4 huvudkomponenter i cytoplasman (med Diagram)

följande punkter markerar de fyra huvudkomponenterna i cytoplasman. Komponenterna är: 1. Groundplasm eller cytoplasmatisk matris 2. Organoider eller organeller 3. Inklusioner eller Ergastiska ämnen 4. Vakuoler.

Cytoplasma: Komponent # 1. Groundplasm eller cytoplasmatisk matris:

i ljusmikroskopi avser termen markplasm den flytande fraktionen av cytoplasma i vilken andra komponenter i protoplasten suspenderas.

i ultrastruktur marksubstans eller cytoplasmatisk matris definieras som den viskösa, homogena, klara och transparenta flytande delen av cytoplasman. Den har ovanlig egenskap att kunna både visköst flöde som en vätska och elastiska deformationer som ett fast ämne.

den cytoplasmatiska matrisen nära det yttre membranet tenderar att vara tät som FAST och kallas generellt ektoplasma medan den cytoplasmatiska matrisen i cellens inre, vanligtvis i flytande tillstånd, kallas endoplasma.

grundplattan innehåller en stor variation av oorganiska salter och joner, liksom kolhydrater, proteiner, fetter och många andra organiska ämnen som ligger utanför upplösningsgränsen för elektronmikroskop. Denna homogena markämne är fortfarande en utmaning eftersom den strukturella världen av cytoplasmens atomer fortfarande är okänd och behöver utforskas.

Cytoplasma: Komponent # 2. Organoider eller organeller:

en mängd levande kroppar av bestämda strukturer och funktioner ses suspenderade i cytoplasman som är kända som organoider eller organeller. Dessa organeller är de viktigaste platserna för de olika cytoplasmatiska aktiviteterna. Organellerna är av två typer: några som berörs av cytoplasmens kemiska verk eller metabolism och de andra som berörs av de mekaniska arbetena.

organellerna som berörs av cytoplasmens kemiska verk är som under:

(i) plastider (endast i växtcellerna),

(ii) mitokondrier,

(iii) Golgi-komplex,

(iv) ribosomer,

(v) endoplasmatisk retikulum och

(vi) lysosomer, mikrokroppar och peroxisomer.

de andra typerna av organeller som berörs av cytoplasmens mekaniska verk är:

(i) mikrotubuli,

(ii) centrosomer (inte sett i cellerna i högre växter),

(iii) Flagella och Cilia.

a. plastider:

dessa är färgade eller färglösa cytoplasmatiska kroppar som finns i alla växtceller utom svampar och prokaryoter. Det är bara på grund av närvaron av dessa plastider som växtcellerna är olika färgade.

på färgbasis kan dessa plastider grupperas i följande typer:

(i) leukoplaster eller leukoplaster (färglösa),

(ii) kloroplaster (grön),

(iii) kromoplaster (färgade andra än gröna).

Kromoplasterna är ansvariga för gula, rosa, röda färger på blommor, frukter och unga blad av växter. Leucoplasts kallas ibland amyloplasts, om de lagrar stärkelse. Amyloplaster finns främst i cellerna i lagringsorganen, som i potatisknölar.

plastiderna är i allmänhet färgade på grund av närvaron av flera typer av färgämnen som kallas pigment.

några viktiga pigment och deras respektive färger listas nedan:

dessa pigment finns i plastider. Det finns emellertid vissa pigment, såsom antocyaniner som inte finns i plastider men löses i cytoplasmens markämne. De blå, röda och rosa färgerna på vissa blommor och unga lövblad förekommer på grund av närvaron av antocyaniner.

kloroplast är den viktigaste bland alla plastider och är den främsta platsen för fotosyntes i växtceller. Kloroplasterna har olika former och storlekar. I högre växter är de i allmänhet formade som en bikonvex lins och är 4 till 6 kg i diameter och 2 till 3 kg i tjocklek.

deras antal i en cell varierar från växt till växt och vävnad till vävnad. Juvenila celler saknar vanligtvis kloroplaster men innehåller submikroskopiska kroppar som kallas proplastider från vilka kloroplaster utvecklas när cellerna mognar. Kloroplasten utvecklas endast i cellerna utsatta för ljus.

B. mitokondrier:

det finns flera synonyma termer för mitokondrier såsom chondriochonds, chondriomes, mitosomes, chondriosomes och så vidare. Det var Kolliker som observerade granulliknande strukturer i insekternas muskelceller år 1880. Flemming (1882) namngav dem fila och senare Altmann (1890) namngav dem bioplaster.

år 1897 demonstrerade Benda liknande objekt i celler och tilldelade namnet mitokondrier till dem. Lewis Och Lewis (1914) visade möjligheten att mitokondrier handlar om någon metabolisk aktivitet hos cellen och Hogeboom (1948) har visat att mitokondrier är de främsta platserna för cellulär andning. Närvaron av mitokondrier i växtcellen upptäcktes först av F. Meves 1904 i Nymphaea.

mitokondrierna är praktiskt taget närvarande i alla aeroba celler. De är frånvarande i bakterier, andra prokaryota celler och mogna röda blodkroppar i de multicellulära organismerna.

mitokondrierna begränsas av två lager av enhetsmembran. Det inre skiktet invagineras för att bilda fingerliknande, plattliknande eller säckliknande plattor i lumen av mitokondrion. Dessa veck eller plattor kallas cristae. Utrymmet mellan de yttre och inre membranen och det centrala utrymmet är fyllt med viskös mitokondrisk matris som innehåller oxidativa enzymer och koenzymer.

mitokondrierna är färglösa kroppar som är brett fördelade i cytoplasmens grundämne. Dessa skiljer sig lätt från andra cytoplasmatiska komponenter genom färgningsprocess. De är selektivt färgade av en speciell fläck Janus green.

mitokondrierna har olika former. De kan vara fibrillära, sfäriska, stavformade och ovala och de kan förändras från en form till en annan beroende på cellernas fysiologiska tillstånd.

mitokondrier mäter vanligtvis från 0,5 kg till 1,0 kg i diam och når en längd upp till 40 kg. De innehåller många enzymer som deltar i de oxidativa stegen i Krebs cykel i andningsförloppet. De höga energifosfatföreningarna såsom adenosindifosfat (ADP) och adenosintrifosfat (ATP) syntetiseras och lagras också i mitokondrier.

dessa fosfatföreningar efter nedbrytning frigör enorm mängd energi som krävs för att slutföra många kemiska processer i cytoplasman. Det är därför mitokondrier betraktas som” krafthus ” i cellen.

de är de viktigaste men inte de enda oxidationsställena eftersom oxidationen av vissa föreningar också sker i cytoplasmens grundämne med hjälp av enzymer närvarande däri (Fig. 1.19).

c. Golgi Complex:

denna cytoplasmatiska organell är uppkallad efter sin upptäckare Golgi. Strukturen upptäcktes 1898. Golgi-kropparna kallas också lipokondri. Under flera år var det stor oenighet om förekomsten av den organellen. De flesta av de tidiga biologerna trodde att det var en artefakt av fixerings-eller färgprocedurer.

studier med faskontrastmikroskop i början av 1940-talet indikerade också förekomsten av golgi-kroppar. Studien av elektronmikrografer av tunna sektioner av celler på 1950-talet visade slutligen utan tvekan förekomsten av golgi-kroppar i alla celler av eukaryoter. Golgi-apparaten finns inte i prokaryoterna.

de elektronmikroskopiska studierna har visat att denna organell består av en serie kompakt grupperade släta konturerade membranbegränsade vesiklar med varierande former och dimensioner och varierande antal små vakuoler .

membranen i golgi-komplexet är av lipoproteiner. Golgi-komplexets funktioner är lagring av proteiner och enzymer och utsöndring av många viktiga material inklusive cellväggmaterial.

D. endoplasmatisk retikulum:

termen “endoplasmatisk retikulum” introducerades av Porter och Kallman (1952). Genom användning av ultratunna sektioner och förbättrade fixeringstekniker utvecklade av Palade och Porter (1954) erkändes det äntligen att endoplasmatisk retikulum presenterade håligheter med en mängd olika former och dimensioner omgivna av membran.

endoplasmatisk retikulum finns nästan universellt i eukaryota celler. Det saknas i bakterie-och myxophyceancellerna. Det är ett system eller nätverk av sammankopplade membranbundna fina tubuler som kallas canaliculae (Fig. 1.20). Uppenbarligen är endoplasmatisk retikulum (ER) ett ihåligt system.

ibland verkar det som ett kontinuerligt system, anslutet på ena sidan till plasmamembranet och på andra sidan till kärnhöljet. Denna kontinuitet känns inte igen i cellens tunna sektioner. Membranen i endoplasmatisk retikulum är prydda med ett enda lager av ogenomskinliga partiklar av ribonukleoprotein som kallas ribosomerna.

endoplasmatisk retikulum i vissa regioner i cellen kan sakna ribosompartiklar.

e. Funktion:

funktionerna för endoplasmatisk retikulum är fortfarande inte helt förstådda. Canaliculae av endoplasmatisk retikulum tjänar förmodligen som system för transport av råmaterial från cytoplasmatisk miljö till enzymatiska maskiner belägna i mitokondrier och på andra håll i cellen och de ger också vägar för diffusion av metaboliter i hela cellen.

canaliculae fungerar som kanaler för transport av sekretoriska produkter. Palade (1956) har observerat sekretoriska granuler i kaviteten i endoplasmatisk retikulum.

olika sekretoriska granuler av granulär endoplasmatisk retikulum transporteras till andra organeller enligt följande:

granulär er-agranulär er-cistemae av Golgibody-sekretoriska granuler

endoparmisk retikulum fungerar som ultrastrukturell skelettram i cellen. Endoplasmatisk retikulum ger ökad yta för de olika enzymatiska aktiviteterna. Det innehåller många enzymer som utför olika metaboliska reaktioner.

f. mikrosomer:

mikrosomerna är speciella typer av organeller i cytoplasman som beskrivs som små vesiklar avgränsade av tunna ytmembran av lipoproteiner impregnerade med små ribosompartiklar. Dessa ska ha utvecklats när canaliculae av ergastoplasman bryts in i små sfärer.

mikrosomerna ligger utspridda i cytoplasman. Dessa RNA – rika kroppar är de främsta platserna för proteinsyntes och deras membran är involverade i steroidsyntesen.

g. lysosomer, Mikrokroppar och peroxisomer:

i den cytoplasmatiska matrisen hos djurceller finns olika formade kroppar som vanligtvis begränsas av ett enda ytmembran och innehåller hydrolytiska enzymer. Dessa kallas lysosomer (Fig. 1.19). Lysosomer rapporterades först av de Duve 1955.

1964 visade P. Matile förekomsten av lysosomer i svampen Neurospora. Lysosomerna härstammar från golgi-komplexet. Lysosomerna är lytiska i naturen och är involverade i matsmältningen av intracellulära substanser.

lysosommembranets funktion är att separera de hydrolytiska enzymerna från andra delar av cellen, vilket skyddar cellen från självförtunning. När cellerna blir döda släpper lysosomerna sina enzymer som snabbt smälter cellen. Lysosomerna i växtceller är membranbundna lagringsgranuler innehållande en mängd hydrolytiska enzymer och de består av sphaerosomer, aleuronkorn och vakuoler.

h. Mikrokroppar:

i grundplattan hos många celler finns sfäriska eller ovoidmembranbundna kroppar av varierande storlek, 0,2-1.5 m i diameter, som kallas mikrokroppar. Dessa kroppar är omgivna av enda enhet membran och innehåller täta eller kristallina material, matrisen. Nyligen har de visat sig innehålla enzymer, särskilt katalaser, oxidaser och enzymer för väteperoxidmetabolism.

i. ribosomer:

i cellens cytoplasma förekommer partiklar som består av ribonukleinsyra (RNA) och proteiner. Dessa kallas ribosomer. Dessa partiklar förekommer fritt i cytoplasman och förblir också fästa med membranet i endoplasmatisk retikulum.

storleken på ribosomerna varierar något, vilket är ungefär 150 kg i bakterier, kloroplaster och mitokondrier och 140-200 kg i cytoplasman hos de eukaryota växt-och djurcellerna. Varje ribosom består av två underenheter; en mindre underenhet, kallad 40s-underenhet och en större underenhet som kallas 60s-underenhet.

ribosomerna förblir fästa med membranet i endoplasmatisk retikulum av den större underenheten. Den mindre underenheten förblir fäst vid den större underenheten som bildar en lockliknande struktur. Ribosomerna är de främsta platserna 3F proteinsyntes.

j. Mikrotubuli:

mikrotubuli och cytoplasmatiska filament har nyligen upptäckts i cytoplasman hos en mängd olika både växt-och djurceller och så kan de nu betraktas som den universella komponenten i eukaryota celler. Cytoplasmatiska filament är stavar av obestämd längd och 40-50 kcal i tjocklek. Sådana filament observeras i de flesta av de odifferentierade växtcellerna.

det trådformiga systemet utgör förmodligen en del av mekaniska maskiner som omvandlar kemisk energi till arbete och därmed åstadkommer den snabba cytoplasmatiska strömningen och ger styrka. De är raka och obestämda i längd och har ett ihåligt utseende. Varje mikrotubuli är ett aggregat av cirka 10 till 14 longitudinella mikrofilament (Fig. 1.21).

det är också möjligt att de underenheter som ansvarar för bildandet av cytoplasmatiska filament kan aggregera på ett sådant sätt att de bildar mikrotubuli direkt utan att först bilda mikrofilament. Elektronmikroskopisk studie har kastat mycket ljus på strukturen hos dessa cytoplasmatiska tubuler.

de skiljer sig från andra rörformiga strukturer, såsom endoplasmatisk retikulum, golgi-kroppar. Mikrotubuli är ca 200 till 270 i ytterdiameter med en elektron tät vägg av cirka 50 till 70 i tjocklek. De finns i roterande tillstånd. De är närvarande i kärnspindeln, kinetosomerna och cilia.

således, som filament, verkar mikrotubuli vara involverad i rörelsemaskinen. Dessa tubuler spelar också en viktig roll för att bibehålla cellens form. Således, som filament, utgör mikrotubuli delen av cytoskelettet i den cytoplasmatiska matrisen. De andra funktionerna hos dessa tubuler är ännu inte upptäckta.

K. centrosom:

i cellerna hos vissa lägre växter och alla djur förekommer strålningsstruktur i cytoplasman mycket nära kärnan. Det kallas centrosome. Termen centrosom myntades av T. Boveri 1888. Den består av strålningssystem, aster-eller astralstrålarna och ett par granuler, centriolerna eller diplosomerna (Fig. 1.19).

centriolerna är oberoende självduplikerande kroppar, 300-500 m långa och 150 m långa till 160 m långa, i diameter. De bildar 90 msk vinkel med varandra. Ultrastrukturen hos en cell avslöjar att centriolen är en liten tunnformad cylinder som består av jämnt fördelade nio longitudinellt orienterade tripletter av rodlets eller fibriller inbäddade i tät amorf matris.

ena änden av centriolen verkar vara stängd medan den andra änden är öppen.

den innersta enheten i varje triplett betecknas subfibril A och de andra två subfibril B och C. alla de tre subfibrillerna har mikrotubuli en tät kant och ett mindre tätt centrum som ger dem ihåligt utseende. Faktum är att det inte har fastställts om de är tubuler eller fasta fibrer med en tät cortex och lätt inredning.

Subfibriller A av de nio tripletterna är jämnt fördelade på omkretsen av en cirkel med en diameter på cirka 150 m kg och varje triplett är lutad så att en linje genom centren på dess underenheter gör en vinkel på cirka 30 kg med en tangent till denna cirkel vid mittpunkten av subfibril A.

arrangemanget av fibriller i centriolväggen liknar sålunda uppsättningen drivmedel i ett pyrotekniskt pinhjul. Subfibril A är försedd med två korta divergerande armar. En av de två armarna, riktade inåt längs en radie, har fri ände som pekar mot centrum av centriolen och den andra armen, riktad utåt förbinder A med subfibril C i nästa triplett.

de successiva tripletterna är således kopplade ihop, subfibril a Fig C, runt omkretsen av centriol med en serie smala linjära densiteter (Fig. 1.22).

insidan av centriolen är vanligtvis fylld med en homogen cytoplasma med låg densitet men kan innehålla en eller flera små täta granuler. Ibland strålar också fibrösa armar eller mikrotubuli från dem. I vissa celltyper utplaceras två eller flera pericentriolära strukturer eller satelliter runt centriolen. Dessa har olika former.

nyligen har närvaron av DNA och RNA noterats i centrioler. Förmodligen erhålls informationen för syntesen av centrioler från en liten DNA innehållande enhet med vikt av ca 2 X 10-16 gm.

l. funktion:

centrosom utför mekanisk funktion i cellen. Innan kärnkraftsdelningen börjar delas centrosomen i två. Två centrosomer migrerar till de två motsatta polerna i kärnan där de är involverade i bildandet av mitotiska apparater och leder separationen av kromosomer under kärndelning.

m. Flagella och Cilia:

cilia och flagella slår snabbt och kontraktila filamentösa processer som kommer ut från cytoplasman. Nyligen har de undersökts med elektronmikroskop och det har visat sig att cilia och flagella i hela växt-och djurriken visar identiska strukturer.

cilier har definierats som långa cylindriska processer avsmalnande vid spetsen och består av ett axiellt filamentkomplex inbäddat i en matris och inneslutet i ett ciliärmembran som är kontinuerligt vid basen med cellmembranet korrekt.

även om det inte finns någon grundläggande strukturell skillnad mellan cilia och flagella, kan båda skiljas från varandra med följande egenskaper:

(i) flagellerna är få i antal i varje cell men cilia är många i antal per cell.

(ii) flagellerna är långa i proportion till cellens storlek medan cilia är små. Ciliumets axel är 0,2-0,25 kg i diameter och 5 till 10 kg. lång. Flagella sträcker sig från denna längd uppåt till 150 kcal eller mer.

(iii) flagellen slår självständigt och uppvisar böljande rörelse medan cilia tenderar att slå i samordnade rytmer och röra sig i en svepande eller pendulär stroke.

flagellen och cilia har ‘axialfiberkomplex’ bestående av ett konstant antal inre fibriller eller mikrotubuli, det vill säga 11, varav två är i mitten och nio jämnt fördelade mikrofibriller förblir anordnade runt de två centrala fibrillerna (9 + 2). Dessa elva fibriller förblir inbäddade i matrisen med flytande konsistens och inneslutna i ett enhetsmembran med en tjocklek på 90 kg (Fig. 1.23).

de två centrala fibrillerna i axialfiberkomplexet är i singlet-tillstånd. De är ungefär cirkulära i tvärsnitt, 240 A i diameter och cirka 360 A från centrum till centrum. De är omslagen av central mantel som visar spiralkomposition i längdsnitt (Fig. 1.24). De har rörformigt utseende med tätare yttre region och ljus central kärna.

de nio perifera fibrillerna skiljer sig från de två centrala fibrillerna i att vara dubbletter (dvs. var och en består av två subfibriller). De mäter ungefär 38 A med 260 A i tvärsnitt. En subfibril av varje dubblett betecknas som subfibril A och den andra som subfibril B.

subfibril A har en cirkulär profil medan subfibril B är crescentric och delar en sektor av väggen av subfibril A. Den böjda septum mellan de två är således en del av väggen av subfibril A och är konvex mot subfibril B. Subfibril B oberoende av Subfibril. 1.24 och 1.25).

subfibril a bär 2 korta armar som projicerar mot subfibril B i nästa dubblett. Gibbons visade att dessa armar består av proteiner som han kallade dynein, som verkar vara involverade i produktionen av mekaniskt arbete. Det inre av subfibril A i cilia hos vissa celltyper verkar mörkare än subfibril B.

ciliära fibriller eller tubuler och cytoplasmatiska mikrotubuli är liknande i utseende och dimension och som cytoplasmatiska mikrotubuli ciliära mikrotubuli består av cirka 10-14 cytoplasmatiska filament. Det mikrotubulära komplexet i både cilia och flagella slutar vid basen i en basal kropp eller basalkropp som är en ihålig cylinder med samma struktur som en centriol.

de basala kropparna av cilia och flagella tros uppstå genom reduplicering av centrioler. Sättet för reduplicering av centriol är inte känt alls, men som kromosomernas reduplikationssätt rör sig centriolerna mot cellens ytmembran och bildar basala kroppar eller kinetosomer som i sin tur ger upphov till cilia eller flagella.

de basala granulerna som ligger vid basen av cilia eller flagella kan också delas upp i två och varje dottergranulat kan producera en ny cilium eller flagellum beroende på vad som är fallet.

ciliumets arkitektur är intimt relaterad till ciliary beat. Riktningen för ciliary beat är vinkelrätt mot en linje som förbinder de två centrala rören.

Cytoplasma: Komponent # 3. Ergastiska ämnen eller cytoplasmatiska inklusioner:

i cytoplasmens grundämne ses många icke-levande kroppar som kallas cytoplasmiska inklusioner. Dessa substanser bildas som ett resultat av metabolism och ackumuleras i form av granuler eller kristaller som exempelvis kalciumkarbonat, kalciumoxalat, stärkelsekorn, proteiner, pigment, tannin, hartser och oljedroppar.

Cytoplasma: Komponent # 4. Vacuole:

i cytoplasmens grundämne kan man se en eller flera vakuoler utöver de levande komponenterna. Det är en diskutabel fråga om en vakuol ska behandlas som en cellorganell. Vakuolerna har vakuolära membran eller tonoplaster och är fyllda med vakuolär sap.

det är fortfarande en öppen fråga huruvida vakuoler avgränsas av ett membran eller ett cytoplasmiskt gränssnitt. Vissa vakuoler verkar representera släta väggar vesiklar bildade av endoplasmatisk retikulum och har fibrillära förlängningar, dvs. bidrar endoplasmatisk retikulum till membran av vakuoler.

denna uppfattning ifrågasattes på grund av att vakuoler saknar kontinuitet med antingen endoplasmatisk retikulum eller kärnmembran.

den andra tankeskolan hävdar att vakuolerna härrör från golgi-apparaten. Den vakuolära utvecklingen i cellerna av kornskott apex stöder den andra vyn. Vakuolerna ökar i volym genom enkel fusion av mindre.

Mollenhauer och hans medarbetare (1961) å andra sidan föreslår en annan typ av vakuolär utveckling i cellerna i root cap. Golgi-apparaten i dessa celler har visat sig producera små vesiklar som tjänar till att transportera materialet till cellens periferi. Materialet i vakuolen efter disposition går in i cellväggens sammansättning medan det vakuolära membranet smälter samman med plasmamembranet.

vakuolerna är vanliga i cellerna hos både växter och djur. I vissa primitiva encelliga organismer innehåller vakuolerna matpartiklar, därför kallas de matvakuoler. Dessa håligheter har en speciell egenskap av sammandragning och expansion.

de pumpar överskottsmängden vatten och avfallsprodukter ur cytoplasma och upprätthåller därmed det bestämda inre trycket i cellen. Den flytande delen av vakuolen, den så kallade vakuolära saven, är aldrig en levande substans. Det är en vattnig lösning av lösligt avfall inklusive pigment, sockerarter, urinsyra etc.