Fonctions, parties et caractéristiques du cytoplasme



Le cytoplasme est la substance trouvée à l'intérieur des cellules, qui comprend la matrice cytoplasmique (ou cytosol) et les compartiments sous-cellulaires. Le cytosol constitue un peu plus de la moitié (environ 55%) du volume total de la cellule et constitue la zone où se produisent la synthèse et la dégradation des protéines, fournissant ainsi un moyen adéquat pour réaliser les réactions métaboliques nécessaires. .

Tous les composants sont dans un cytoplasme cellulaire procaryote, alors que dans d'autres eucaryotes il divisions, comme le noyau. Dans les cellules eucaryotes, le volume de cellules restant (45%) est occupée par les organites cytoplasmiques, tels que les mitochondries, lisse et rugueuse réticulum endoplasmique, le noyau, les peroxysomes, les lysosomes et endosomes.

Index

  • 1 Caractéristiques générales
  • 2 composants
    • 2.1 Citosol
    • 2.2 Organelles membraneuses
    • 2.3 Organelles discrets
    • 2.4 Organelles non membraneuses
    • 2.5 Inclusions
  • 3 propriétés du cytoplasme
    • 3.1 C'est un colloïde
    • 3.2 Propriétés thixotropes
    • 3.3 Le cytoplasme se comporte comme un hydrogel
    • 3.4 Mouvements de cycles
  • 4 phases du cytosol
  • 5 fonctions
  • 6 références

Caractéristiques générales

Le cytoplasme est la substance qui remplit l'intérieur des cellules et est divisé en deux composantes: la fraction liquide appelée cytosol ou organelles et de la matrice cytoplasmique qui sont incorporés dans - dans le cas de la lignée eucaryote.

Le cytosol est la matrice gélatineuse dans le cytoplasme et est composé d'une grande variété de solutés, tels que des ions, des metabolites intermédiaires, des glucides, des lipides, des protéines et des acides ribonucléiques (ARN). Il peut se produire en deux phases interconvertibles: la phase gel et la phase solaire.

Il est une matrice colloïdale analogue à un gel aqueux constitué d'eau - surtout - et un réseau de protéines fibreuses correspondant au cytosquelette, y compris l'actine, les microtubules et des filaments intermédiaires, et une série de protéines accessoires qui contribuent à former un treillis

Ce réseau formé de filaments de protéines diffuse dans tout le cytoplasme, lui conférant des propriétés de viscoélasticité et des caractéristiques d'un gel contractile.

Le cytosquelette est responsable de fournir un support et une stabilité à l'architecture cellulaire. En plus de participer au transport de substances dans le cytoplasme et de contribuer au mouvement des cellules, comme dans la phagocytose.

Composants

Le cytoplasme est composé d'une matrice cytoplasmique ou d'un cytosol et des organites incorporés dans cette substance gélatineuse. Ensuite, chacun sera décrit en profondeur:

Citosol

Le cytosol est la substance incolore, parfois grisâtre, gélatineuse et translucide présente à l'extérieur des organites. Il est considéré comme la partie soluble du cytoplasme.

L'élément le plus abondant de cette matrice est l'eau formant 65 à 80% de la composition totale, sauf dans les cellules osseuses, l'émail des dents et dans les graines.

En ce qui concerne sa composition chimique, 20% correspond à des molécules protéiques. Il a plus de 46 éléments utilisés par la cellule. Parmi ceux-ci, seuls 24 sont considérés comme essentiels pour la vie.

Parmi les éléments les plus importants, on peut citer le carbone, l'hydrogène, l'azote, l'oxygène, le phosphore et le soufre.

De même, cette matrice est riche en ions et leur rétention produit une augmentation de la pression osmotique de la cellule. Ces ions aident à maintenir un équilibre acide-base optimal dans l'environnement cellulaire.

La diversité des ions présents dans le cytosol varie en fonction du type de cellule étudié. Par exemple, les cellules musculaires et nerveuses présentent de fortes concentrations de potassium et de magnésium, tandis que les ions calcium sont particulièrement abondants dans les cellules sanguines.

Organelles membraneuses

Dans le cas des cellules eucaryotes, il existe une variété de compartiments sous-cellulaires incorporés dans la matrice cytoplasmique. Ceux-ci peuvent être divisés en organelles membraneuses et discrètes.

Le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi appartiennent au premier groupe, qui sont tous deux des systèmes membranaires en forme de sac interconnectés. Pour cette raison, il est difficile de définir la limite de sa structure. De plus, ces compartiments présentent une continuité spatiale et temporelle avec la membrane plasmique.

Le réticulum endoplasmique est divisé en lisse ou rugueux, en fonction de la présence ou de l'absence de ribosomes. Le lisse est responsable du métabolisme des petites molécules, possède des mécanismes de détoxication et de synthèse des lipides et des stéroïdes.

En revanche, le réticulum endoplasmique rugueux possède des ribosomes ancrés à sa membrane et est principalement responsable de la synthèse des protéines qui seront excrétées par la cellule.

L'appareil de Golgi est un ensemble de disques sous la forme de disques et participe à la synthèse des membranes et des protéines. De plus, il dispose de la machinerie enzymatique nécessaire pour modifier les protéines et les lipides, y compris la glycosylation. Il participe également au stockage et à la distribution des lysosomes et des peroxysomes.

Organites discrets

Le second groupe est constitué d'organelles intracellulaires discrètes et leurs limites sont clairement observées par la présence de membranes.

Ils sont isolés des autres organites du point de vue structurel et physique, bien qu'il puisse y avoir des interactions avec d'autres compartiments, par exemple, les mitochondries peuvent interagir avec les organelles membraneuses.

Dans ce groupe se trouvent les mitochondries, organites possédant les enzymes nécessaires pour réaliser les voies métaboliques essentielles, telles que le cycle de l'acide citrique, la chaîne de transport des électrons, la synthèse de l'ATP et la b-oxydation des acides gras.

Les lysosomes sont également des organites discrets et sont responsables du stockage des enzymes hydrolytiques qui aident à la réabsorption des protéines, à la destruction des bactéries et à la dégradation des organites cytoplasmiques.

Les microbodies (peroxisomes) participent à des réactions oxydatives. Ces structures possèdent l'enzyme catalase qui aide à convertir le peroxyde d'hydrogène - un métabolisme toxique - en substances inoffensives pour la cellule: l'eau et l'oxygène. Dans ces corps, la b-oxydation des acides gras se produit.

Dans le cas des plantes, il existe d'autres organites appelés plastides. Ceux-ci effectuent des dizaines de fonctions dans la cellule végétale et les plus remarquables sont les chloroplastes, où la photosynthèse se produit.

Organelles non membraneuses

La cellule a également des structures qui ne sont pas délimitées par des membranes biologiques. Parmi eux, les composants du cytosquelette comprennent les microtubules, les filaments intermédiaires et les microfilaments d'actine.

Les filaments d'actine sont composés de molécules globulaires et sont des chaînes flexibles, tandis que les filaments intermédiaires sont plus résistants et composés de protéines différentes. Ces protéines sont responsables de la résistance à la traction et renforcent la cellule.

Les centrioles sont un duo structural sous forme de cylindres et sont également des organites non membraneuses. Ils sont situés dans les centrosomes ou au centre organisé des microtubules. Ces structures donnent naissance aux corps basaux des cils.

Enfin, il existe des ribosomes, des structures formées par des protéines et des ARN ribosomiques qui participent au processus de traduction (synthèse des protéines). Ils peuvent être libres dans le cytosol ou être ancrés dans le réticulum endoplasmique rugueux.

Cependant, plusieurs auteurs ne considèrent pas que les ribosomes doivent être classés comme organites eux-mêmes.

Inclusions

Les inclusions sont les composants du cytoplasme qui ne correspondent pas aux organites et dans la plupart des cas ils ne sont pas entourés de membranes lipidiques.

Cette catégorie comprend un grand nombre de structures hétérogènes, telles que des granules de pigments, des cristaux, des graisses, du glycogène et certains déchets.

Ces corps peuvent être entourés par des enzymes qui participent à la synthèse de macromolécules à partir de la substance présente dans l'inclusion. Par exemple, le glycogène peut parfois être entouré d'enzymes telles que la glycogène synthase ou la glycogène phosphorylase.

Les inclusions sont fréquentes dans les cellules du foie et les cellules musculaires. De même, les inclusions des cheveux et de la peau présentent des granules de pigments qui leur confèrent la coloration caractéristique de ces structures.

Propriétés du cytoplasme

C'est un colloïde

Chimiquement, le cytoplasme est un colloïde, il présente donc les caractéristiques d'une solution et d'une suspension simultanément. Il est composé de molécules de faible poids moléculaire telles que les sels et le glucose, ainsi que de molécules de plus grande masse telles que les protéines.

Un système colloïdal peut être défini comme un mélange de particules d'un diamètre compris entre 1/1 000 000 et 1/10 000 dispersées dans un milieu liquide. Le protoplasme cellulaire entier, qui comprend à la fois le cytoplasme et le nucléoplasme, est une solution colloïdale, car les protéines dispersées présentent toutes les caractéristiques de ces systèmes.

Les protéines sont capables de former des systèmes colloïdaux stables, car elles se comportent comme des ions chargés dans la solution et interagissent en fonction de leurs charges et, deuxièmement, elles sont capables d'attirer les molécules d'eau. Comme tous les colloïdes, il a la propriété de maintenir cet état de suspension, ce qui donne de la stabilité aux cellules.

L'apparence du cytoplasme est trouble car les molécules qui le composent sont grandes et réfractent la lumière, ce phénomène s'appelle l'effet Tyndall.

En revanche, le mouvement brownien des particules augmente la rencontre des particules, favorisant les réactions enzymatiques dans le cytoplasme cellulaire.

Propriétés thixotropes

Le cytoplasme présente des propriétés thixotropes, de même que certains fluides non newtoniens et pseudoplastiques. La thixotropie se réfère aux changements de viscosité au fil du temps: lorsque le fluide est soumis à un effort, la viscosité du fluide diminue.

Les substances thixotropes ont une stabilité à l'état de repos et, lorsqu'elles sont perturbées, gagnent en fluidité. Dans l'environnement quotidien, nous sommes en contact avec ce type de matériau, comme la sauce tomate et le yaourt.

Le cytoplasme se comporte comme un hydrogel

Un hydrogel est une substance naturelle ou synthétique pouvant être poreuse ou non et capable d'absorber de grandes quantités d'eau. Sa capacité d'extension dépend de facteurs tels que l'osmolarité du milieu, la force ionique et la température.

Le cytoplasme a la caractéristique d'un hydrogel, car il peut absorber des quantités d'eau importantes et le volume varie en fonction de l'extérieur. Ces propriétés ont été corroborées dans le cytoplasme des mammifères.

Mouvements de cycles

La matrice cytoplasmique est capable de faire des mouvements qui créent un courant ou un flux cytoplasmique. Ce mouvement est généralement observé dans la phase la plus liquide du cytosol et est la cause du déplacement des compartiments cellulaires tels que les pinosomes, les phagosomes, les lysosomes, les mitochondries, les centrioles, entre autres.

Ce phénomène a été observé dans la plupart des cellules animales et végétales. Les mouvements amiboïdes des protozoaires, des leucocytes, des cellules épithéliales et d'autres structures dépendent du mouvement de la cytose dans le cytoplasme.

Phases du cytosol

La viscosité de cette matrice varie en fonction de la concentration des molécules dans la cellule. Grâce à sa nature colloïdale, deux phases ou états peuvent être distingués dans le cytoplasme: la phase solaire et la phase de gel. Le premier ressemble à un liquide, tandis que le second est similaire à un solide grâce à la concentration plus élevée de macromolécules.

Par exemple, dans la préparation d'une gélatine, nous pouvons distinguer les deux états. Dans la phase solaire, les particules peuvent se déplacer librement dans l'eau, mais lorsque la solution est refroidie, elle durcit et devient une sorte de gel semi-solide.

À l'état de gel, les molécules peuvent se maintenir ensemble par différents types de liaisons chimiques, y compris H-H, C-H ou C-N. Au moment où la chaleur est appliquée à la solution, elle reviendra à la phase solaire.

Dans des conditions naturelles, l'inversion des phases dans cette matrice dépend de divers facteurs physiologiques, mécaniques et biochimiques dans l'environnement cellulaire.

Fonctions

Le cytoplasme est une sorte de soupe moléculaire où se produisent les réactions enzymatiques essentielles au maintien de la fonction cellulaire.

C'est un moyen de transport idéal pour les processus de respiration cellulaire et les réactions de biosynthèse, car les molécules ne se solubilisent pas dans le milieu et flottent dans le cytoplasme, prêtes à être utilisées.

De plus, grâce à sa composition chimique, le cytoplasme peut fonctionner comme tampon ou tampon. Il sert également de moyen approprié pour la suspension des organites, en les protégeant - et le matériel génétique confiné dans le noyau - des mouvements brusques et des collisions possibles.

Le cytoplasme contribue au mouvement des nutriments et au déplacement des cellules, grâce à la génération d'un flux cytoplasmique. Ce phénomène consiste en le mouvement du cytoplasme.

Les courants dans le cytoplasme sont particulièrement importants dans les grandes cellules végétales et contribuent à accélérer le processus de distribution des matériaux.

Références

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. et Walter, P. (2008). Biologie Moléculaire De La Cellule. Science de la guirlande.
  2. Campbell, N. A. et Reece, J. B. (2007). Biologie. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fels, J., Orlov, S. N. et Grygorczyk, R. (2009). La nature hydrogel du cytoplasme mammalien contribue à la détection du pH osmosensible et extracellulaire. Journal biophysique, 96(10), 4276-4285.
  4. Luby-Phelps, K., Taylor, D. L. et Lanni, F. (1986). Sonder la structure du cytoplasme. The Journal of Cell Biology, 102(6), 2015-2022.
  5. Ross, M. H. et Pawlina, W. (2007). Histologie Texte et couleur de l'Atlas avec biologie cellulaire et moléculaire, 5aed. Ed. Panamericana Medical.
  6. Tortora, G.J., Funke, B.R. et Case, C.L. (2007). Introduction à la microbiologie. Ed. Panamericana Medical.