Je známe, že väčšina živých bytostí pozostáva zo 70 percent alebo viac z vody vo voľnej alebo viazanej forme. Odkiaľ sa toľko berie, kde je lokalizovaný? Ukazuje sa, že každá bunka vo svojom zložení má až 80% vody a iba zvyšok pripadá na hmotnosť sušiny.
A hlavná „vodná“štruktúra je len cytoplazma bunky. Ide o komplexné, heterogénne, dynamické vnútorné prostredie, s ktorého štrukturálnymi vlastnosťami a funkciami sa bližšie zoznámime.
Protoplast
Tento výraz sa používa na označenie celého vnútorného obsahu akejkoľvek eukaryotickej najmenšej štruktúry, oddelenej plazmatickou membránou od jej ostatných „kolegov“. To znamená, že sem patrí cytoplazma - vnútorné prostredie bunky, organely v nej umiestnené, jadro s jadierkami a genetický materiál.
Aké organely sa nachádzajú vo vnútri cytoplazmy? Toto je:
- ribozómy;
- mitochondrie;
- EPS;
- Golgiho prístroj;
- lyzozómy;
- cell inclusions;
- vakuoly (v rastlinách a hubách);
- bunkové centrum;
- plastidy (v rastlinách);
- cilia a bičíky;
- mikrofilamenty;
- mikrotubuly.
Jadro oddelené karyolemou s jadierkami a molekulami DNA obsahuje aj cytoplazmu bunky. V strede je to u zvierat, bližšie k stene - v rastlinách.
Štrukturálne znaky cytoplazmy budú teda do značnej miery závisieť od typu bunky, od samotného organizmu, od jeho príslušnosti do kráľovstva živých bytostí. Vo všeobecnosti zaberá všetok voľný priestor vo vnútri a vykonáva množstvo dôležitých funkcií.
Matrix alebo hyaloplazma
Štruktúra cytoplazmy bunky pozostáva predovšetkým z jej delenia na časti:
- hyaloplazma - trvalá tekutá časť;
- organelles;
- zahrnutia sú štruktúrne premenné.
Matrix alebo hyaloplazma je hlavná vnútorná zložka, ktorá môže byť v dvoch stavoch – popol a gél.
Cytosol je bunková cytoplazma, ktorá má tekutejší agregátny charakter. Cytogél je rovnaký, ale v hustejšom stave, bohatý na veľké molekuly organických látok. Všeobecné chemické zloženie a fyzikálne vlastnosti hyaloplazmy sú vyjadrené takto:
- bezfarebná, viskózna koloidná látka, pomerne hustá a slizká;
- má však jasnú diferenciáciu z hľadiska štrukturálnej organizácievďaka mobilite ho možno ľahko zmeniť;
- zvnútra je reprezentovaný cytoskeletom alebo mikrotrabekulárnou mriežkou, ktorá je tvorená proteínovými vláknami (mikrotubuly a mikrofilamenty);
- na častiach tejto mriežky sú umiestnené všetky štrukturálne časti bunky ako celku a vďaka mikrotubulom, Golgiho aparátu a ER medzi nimi dochádza cez hyaloplazmu k správe.
Hyaloplazma je teda dôležitou súčasťou, ktorá zabezpečuje mnohé funkcie cytoplazmy v bunke.
Zloženie cytoplazmy
Ak hovoríme o chemickom zložení, potom podiel vody v cytoplazme predstavuje asi 70 %. Ide o priemernú hodnotu, pretože niektoré rastliny majú bunky, v ktorých je až 90-95% vody. Sušina reprezentovaná:
- proteíny;
- sacharidy;
- fosfolipidy;
- cholesterol a iné organické zlúčeniny obsahujúce dusík;
- elektrolyty (minerálne soli);
- inklúzie vo forme kvapôčok glykogénu (v živočíšnych bunkách) a iných látok.
Všeobecná chemická reakcia média je zásaditá alebo mierne zásaditá. Ak vezmeme do úvahy, ako sa nachádza cytoplazma bunky, mala by sa takáto vlastnosť poznamenať. Časť sa zhromažďuje na okraji v oblasti plazmalemy a nazýva sa ektoplazma. Druhá časť je orientovaná bližšie ku karyolemme, nazýva sa endoplazma.
Štruktúra bunkovej cytoplazmy je určená špeciálnymi štruktúrami - mikrotubuly a mikrofilamenty, preto ich zvážime podrobnejšie.
Mikrotubuly
Dutémalé podlhovasté častice do veľkosti niekoľkých mikrometrov. Priemer - od 6 do 25 nm. Kvôli príliš skromným ukazovateľom ešte nie je možné úplné a rozsiahle štúdium týchto štruktúr, predpokladá sa však, že ich steny pozostávajú z proteínovej látky tubulín. Táto zlúčenina má reťazec špirálovo stočenej molekuly.
Niektoré funkcie cytoplazmy v bunke sa vykonávajú práve vďaka prítomnosti mikrotubulov. Takže sa napríklad podieľajú na stavbe bunkových stien húb a rastlín, niektorých baktérií. V živočíšnych bunkách je ich oveľa menej. Tiež sú to tieto štruktúry, ktoré vykonávajú pohyb organel v cytoplazme.
Samotné mikrotubuly sú nestabilné, dokážu sa rýchlo rozpadnúť a znovu sa sformovať, pričom sa z času na čas obnovia.
Mikrofilamenty
Dostatočne dôležité prvky cytoplazmy. Sú to dlhé vlákna aktínu (globulárny proteín), ktoré sa navzájom prepletajú a vytvárajú spoločnú sieť - cytoskelet. Ďalším názvom je mikrotrabekulárna mriežka. Toto je druh štrukturálnych vlastností cytoplazmy. Práve vďaka takémuto cytoskeletu držia všetky organely pohromade, môžu spolu bezpečne komunikovať, prechádzajú nimi látky a molekuly a prebieha metabolizmus.
Je však známe, že cytoplazma je vnútorné prostredie bunky, ktoré je často schopné meniť svoje fyzikálne údaje: stáva sa tekutejším alebo viskóznejším, mení svoju štruktúru (prechod zo sólu na gél a naopak). V tomto ohľade sú mikrofilamenty dynamická, labilná časť, schopnárýchlo prestavať, zmeniť, rozpadnúť a znovu sformovať.
Plazmové membrány
Prítomnosť dobre vyvinutých a normálne fungujúcich početných membránových štruktúr je dôležitá pre bunku, ktorá tiež predstavuje akési štrukturálne znaky cytoplazmy. Koniec koncov, cez bariéry plazmatickej membrány sú transportované molekuly, živiny a metabolické produkty, plyny pre dýchacie procesy atď. Preto má väčšina organel tieto štruktúry.
Sú ako sieť umiestnené v cytoplazme a ohraničujú vnútorný obsah svojich hostiteľov jeden od druhého, od prostredia. Chráňte a chráňte pred nežiaducimi látkami a škodlivými baktériami.
Štruktúra väčšiny z nich je podobná - model fluidnej mozaiky, ktorý považuje každú plazmalemu za biovrstvu lipidov, cez ktorú prenikajú rôzne molekuly bielkovín.
Keďže funkcie cytoplazmy v bunke sú predovšetkým prenosovou správou medzi všetkými jej časťami, prítomnosť membrán vo väčšine organel je jednou zo štrukturálnych častí hyaloplazmy. V komplexe, všetci spoločne, vykonávajú spoločné úlohy, aby zabezpečili životnosť bunky.
Ribosome
Malé (do 20 nm) zaoblené štruktúry, pozostávajúce z dvoch polovíc - podjednotiek. Tieto polovice môžu nejaký čas existovať spolu aj oddelene. Základ zloženia: rRNA (ribozomálna ribonukleová kyselina) a proteín. Hlavná lokalizácia ribozómov v bunke:
- jadro a jadierka kdetvorba samotných podjednotiek na molekule DNA;
- cytoplazma – ribozómy sa tu nakoniec sformujú do jedinej štruktúry, ktorá spojí polovice;
- membrány jadra a endoplazmatického retikula - ribozómy na nich syntetizujú proteín a okamžite ho posielajú do organel;
- mitochondrie a chloroplasty rastlinných buniek syntetizujú svoje vlastné ribozómy v tele a využívajú produkované proteíny, čiže v tomto smere existujú autonómne.
Funkciou týchto štruktúr je syntéza a zostavenie proteínových makromolekúl, ktoré sa vynakladajú na životnú aktivitu bunky.
Endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát
Početná sieť tubulov, tubulov a vezikúl, ktoré tvoria vodivý systém vo vnútri bunky a nachádzajú sa v celej cytoplazme, sa nazýva endoplazmatické retikulum alebo retikulum. Jeho funkcia zodpovedá štruktúre - zabezpečenie vzájomného prepojenia organel a transport molekúl živín do organel.
Golgiho komplex, čiže aparát, plní funkciu akumulácie potrebných látok (sacharidy, tuky, bielkoviny) v systéme špeciálnych dutín. Z cytoplazmy sú obmedzené membránami. Tiež je to tento organoid, ktorý je miestom syntézy tukov a sacharidov.
Peroxizómy a lyzozómy
Lyzozómy sú malé, zaoblené štruktúry pripomínajúce vezikuly naplnené tekutinou. Sú veľmi početné a distribuované v cytoplazme, kde sa voľne pohybujú v bunke. Ich hlavnou úlohou je rozpúšťanie cudzích častíc,teda likvidácia „nepriateľov“v podobe mŕtvych úsekov bunkových štruktúr, baktérií a iných molekúl.
Kvapalný obsah je nasýtený enzýmami, takže lyzozómy sa podieľajú na rozklade makromolekúl na ich monomérne jednotky.
Peroxizómy sú malé oválne alebo okrúhle organely s jednou membránou. Naplnené tekutým obsahom, vrátane veľkého množstva rôznych enzýmov. Sú jedným z hlavných spotrebiteľov kyslíka. Svoje funkcie vykonávajú v závislosti od typu bunky, v ktorej sa nachádzajú. Syntéza myelínu je možná pre obal nervových vlákien a môžu tiež vykonávať oxidáciu a neutralizáciu toxických látok a rôznych molekúl.
Mitochondrie
Tieto štruktúry sa nie nadarmo nazývajú energetické (energetické) stanice bunky. Koniec koncov, práve v nich dochádza k tvorbe hlavných nosičov energie - molekúl kyseliny adenozíntrifosforečnej alebo ATP. Vzhľadom pripomínajú fazuľu. Membrána, ktorá oddeľuje mitochondrie od cytoplazmy, je dvojitá. Vnútorná štruktúra je vysoko zložená, aby sa zväčšil povrch pre syntézu ATP. Záhyby sa nazývajú cristae, obsahujú veľké množstvo rôznych enzýmov, ktoré katalyzujú procesy syntézy.
Väčšina mitochondrií má svalové bunky u zvierat a ľudí, pretože vyžadujú vysoký obsah a spotrebu energie.
Cyklový fenomén
Pohyb cytoplazmy v bunke sa nazýva cyklóza. Pozostáva z niekoľkých typov:
- oscilatory;
- rotačné alebo kruhové;
- prierezované.
Akýkoľvek pohyb je nevyhnutný na zabezpečenie množstva dôležitých funkcií cytoplazmy: úplný pohyb organel vo vnútri hyaloplazmy, rovnomerná výmena živín, plynov, energie a odstraňovanie metabolitov.
Cyklóza sa bez výnimky vyskytuje v rastlinných aj živočíšnych bunkách. Ak sa zastaví, telo zomrie. Preto je tento proces aj indikátorom životnej činnosti bytostí.
Môžeme teda usúdiť, že cytoplazma živočíšnej bunky, rastlinnej bunky, akejkoľvek eukaryotickej bunky je veľmi dynamická, živá štruktúra.
Rozdiel medzi cytoplazmou živočíšnych a rastlinných buniek
V skutočnosti je medzi nimi len málo rozdielov. Všeobecný plán budovy, vykonávané funkcie sú úplne podobné. Stále však existujú určité nezrovnalosti. Napríklad:
- Cytoplazma rastlinných buniek obsahuje viac mikrotubulov, ktoré sa podieľajú na tvorbe ich bunkových stien, než mikrofilamenty. Zvieratá robia opak.
- Inklúzie buniek v cytoplazme rastlín sú zrnká škrobu, zatiaľ čo u zvierat sú to kvapky glykogénu.
- Rastlinná bunka sa vyznačuje prítomnosťou organel, ktoré sa nenachádzajú u zvierat. Sú to plastidy, vakuola a bunková stena.
V iných ohľadoch sú obe štruktúry identické v zložení a štruktúre cytoplazmy. Počet určitých elementárnych odkazov sa môže líšiť, ale ich prítomnosť je povinná. Preto je hodnota cytoplazmy v bunke akorastliny a zvieratá sú rovnako skvelé.
Úloha cytoplazmy v bunke
Hodnota cytoplazmy v bunke je veľká, ak sa nedá povedať, že až rozhodujúca. Koniec koncov, toto je základ, v ktorom sa nachádzajú všetky životne dôležité štruktúry, takže je ťažké preceňovať jeho úlohu. Môžeme sformulovať niekoľko hlavných bodov, ktoré odhaľujú tento význam.
- Je to to, čo spája všetky základné časti bunky do jedného komplexného jednotného systému, ktorý hladko a kolektívne uskutočňuje procesy života.
- Vďaka vode pôsobí cytoplazma v bunke ako médium pre početné komplexné biochemické interakcie a fyziologické premeny látok (glykolýza, výživa, výmena plynov).
- Toto je hlavná „kapacita“pre existenciu všetkých bunkových organel.
- Pomocou mikrofilamentov a tubulov vytvára cytoskelet, viaže organely a umožňuje im pohyb.
- Práve v cytoplazme sa koncentruje množstvo biologických katalyzátorov – enzýmov, bez ktorých nedochádza k žiadnej biochemickej reakcii.
Keď to zhrniem, musím povedať nasledovné. Úloha cytoplazmy v bunke je prakticky kľúčová, keďže je základom všetkých procesov, prostredím života a substrátom pre reakcie.
