgyorsan újjáépíteni, megváltoztatni, szétszedni és újra formálni.
Plazma membránok
A jól fejlett és normálisan működő számos membránszerkezet jelenléte fontos a sejt számára, ami egyben a citoplazma egyfajta szerkezeti sajátossága is. Végül is a plazmamembrán gátakon keresztül szállítják a molekulákat, a tápanyagokat és az anyagcseretermékeket, a légzési folyamatokhoz szükséges gázokat és így tovább. Ezért van a legtöbb organellum ilyen szerkezetű.
Ők, mint egy hálózat, a citoplazmában helyezkednek el, és elhatárolják gazdáik belső tartalmát egymástól, a környezettől. Véd a nem kívánt anyagoktól és káros baktériumoktól.
A legtöbbjük szerkezete hasonló – egy folyadék-mozaik modell, amely minden plazmalemmát lipidek biorétegének tekint, amelybe különböző fehérjemolekulák hatolnak be.
Mivel a sejtben a citoplazma funkciói elsősorban szállítási üzenetek az összes része között, a membránok jelenléte a legtöbb organellumban a hialoplazma egyik szerkezeti része. Egy komplexumban, együtt, közös feladatokat látnak el, hogy biztosítsák a sejt élettartamát.
Ribosome
Kis (20 nm-ig) lekerekített szerkezetek, amelyek két félből – alegységekből állnak. Ezek a felek egy ideig együtt és külön is létezhetnek. A készítmény alapja: rRNS (riboszomális ribonukleinsav) és fehérje. A riboszómák fő lokalizációja a sejtben:
- mag és sejtmag holmaguk az alegységek kialakulása a DNS-molekulán;
- citoplazma - a riboszómák itt végül egyetlen szerkezetté alakulnak, egyesítve a feleket;
- a sejtmag és az endoplazmatikus retikulum membránjai - a riboszómák fehérjét szintetizálnak rajtuk és azonnal az organellumok belsejébe juttatják;
- a növényi sejtek mitokondriumai és kloroplasztiszai saját riboszómáikat szintetizálják a szervezetben, és felhasználják a megtermelt fehérjéket, vagyis ebből a szempontból autonóm módon léteznek.
Ezek a struktúrák funkciója a fehérje makromolekulák szintézise és összeállítása, amelyeket a sejt létfontosságú tevékenységére fordítanak.
Endoplazmatikus retikulum és Golgi-készülék
A sejten belül vezető rendszert alkotó, a citoplazmában az egész sejtben elhelyezkedő tubulusok, tubulusok és vezikulák számos hálózatát endoplazmatikus retikulumnak vagy retikulumnak nevezik. Funkciója megfelel a szerkezetnek – biztosítja az organellumok egymás közötti összekapcsolódását, és a tápanyagmolekulákat szállítja az organellumokhoz.
A Golgi-komplex, vagy készülék a szükséges anyagok (szénhidrátok, zsírok, fehérjék) speciális üregek rendszerében történő felhalmozódásának funkcióját látja el. A citoplazmából membránok korlátozzák őket. Ezenkívül ez az organoid a zsírok és szénhidrátok szintézisének helye.
Peroxiszómák és lizoszómák
A lizoszómák kicsi, lekerekített struktúrák, amelyek folyadékkal teli hólyagokra emlékeztetnek. Nagyon nagy számban vannak, és a citoplazmában vannak elosztva, ahol szabadon mozognak a sejten belül. Fő feladatuk az idegen részecskék feloldása,vagyis az "ellenségek" megszüntetése sejtszerkezetek, baktériumok és más molekulák holt részei formájában.
A folyadéktartalom enzimekkel telített, így a lizoszómák részt vesznek a makromolekulák monomer egységeikké történő lebontásában.
A peroxiszómák kis ovális vagy kerek organellumok egyetlen membránnal. Folyékony tartalommal töltve, számos különféle enzimmel. Ők az egyik fő oxigénfogyasztók. Funkcióikat a sejt típusától függően látják el, amelyben elhelyezkednek. A myelin szintézis lehetséges az idegrostok burkában, és képesek a mérgező anyagok és különböző molekulák oxidációjára és semlegesítésére is.
Mitokondriumok
Ezeket a szerkezeteket nem hiába nevezik a cella energia- (energia) állomásainak. Végül is bennük jön létre a fő energiahordozók - az adenozin-trifoszforsav vagy az ATP molekulái. Megjelenésében babra hasonlítanak. A mitokondriumokat a citoplazmától elválasztó membrán kettős. A belső szerkezet erősen hajtogatott, hogy növelje az ATP szintézis felületét. A redőket cristae-nak nevezik, nagyszámú különböző enzimet tartalmaznak a szintézis folyamatok katalizálására.
A legtöbb mitokondriumban állatok és emberek izomsejtjei vannak, mivel ezek magas tartalmat és energiafogyasztást igényelnek.
Ciklózis jelenség
A sejtben a citoplazma mozgását ciklózisnak nevezik. Több típusból áll:
- oszcilláló;
- forgó, vagy kör alakú;
- csíkozott.
Bármilyen mozgás szükséges a citoplazma számos fontos funkciójának biztosításához: az organellumok teljes mozgása a hialoplazmában, a tápanyagok, gázok, energia egyenletes cseréje és a metabolitok eltávolítása.
Ciklózis a növényi és állati sejtekben is előfordul, kivétel nélkül. Ha leáll, akkor a test meghal. Ezért ez a folyamat a lények létfontosságú tevékenységének mutatója is.
Így arra a következtetésre juthatunk, hogy egy állati sejt, növényi sejt, bármely eukarióta sejt citoplazmája egy nagyon dinamikus, élő szerkezet.
Az állati és növényi sejtek citoplazmája közötti különbség
Valójában kevés különbség van. Az épület általános terve, az ellátott funkciók teljesen hasonlóak. Azonban még mindig vannak eltérések. Tehát például:
- A növényi sejtek citoplazmája több mikrotubulust tartalmaz, amelyek részt vesznek sejtfaluk kialakításában, mint mikrofilamentumokat. Az állatok az ellenkezőjét teszik.
- A növények citoplazmájában a sejtzárványok keményítőszemcsék, míg az állatokban glikogéncseppek.
- A növényi sejtet az állatokban nem található organellumok jelenléte jellemzi. Ezek a plasztidok, a vakuólumok és a sejtfal.
Egyéb vonatkozásban mindkét szerkezet megegyezik a citoplazma összetételében és szerkezetében. Az egyes elemi linkek száma változhat, de jelenlétük kötelező. Ezért a sejtben lévő citoplazma értéke minta növények és az állatok egyformán nagyszerűek.
A citoplazma szerepe a sejtben
A sejtben a citoplazma értéke nagy, ha nem mondanám, hogy meghatározó. Hiszen ez az alapja, amelyben minden létfontosságú struktúra található, így nehéz túlbecsülni a szerepét. Több fő pontot is megfogalmazhatunk, amelyek ezt a jelentést felfedik.
- Ez egyesíti a sejt összes alkotórészét egyetlen komplex egységes rendszerré, amely zökkenőmentesen és együttesen hajtja végre az életfolyamatokat.
- A víznek köszönhetően a sejt citoplazmája számos összetett biokémiai kölcsönhatás és az anyagok fiziológiai átalakulásának (glikolízis, táplálkozás, gázcsere) közegeként működik.
- Ez a fő „kapacitás” az összes sejtorganellum létezéséhez.
- Mikrofilamentumok és tubulusok segítségével kialakítja a citoszkeletont, megköti az organellumokat és lehetővé teszi azok mozgását.
- A citoplazmában koncentrálódik számos biológiai katalizátor – enzimek, amelyek nélkül nem megy végbe biokémiai reakció.
Összefoglalva a következőket kell mondanom. A sejtben gyakorlatilag a citoplazma szerepe a kulcs, hiszen ez minden folyamat alapja, az élet környezete és a reakciók szubsztrátja.
