4 Componente principale ale citoplasmei (cu diagrama)

următoarele puncte evidențiază cele patru componente principale ale citoplasmei. Componentele sunt: 1. Groundplasm sau matrice citoplasmatică 2. Organoide sau organite 3. Incluziuni sau substanțe Ergastice 4. Vacuole.

Citoplasmă: Componenta # 1. Groundplasm sau matrice citoplasmatică:

în microscopie cu lumină, termenul groundplasm se referă la fracția lichidă a citoplasmei în care sunt suspendate alte componente ale protoplastului.

în substanța sol ultrastructură sau matricea citoplasmatică este definită ca partea lichidă vâscoasă, omogenă, limpede și transparentă a citoplasmei. Are proprietatea neobișnuită de a fi capabilă atât de curgere vâscoasă ca un lichid, cât și de deformări elastice ca un solid.

matricea citoplasmatică din apropierea membranei exterioare tinde să fie densă ca solidă și este denumită în general ectoplasmă, în timp ce matricea citoplasmatică din interiorul celulei, în general în stare fluidă, este denumită endoplasmă.

plasturele conține o mare varietate de săruri anorganice și ioni, precum și carbohidrați, proteine, grăsimi și multe alte substanțe organice care depășesc limita de rezoluție a microscopului electronic. Această substanță omogenă la sol rămâne încă o provocare, deoarece lumea structurală a atomilor citoplasmei rămâne încă necunoscută și are nevoie de explorare.

Citoplasma: Componenta # 2. Organoizii sau organele:

o varietate de corpuri vii cu structuri și funcții definite sunt văzute suspendate în citoplasmă, cunoscute sub numele de organoizi sau organite. Aceste organite sunt principalele site-uri pentru diferitele activități citoplasmatice. Organele sunt de două tipuri: unii se ocupă de lucrările chimice sau de metabolismul citoplasmei, iar ceilalți se ocupă de lucrările mecanice.

organele implicate în lucrările chimice ale citoplasmei sunt următoarele:

(i) plastide (numai în celulele vegetale),

(ii) mitocondrii,

(iii) complexul Golgi,

(iv) ribozomi,

(v) reticul endoplasmatic și

(vi) lizozomi, microcorpi și peroxizomi.

celelalte tipuri de organite implicate în lucrările mecanice ale citoplasmei sunt:

(i) microtubuli,

(ii) Centrosomi (care nu se văd în celulele plantelor superioare),

(iii) flageli și Cilia.

a. plastidele:

acestea sunt corpuri citoplasmatice colorate sau incolore prezente în toate celulele plantelor, cu excepția ciupercilor și procariotelor. Numai datorită prezenței acestor plastide celulele vegetale sunt colorate diferit.

în funcție de culoare, aceste plastide pot fi grupate în următoarele tipuri:

(i) leucoplaste sau leucoplaste (incolore),

(ii) cloroplaste (verzi),

(III) cromoplaste (colorate, altele decât cele verzi).

Cromoplastele sunt responsabile pentru culorile galben, roz, roșu ale florilor, fructelor și frunzelor tinere ale plantelor. Leucoplastele sunt uneori numite amiloplaste dacă stochează amidon. Amiloplastele se găsesc în principal în celulele organelor de depozitare, ca și în tuberculii de cartofi.

plastidele sunt în general colorate datorită prezenței mai multor tipuri de substanțe colorante numite pigmenți.

unii pigmenți importanți și culorile lor respective sunt enumerate mai jos:

acești pigmenți se găsesc în plastide. Cu toate acestea, există anumiți pigmenți, cum ar fi antocianinele care nu se găsesc în plastide, dar sunt dizolvate în substanța sol a citoplasmei. Culorile albastru, roșu și roz ale unor flori și frunze tinere de frunze apar datorită prezenței antocianinelor.

cloroplastul este cel mai important dintre toate plastidele și este locul principal al fotosintezei în celulele vegetale. Cloroplastele sunt de diferite forme și dimensiuni. La plantele superioare, acestea au, în general, forma unei lentile biconvexe și au un diametru de 4 până la 6 Centimetre și o grosime de 2 până la 3 Centimetre.

numărul lor într-o celulă variază de la plantă la plantă și țesut la țesut. Celulele Juvenile nu au de obicei cloroplaste, dar conțin corpuri sub-microscopice numite proplastide din care cloroplastele se dezvoltă pe măsură ce celulele se maturizează. Cloroplastul se dezvoltă numai în celulele expuse la lumină.

B. mitocondriile:

există mai mulți termeni sinonimi pentru mitocondrii, cum ar fi chondriochonds, chondriomes, mitosomes, chondriosomes și așa mai departe. Kolliker a observat structuri asemănătoare granulelor în celulele musculare ale insectelor în anul 1880. Flemming (1882) le-a numit fila și mai târziu Altmann (1890) le-a numit bioplaste.

în 1897, Benda a demonstrat obiecte similare în celule și le-a atribuit numele de mitocondrii. Lewis și Lewis (1914) au demonstrat posibilitatea ca mitocondriile să fie preocupate de o anumită activitate metabolică a celulei și Hogeboom (1948) a arătat că mitocondriile sunt locurile principale pentru respirația celulară. Prezența mitocondriilor în celula vegetală a fost detectată pentru prima dată de F. Meves în 1904 în Nymphaea.

mitocondriile sunt practic prezente în toate celulele aerobe. Ele sunt absente în bacterii, alte celule procariote și celule roșii sanguine mature ale organismelor multicelulare.

mitocondriile sunt delimitate de două straturi de membrane unitare. Stratul interior este invaginat pentru a forma plăci asemănătoare degetelor, asemănătoare plăcilor sau sacilor în lumenul mitocondriilor. Aceste pliuri sau plăci se numesc cristae. Spațiul dintre membranele exterioare și interioare și spațiul central este umplut cu matrice mitocondrială vâscoasă care conține enzime oxidative și coenzime.

mitocondriile sunt corpuri incolore distribuite pe scară largă în substanța sol a citoplasmei. Acestea sunt ușor diferențiate de alte componente citoplasmatice prin procesul de colorare. Ele sunt colorate selectiv de o pată specială Janus green.

mitocondriile sunt de diferite forme. Ele pot fi fibrilare, sferice, în formă de tijă și ovale și se pot schimba de la o formă la alta, în funcție de condițiile fiziologice ale celulelor.

mitocondriile măsoară de obicei de la 0,5 la 1,0 la sută în diam și ating o lungime de până la 40 la sută. Acestea conțin numeroase enzime care participă la etapele oxidative ale ciclului Krebs în procesul respirator. Compușii fosfați cu energie ridicată, cum ar fi adenozin difosfat (ADP) și adenozin trifosfat (ATP), sunt, de asemenea, sintetizați și depozitați în mitocondrii.

acești compuși fosfați după descompunere eliberează o cantitate imensă de energie necesară în finalizarea multor procese chimice ale citoplasmei. Acesta este motivul pentru care mitocondriile sunt considerate “casa de putere” a celulei.

sunt principalele, dar nu singurele locuri de oxidare, deoarece oxidarea unor compuși are loc și în substanța măcinată a citoplasmei cu ajutorul enzimelor prezente în aceasta (Fig. 1.19).

C. complexul Golgi:

această organelă citoplasmatică poartă numele descoperitorului său Golgi. Structura a fost descoperită în 1898. Corpurile golgi sunt numite și lipochondrie. De câțiva ani a existat un dezacord considerabil cu privire la existența acelei organelle. Majoritatea biologilor timpurii au crezut că este un artefact al procedurilor de fixare sau colorare.

studiile cu microscop de contrast de fază la începutul anilor 1940 au indicat, de asemenea, existența corpurilor golgi. Studiul micrografelor electronice ale secțiunilor subțiri ale celulelor din anii 1950 a dovedit în cele din urmă, fără îndoială, existența corpurilor golgi în toate celulele eucariotelor. Aparatul golgi nu există în procariote.

studiile microscopice electronice au arătat că această organelle constă dintr-o serie de vezicule limitate cu membrană conturată netedă, grupate compact, de forme și dimensiuni variabile și număr variabil de vacuole mici .

membranele complexului golgi sunt de lipoproteine. Funcțiile complexului golgi sunt depozitarea proteinelor și enzimelor și secreția multor materiale importante, inclusiv a materialelor de perete celular.

D. Reticul endoplasmatic:

termenul “reticul endoplasmatic” a fost introdus de Porter și Kallman (1952). Prin utilizarea secțiunilor ultrathin și a tehnicilor de fixare îmbunătățite dezvoltate de Palade și Porter (1954), s-a recunoscut în cele din urmă că reticulul endoplasmatic prezenta cavități de o mare varietate de forme și dimensiuni înconjurate de membrane.

reticulul endoplasmatic se găsește aproape universal în celulele eucariote. Lipsește în celulele bacteriene și mixoficane. Este un sistem sau o rețea de tuburi fine legate de membrană interconectate numite canaliculae (Fig. 1.20). Evident, reticulul endoplasmatic (ER) este un sistem gol.

uneori, apare ca un sistem continuu, conectat pe o parte la membrana plasmatică și pe cealaltă parte la învelișul nuclear. Această continuitate nu este recunoscută în secțiunile subțiri ale celulei. Membranele reticulului endoplasmatic sunt împânzite cu un singur strat de particule opace de ribonucleoproteină numite ribozomi.

reticulul endoplasmatic din anumite regiuni ale celulei poate fi lipsit de particule ribozomale.

e. Funcție:

funcțiile reticulului endoplasmatic nu sunt încă perfect înțelese. Canaliculele reticulului endoplasmatic servesc probabil ca sistem pentru transportul materiilor prime din mediul citoplasmatic către mașinile enzimatice situate în mitocondrii și în alte părți ale celulei și oferă, de asemenea, căi pentru difuzia metaboliților în întreaga celulă.

canaliculele acționează ca canale pentru transportul produselor secretoare. Palade (1956) a observat granule secretoare în cavitatea reticulului endoplasmatic.

diverse granule secretoare ale reticulului endoplasmatic granular sunt transportate la alte organite după cum urmează:

er Granular, er agranular, er, cistemae de Golgibody, granule secretoare,

reticulul endoplarmic acționează ca cadru scheletic ultrastructural în celulă. Reticulul endoplasmatic asigură o suprafață crescută pentru diferitele activități enzimatice. Conține multe enzime care efectuează diverse reacții metabolice.

F. microzomi:

microzomii sunt un tip special de organite din citoplasmă care sunt descrise ca vezicule mici delimitate de membrane subțiri de suprafață ale lipoproteinelor impregnate cu particule mici de ribozomi. Se presupune că acestea s-au dezvoltat atunci când canaliculele ergastoplasmei sunt rupte în sfere mici.

microzomii se află împrăștiați în citoplasmă. Aceste organisme bogate în ARN sunt site-urile principale pentru sinteza proteinelor, iar membranele lor sunt implicate în sinteza steroizilor.

G. lizozomi, Microcorpi și peroxizomi:

în matricea citoplasmatică a celulelor animale se găsesc corpuri de formă diferită, de obicei delimitate de o singură membrană de suprafață și care conțin enzime hidrolitice. Acestea se numesc lizozomi (Fig. 1.19). Lizozomii au fost raportați pentru prima dată de de Duve în 1955.

în 1964, P. Matile a demonstrat apariția lizozomilor în ciuperca Neurospora. Lizozomii provin din complexul golgi. Lizozomii sunt de natură litică și sunt implicați în digestia substanțelor intracelulare.

funcția membranei lizozomale este de a separa enzimele hidrolitice de alte părți ale celulei, protejând astfel celula de auto-digestie. Când celulele devin moarte, lizozomii își eliberează enzimele care digeră rapid celula. Lizozomii celulelor vegetale sunt granule de stocare legate de membrană care conțin o varietate de enzime hidrolitice și cuprind sphaerozomi, boabe aleurone și vacuole.

h. Microcorpi:

în placa de bază a multor celule se găsesc corpuri legate de membrană sferică sau ovoidă de dimensiuni variabile, 0,2-1.5 m în diametru, care se numesc microcorpi. Aceste corpuri sunt înconjurate de o singură membrană unitară și conțin materiale dense sau cristaline, matricea. Recent, s-a constatat că conțin enzime în special catalaze, oxidaze și enzime pentru metabolismul peroxidului de hidrogen.

i. ribozomi:

în citoplasma celulei apar particule compuse din acid ribonucleic (ARN) și proteine. Acestea se numesc ribozomi. Aceste particule apar liber în citoplasmă și rămân, de asemenea, atașate cu membrana reticulului endoplasmatic.

dimensiunile ribozomilor variază într-o oarecare măsură, fiind de aproximativ 150% la bacterii, cloroplaste și mitocondrii și 140-200% la citoplasma celulelor eucariote vegetale și animale. Fiecare ribozom este compus din două subunități; o subunitate mai mică, numită subunitate 40s și o subunitate mai mare numită subunitate 60s.

ribozomii rămân atașați cu membrana reticulului endoplasmatic de subunitatea mai mare. Subunitatea mai mică rămâne atașată la subunitatea mai mare formând o structură asemănătoare capacului. Ribozomii sunt principalele site-uri 3F sinteza proteinelor.

j. Microtubuli:

microtubulii și filamentele citoplasmatice au fost descoperite recent în citoplasma unei mari varietăți de celule vegetale și animale și astfel pot fi considerate acum ca fiind componenta universală a celulelor eucariote. Filamentele citoplasmatice sunt tije de lungime nedeterminată și grosime de 40-50 centimetrice. Astfel de filamente sunt observate în majoritatea celulelor vegetale nediferențiate.

sistemul filamentos formează probabil o parte a mașinilor mecanice care transformă energia chimică în lucru și astfel produc fluxul citoplasmatic rapid și oferă rezistență. Ele sunt drepte și nedeterminate în lungime și au un aspect gol. Fiecare microtubul este un agregat de aproximativ 10 până la 14 microfilamente longitudinale (Fig. 1.21).

de asemenea, este posibil ca subunitățile responsabile de formarea filamentelor citoplasmatice să se poată agrega astfel încât să formeze microtubuli direct fără a forma mai întâi microfilamente. Studiul microscopic electronic a aruncat multă lumină asupra structurii acestor tubuli citoplasmatici.

sunt diferite de alte structuri tubulare, cum ar fi reticulul endoplasmatic, corpurile golgi. Microtubulii au un diametru exterior de aproximativ 200 până la 270 de centimetrii având un perete dens de electroni cu o grosime de aproximativ 50 până la 70 de centimetrii. Ele se găsesc în stare de rotație. Ele sunt prezente în fusul nuclear, kinetozomii și cilia.

astfel, ca și filamentele, microtubulii par a fi implicați în mecanismul mișcării. Acești tubuli joacă, de asemenea, un rol important în menținerea formei celulei. Astfel, la fel ca filamentele, microtubulii formează partea citoscheletului în matricea citoplasmatică. Celelalte funcții ale acestor tubuli nu sunt încă descoperite.

K. Centrosom:

în celulele unor plante inferioare și ale tuturor animalelor apare structura radiantă în citoplasmă foarte aproape de nucleu. Aceasta se numește centrosom. Termenul centrosom a fost inventat de T. Boveri în 1888. Se compune din sistemul radiant, razele aster sau astral și o pereche de granule, centriolii sau diplozomii (Fig. 1.19).

centriolii sunt corpuri auto-duplicatoare independente, cu o lungime de 300-500 m, respectiv 150 M, 160 m, în diametru. Ele formează un unghi de 90 de milimetri unul cu celălalt. Ultrastructura unei celule arată că centriolul este un cilindru mic în formă de butoi format din nouă triplete orientate longitudinal distanțate uniform de tije sau fibrile încorporate în matrice amorfă densă.

un capăt al centriolului pare să fie închis, în timp ce celălalt capăt este deschis.

unitatea cea mai interioară a fiecărui triplet este desemnată subfibril A, iar celelalte două subfibril B și C. Toate cele trei subfibrile au microtubuli o margine densă și un centru mai puțin dens, oferindu-le un aspect gol. De fapt, nu s-a stabilit dacă sunt tubuli sau fibre solide cu un cortex dens și interior ușor.

Subfibrilele A din cele nouă triplete sunt distanțate uniform pe circumferința unui cerc cu diametrul de aproximativ 150 m inqq și fiecare triplet este înclinat astfel încât o linie prin centrele subunităților sale să facă un unghi de aproximativ 30 inqq cu o tangentă la acest cerc la punctul de mijloc al subfibrilei A.

dispunerea fibrilelor în peretele centriolului seamănă astfel cu setul de propulsori ai unei rotițe pirotehnice. Subfibrilul A este prevăzut cu două brațe scurte divergente. Unul dintre cele două brațe, îndreptat spre interior de-a lungul unei raze, are capătul liber îndreptat spre centrul centriolului, iar celălalt braț, îndreptat spre exterior, conectează A cu subfibrila C a următorului triplet.

tripletele succesive sunt astfel legate între ele, subfibril a Fig C, în jurul circumferinței centriolului printr-o serie de densități liniare subțiri (Fig. 1.22).

interiorul centriolului este de obicei umplut cu o citoplasmă omogenă de densitate mică, dar poate conține unul sau mai multe granule dense mici. Uneori, brațele fibroase sau microtubulii radiază și din ele. În unele tipuri de celule, două sau mai multe structuri pericentriolare sau sateliți sunt desfășurați în jurul centriolului. Acestea iau diferite forme.

recent, prezența ADN și ARN a fost observată în centrioli. Probabil informațiile pentru sinteza centriolilor sunt obținute dintr-o unitate minusculă care conține ADN cu o greutate de aproximativ 2 X 10-16 gm.

L. Funcție:

Centrosome îndeplinește funcția Mecanică în celulă. Înainte de debutul diviziunii nucleare, centrozomul se împarte în două. Doi centrosomi migrează către cei doi poli opuși ai nucleului, unde sunt implicați în formarea aparatului mitotic și direcționează separarea cromozomilor în timpul diviziunii nucleare.

m. Flagella și Cilia:

cilii și flagelii bat rapid și procesele filamentoase contractile ies din citoplasmă. Recent, acestea au fost examinate cu microscop electronic și s-a constatat că cilia și flagelul din regnul vegetal și animal prezintă structuri identice.

cilii au fost definiți ca procese cilindrice lungi conice la vârf și compuse dintr-un complex de filamente axiale încorporat într-o matrice și închis într-o membrană ciliară care este continuă la bază cu membrana celulară propriu-zisă.

deși nu există o diferență structurală fundamentală între cili și flageli, totuși ambele pot fi distinse între ele prin următoarele caracteristici:

(i) flagelii sunt puțini la număr în fiecare celulă, dar cilii sunt numeroși la număr pe celulă.

(ii) flagelii sunt lungi proporțional cu dimensiunea celulei, în timp ce cilii sunt mici. Arborele ciliului are un diametru de 0,2-0,25 centimi și 5 până la 10 centimi. lung. Flagelii variază de la această lungime în sus până la 150 de centimi sau mai mult.

(iii) flagelul bate independent și prezintă mișcare ondulatorie, în timp ce cilii tind să bată în ritmuri coordonate și să se miște într-un accident vascular cerebral sau pendular.

flagelii și cilii au ‘complex de fibre axiale’ constând dintr-un număr constant de fibrile interne sau microtubuli, adică 11, dintre care două sunt în centru și nouă micro-fibrile distanțate uniform rămân dispuse în jurul celor două fibrile centrale (9 + 2). Aceste unsprezece fibrile rămân înglobate în matricea de consistență lichidă și închise într-o membrană unitară cu grosimea de 90% (Fig. 1.23).

cele două fibrile centrale ale complexului de fibre axiale sunt în stare singlet. Acestea sunt aproximativ circulare în secțiune transversală, 240 A în diametru și aproximativ 360 a de la centru la centru. Acestea sunt învelite de teaca centrală care prezintă compoziția spirală în secțiune longitudinală (Fig. 1.24). Au aspect tubular având o regiune exterioară mai densă și un miez central ușor.

cele nouă fibrile periferice diferă de cele două fibrile centrale prin faptul că sunt dublete (adică, fiecare compus din două subfibrile). Acestea măsoară aproximativ 38 A cu 260 A în secțiune transversală. O subfibrilă a fiecărui dublet este desemnată ca subfibrilă a, iar cealaltă ca subfibrilă B.

subfibrila a are un profil circular, în timp ce subfibrila B este crescentrică și împarte un sector al peretelui subfibrilei A. septul curbător dintre cele două este astfel o parte a peretelui subfibrilei a și este convex spre subfibrila B. Subfibrila B independentă de subfibrilă nu ar fi un tub complet (Fig. 1.24 și 1.25).

subfibrila a poartă 2 brațe scurte care se proiectează spre subfibrila B a următorului dublet. Gibbons a demonstrat că aceste brațe sunt compuse din proteine pe care le-a numit dinein, care pare să fie implicate în producerea muncii mecanice. Interiorul subfibrilului a în cilia unor tipuri de celule pare mai întunecat decât cel al subfibrilului B.

fibrilele sau tubulii ciliari și microtubulii citoplasmatici sunt asemănători ca aspect și dimensiune și ca microtubuli citoplasmatici microtubulii ciliari sunt compuși din aproximativ 10-14 filamente citoplasmatice. Complexul microtubular atât în cilia, cât și în flagelă se termină la baza sa într-un corp bazal sau corpuscul bazal, care este un cilindru gol cu aceeași structură ca un centriol.

se crede că corpurile bazale ale cililor și flagelelor apar prin reduplicarea centriolilor. Modul de reduplicare a centriolului nu este deloc cunoscut, dar, la fel ca modul de reduplicare a cromozomilor, centriolii se deplasează spre membrana de suprafață a celulei și formează corpurile bazale sau kinetozomii care, la rândul lor, dau naștere cililor sau flagelilor.

granulele bazale situate la baza cililor sau flagelelor sunt, de asemenea, capabile să se împartă în două și fiecare granulă fiică este capabilă să producă un nou ciliu sau flagel, după caz.

arhitectura ciliului este strâns legată de ritmul ciliar. Direcția bătăii ciliare este perpendiculară pe o linie care unește cele două tubule centrale.

Citoplasma: Componenta # 3. Substanțe ergastice sau incluziuni citoplasmatice:

în substanța sol a citoplasmei sunt văzute multe organisme non-vii numite incluziuni citoplasmatice. Aceste substanțe se formează ca urmare a metabolismului și se acumulează sub formă de granule sau cristale, cum ar fi carbonatul de calciu, oxalatul de calciu, boabele de amidon, proteinele, pigmenții, taninul, rășinile și picăturile de ulei.

Citoplasma: Componenta # 4. Vacuole:

în substanța sol a citoplasmei pot fi observate unul sau mai multe vacuole în plus față de componentele vii. Este o chestiune discutabilă dacă un vacuol trebuie tratat ca un organet celular. Vacuolele au membrane vacuolare sau tonoplaste și sunt umplute cu seva vacuolară.

este încă o întrebare deschisă dacă vacuolele sunt sau nu delimitate de o membrană sau de o interfață citoplasmatică. Unele vacuole par să reprezinte vezicule cu pereți netezi formate din reticul endoplasmatic și au extensii fibrilare, adică., reticulul endoplasmatic contribuie la membranele vacuolelor.

această opinie a fost pusă la îndoială pe motiv că vacuolelor le lipsește orice continuitate fie cu reticulul endoplasmatic, fie cu membrana nucleară.

a doua școală de gândire susține că vacuolele sunt derivate din aparatul golgi. Dezvoltarea vacuolară în celulele apexului de tragere a orzului susține a doua vedere. Vacuolele câștigă în volum prin fuziunea simplă a celor mai mici.

Mollenhauer și asociații săi (1961), pe de altă parte, sugerează un alt tip de dezvoltare vacuolară în celulele capacului rădăcinii. Aparatul golgi al acestor celule a fost găsit pentru a produce vezicule mici care servesc la transportul materialului la peripheri celulei. Materialul vacuolului după dispunere intră în compoziția peretelui celular în timp ce membrana vacuolară se îmbină cu membrana plasmatică.

vacuolele sunt frecvente în celulele plantelor și animalelor. În unele organisme unicelulare primitive vacuolele conțin particule alimentare, de aceea sunt numite vacuole alimentare. Aceste cavități au o proprietate specială de contracție și expansiune.

pompează cantitatea excesivă de apă și deșeuri din citoplasmă și astfel mențin presiunea internă definită în celulă. Porțiunea lichidă a vacuolului, așa-numita seva vacuolară, nu este niciodată o substanță vie. Este o soluție apoasă de deșeuri solubile, inclusiv pigmenți, zaharuri, acid uric etc.