Je známo, že většina živých bytostí se ze 70 procent nebo více skládá z vody ve volné nebo vázané formě. Odkud se tolik bere, kde je lokalizováno? Ukazuje se, že každá buňka ve svém složení má až 80 % vody a pouze zbytek připadá na hmotnost sušiny.
A hlavní "vodní" strukturou je právě cytoplazma buňky. Jedná se o komplexní, heterogenní, dynamické vnitřní prostředí, s jehož strukturálními rysy a funkcemi se dále seznámíme.
Protoplast
Tento termín se používá k označení celého vnitřního obsahu jakékoli eukaryotické nejmenší struktury, oddělené plazmatickou membránou od jejích ostatních „kolegů“. To znamená, že sem patří cytoplazma - vnitřní prostředí buňky, organely v ní umístěné, jádro s jadérky a genetický materiál.
Jaké organely se nacházejí uvnitř cytoplazmy? Toto je:
- ribozomy;
- mitochondrie;
- EPS;
- Golgiho aparát;
- lysozomy;
- cell inclusions;
- vakuoly (u rostlin a hub);
- cell centrum;
- plastidy (v rostlinách);
- cilia a bičíky;
- mikrofilamenta;
- mikrotubuly.
Jádro, oddělené karyolemou, s jadérky a molekulami DNA, obsahuje také cytoplazmu buňky. Uprostřed je to ve zvířatech, blíže ke zdi - v rostlinách.
Strukturální rysy cytoplazmy budou tedy do značné míry záviset na typu buňky, na organismu samotném, jeho příslušnosti ke říši živých bytostí. Obecně zabírá veškerý volný prostor uvnitř a plní řadu důležitých funkcí.
Matrix neboli hyaloplazma
Struktura cytoplazmy buňky sestává především z jejího rozdělení na části:
- hyaloplazma - trvalá tekutá část;
- organely;
- zahrnutí jsou strukturní proměnné.
Matrix neboli hyaloplazma je hlavní vnitřní složkou, která může být ve dvou stavech – popel a gel.
Cytosol je buněčná cytoplazma, která má tekutější agregátní charakter. Cytogel je stejný, ale v hustším stavu, bohatý na velké molekuly organických látek. Obecné chemické složení a fyzikální vlastnosti hyaloplazmy jsou vyjádřeny následovně:
- bezbarvá, viskózní koloidní látka, poměrně hustá a slizká;
- má však jasnou diferenciaci z hlediska strukturální organizacedíky mobilitě jej lze snadno změnit;
- zevnitř je reprezentován cytoskeletem neboli mikrotrabekulární mřížkou, která je tvořena proteinovými filamenty (mikrotubuly a mikrofilamenty);
- na částech této mřížky jsou umístěny všechny strukturální části buňky jako celku a díky mikrotubulům, Golgiho aparátu a ER mezi nimi dochází prostřednictvím hyaloplazmy ke zprávě.
Hyaloplazma je tedy důležitou součástí, která zajišťuje mnoho funkcí cytoplazmy v buňce.
Složení cytoplazmy
Pokud mluvíme o chemickém složení, pak podíl vody v cytoplazmě tvoří asi 70 %. To je průměrná hodnota, protože některé rostliny mají buňky, ve kterých je až 90-95% vody. Sušina reprezentovaná:
- proteiny;
- sacharidy;
- fosfolipidy;
- cholesterol a další organické sloučeniny obsahující dusík;
- elektrolyty (minerální soli);
- inkluze ve formě kapiček glykogenu (v živočišných buňkách) a dalších látek.
Obecná chemická reakce média je zásaditá nebo mírně zásaditá. Pokud vezmeme v úvahu, jak se nachází cytoplazma buňky, pak je třeba takový rys zaznamenat. Část se shromažďuje na okraji, v oblasti plazmalemy, a nazývá se ektoplazma. Druhá část je orientována blíže ke karyolemě, nazývá se endoplazma.
Struktura buněčné cytoplazmy je určena speciálními strukturami - mikrotubuly a mikrofilamenty, proto je budeme uvažovat podrobněji.
Mikrotubuly
Dutémalé podlouhlé částice o velikosti až několika mikrometrů. Průměr - od 6 do 25 nm. Vzhledem k příliš skromným indikátorům není dosud možné úplné a rozsáhlé studium těchto struktur, předpokládá se však, že jejich stěny sestávají z bílkovinné látky tubulin. Tato sloučenina má spirálovitě stočenou molekulu.
Některé funkce cytoplazmy v buňce jsou vykonávány právě díky přítomnosti mikrotubulů. Takže se například podílejí na stavbě buněčných stěn hub a rostlin, některých bakterií. V živočišných buňkách je jich mnohem méně. Jsou to také tyto struktury, které provádějí pohyb organel v cytoplazmě.
Samotné mikrotubuly jsou nestabilní, schopné se rychle rozpadat a znovu se tvořit, čas od času se obnovují.
Mikrofilamenta
Dostatečně důležité prvky cytoplazmy. Jsou to dlouhá vlákna aktinu (globulárního proteinu), která se vzájemně proplétají a vytvářejí společnou síť - cytoskelet. Dalším názvem je mikrotrabekulární mřížka. Jedná se o druh strukturálních rysů cytoplazmy. Právě díky takovému cytoskeletu totiž všechny organely drží pohromadě, mohou spolu bezpečně komunikovat, procházejí jimi látky a molekuly a probíhá metabolismus.
Je však známo, že cytoplazma je vnitřním prostředím buňky, které je často schopné měnit své fyzikální údaje: stává se tekutějším nebo viskóznějším, mění svou strukturu (přechod ze solu na gel a naopak). V tomto ohledu jsou mikrofilamenty dynamická, labilní část, schopnárychle znovu postavit, změnit, rozpadnout a znovu vytvořit.
Plazmové membrány
Přítomnost dobře vyvinutých a normálně fungujících četných membránových struktur je pro buňku důležitá, což také tvoří jakési strukturální rysy cytoplazmy. Koneckonců, právě přes bariéry plazmatické membrány jsou transportovány molekuly, živiny a metabolické produkty, plyny pro dýchací procesy a tak dále. To je důvod, proč má většina organel tyto struktury.
Jako síť jsou umístěny v cytoplazmě a vymezují vnitřní obsah svých hostitelů od sebe navzájem, od prostředí. Chraňte a chraňte před nežádoucími látkami a škodlivými bakteriemi.
Struktura většiny z nich je podobná - model fluidní mozaiky, který považuje každé plazmalema za biovrstvu lipidů, prostoupenou různými molekulami proteinů.
Protože funkce cytoplazmy v buňce jsou primárně přenosovou zprávou mezi všemi jejími částmi, je přítomnost membrán ve většině organel jednou ze strukturálních částí hyaloplazmy. V komplexu, všichni společně, provádějí společné úkoly, aby zajistili život buňky.
Ribosome
Malé (do 20 nm) zaoblené struktury, skládající se ze dvou polovin - podjednotek. Tyto poloviny mohou existovat jak spolu, tak odděleně po určitou dobu. Základ složení: rRNA (ribozomální ribonukleová kyselina) a protein. Hlavní lokalizace ribozomů v buňce:
- jádro a jadérka kdetvorba samotných podjednotek na molekule DNA;
- cytoplazma – ribozomy se zde nakonec formují do jediné struktury, spojující poloviny;
- membrány jádra a endoplazmatického retikula - ribozomy na nich syntetizují protein a okamžitě ho posílají dovnitř organel;
- mitochondrie a chloroplasty rostlinných buněk syntetizují své vlastní ribozomy uvnitř těla a využívají produkované proteiny, to znamená, že v tomto ohledu existují autonomně.
Funkcemi těchto struktur je syntéza a sestavování proteinových makromolekul, které jsou vynakládány na životně důležitou aktivitu buňky.
Endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát
Četná síť tubulů, tubulů a váčků, které tvoří vodivý systém uvnitř buňky a nacházejí se v celé cytoplazmě, se nazývá endoplazmatické retikulum nebo retikulum. Jeho funkce odpovídá struktuře - zajišťuje vzájemné propojení organel a transport molekul živin do organel.
Golgiho komplex neboli aparát plní funkci akumulace potřebných látek (sacharidů, tuků, bílkovin) v systému speciálních dutin. Z cytoplazmy jsou omezeny membránami. Je to také organoid, který je místem syntézy tuků a sacharidů.
Peroxisomy a lysozomy
Lysozomy jsou malé, zaoblené struktury připomínající vezikuly naplněné tekutinou. Jsou velmi četné a distribuované v cytoplazmě, kde se volně pohybují v buňce. Jejich hlavním úkolem je rozpouštění cizích částic,tedy likvidaci „nepřátel“v podobě mrtvých úseků buněčných struktur, bakterií a dalších molekul.
Kapalný obsah je nasycen enzymy, takže lysozomy se účastní rozkladu makromolekul na jejich monomerní jednotky.
Peroxisomy jsou malé oválné nebo kulaté organely s jednou membránou. Plněné tekutým obsahem, včetně velkého množství různých enzymů. Jsou jedním z hlavních spotřebitelů kyslíku. Plní své funkce v závislosti na typu buňky, ve které se nacházejí. Syntéza myelinu je možná pro obal nervových vláken a mohou také provádět oxidaci a neutralizaci toxických látek a různých molekul.
Mitochondrie
Tyto struktury se ne nadarmo nazývají energetické (energetické) stanice buňky. Ostatně právě v nich dochází k tvorbě hlavních přenašečů energie – molekul kyseliny adenosintrifosforečné neboli ATP. Svým vzhledem připomínají fazole. Membrána, která odděluje mitochondrie od cytoplazmy, je dvojitá. Vnitřní struktura je vysoce složená, aby se zvětšila plocha povrchu pro syntézu ATP. Záhyby se nazývají cristae, obsahují velké množství různých enzymů, které katalyzují procesy syntézy.
Většina mitochondrií má svalové buňky u zvířat a lidí, protože vyžadují vysoký obsah a spotřebu energie.
Jev cyklistiky
Pohyb cytoplazmy v buňce se nazývá cyklóza. Skládá se z několika typů:
- oscilatory;
- rotační nebo kruhové;
- pruhované.
Jakýkoli pohyb je nezbytný pro zajištění řady důležitých funkcí cytoplazmy: plný pohyb organel uvnitř hyaloplazmy, rovnoměrná výměna živin, plynů, energie a odstraňování metabolitů.
Cyklóza se bez výjimky vyskytuje v rostlinných i živočišných buňkách. Pokud se zastaví, tělo zemře. Proto je tento proces také indikátorem životní činnosti bytostí.
Můžeme tedy dojít k závěru, že cytoplazma živočišné buňky, rostlinné buňky, jakékoli eukaryotické buňky je velmi dynamická, živá struktura.
Rozdíl mezi cytoplazmou živočišných a rostlinných buněk
Ve skutečnosti existuje několik rozdílů. Celkový plán budovy, vykonávané funkce jsou zcela podobné. Stále však existují určité nesrovnalosti. Takže například:
- Cytoplazma rostlinných buněk obsahuje více mikrotubulů, které se podílejí na tvorbě jejich buněčných stěn, než mikrofilamenta. Zvířata dělají opak.
- Buněčné inkluze v cytoplazmě rostlin jsou zrna škrobu, zatímco u zvířat jsou to kapky glykogenu.
- Rostlinná buňka se vyznačuje přítomností organel, které se u zvířat nenacházejí. Jsou to plastidy, vakuola a buněčná stěna.
V ostatních ohledech jsou obě struktury identické ve složení a struktuře cytoplazmy. Počet určitých elementárních odkazů se může lišit, ale jejich přítomnost je povinná. Proto je hodnota cytoplazmy v buňce jakorostliny a zvířata jsou stejně skvělé.
Role cytoplazmy v buňce
Hodnota cytoplazmy v buňce je skvělá, ne-li přímo rozhodující. Koneckonců, to je základ, ve kterém se nacházejí všechny životně důležité struktury, takže je těžké přeceňovat jeho roli. Můžeme formulovat několik hlavních bodů, které tento význam odhalují.
- Je to to, co spojuje všechny součásti buňky do jednoho komplexního jednotného systému, který hladce a kolektivně provádí procesy života.
- Vlivem vody funguje cytoplazma v buňce jako médium pro četné složité biochemické interakce a fyziologické přeměny látek (glykolýza, výživa, výměna plynů).
- Toto je hlavní „kapacita“pro existenci všech buněčných organel.
- Pomocí mikrofilament a tubulů tvoří cytoskelet, váže organely a umožňuje jim pohyb.
- V cytoplazmě je koncentrováno množství biologických katalyzátorů – enzymů, bez kterých nedochází k žádné biochemické reakci.
Když to shrnu, musím říci následující. Role cytoplazmy v buňce je prakticky klíčová, protože je základem všech procesů, prostředím života a substrátem pro reakce.
