Citoplasma: funções, partes e características - Ciência - 2023

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o citoplasma É a substância encontrada no interior das células, que inclui a matriz citoplasmática ou citosol e os compartimentos subcelulares. O citosol constitui pouco mais da metade (aproximadamente 55%) do volume total da célula e é o local onde ocorre a síntese e a degradação das proteínas, proporcionando um meio adequado para que ocorram as reações metabólicas necessárias. .

Todos os componentes de uma célula procariótica estão no citoplasma, enquanto nos eucariotos existem outras divisões, como o núcleo. Nas células eucarióticas, o volume celular remanescente (45%) é ocupado por organelas citoplasmáticas, como mitocôndrias, o retículo endoplasmático liso e rugoso, o núcleo, peroxissomos, lisossomas e endossomos.

Características gerais

O citoplasma é a substância que preenche o interior das células e se divide em dois componentes: a fração líquida conhecida como citosol ou matriz citoplasmática e as organelas que nela estão embutidas - no caso da linhagem eucariótica.

O citosol é a matriz gelatinosa do citoplasma e é composto por uma grande variedade de solutos, como íons, metabólitos intermediários, carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos ribonucléicos (RNA). Pode ocorrer em duas fases interconvertíveis: a fase gel e a fase sol.

É constituída por uma matriz coloidal semelhante a um gel aquoso composto de água - principalmente - e uma rede de proteínas fibrosas correspondentes ao citoesqueleto, incluindo actina, microtúbulos e filamentos intermediários, além de uma série de proteínas acessórias que contribuem para formar um estrutura.

Essa rede formada por filamentos protéicos difunde-se pelo citoplasma, conferindo-lhe propriedades viscoelásticas e características de um gel contrátil.

O citoesqueleto é responsável por fornecer suporte e estabilidade à arquitetura celular. Além de participar do transporte de substâncias no citoplasma e contribuir para a movimentação das células, como a fagocitose. Na animação a seguir você pode ver o citoplasma de uma célula animal (citoplasma):

Características

O citoplasma é uma espécie de sopa molecular onde ocorrem as reações enzimáticas essenciais para a manutenção da função celular.

É um meio de transporte ideal para processos de respiração celular e para reações de biossíntese, uma vez que as moléculas não se solubilizam no meio e ficam flutuando no citoplasma, prontas para serem utilizadas.

Além disso, graças à sua composição química, o citoplasma pode funcionar como tampão ou tampão. Também serve como meio adequado para a suspensão de organelas, protegendo-as - e o material genético confinado no núcleo - de movimentos bruscos e possíveis colisões.

O citoplasma contribui para a movimentação de nutrientes e deslocamento celular, graças à geração de um fluxo citoplasmático. Este fenômeno consiste no movimento do citoplasma.

As correntes no citoplasma são particularmente importantes em grandes células vegetais e ajudam a acelerar o processo de distribuição do material.

Componentes

O citoplasma é composto por uma matriz citoplasmática ou citosol e pelas organelas que estão embebidas nessa substância gelatinosa. Cada um será descrito em detalhes abaixo:

Citosol

O citosol é a substância incolor, às vezes acinzentada, gelatinosa e translúcida encontrada na parte externa das organelas. É considerada a porção solúvel do citoplasma.

O componente mais abundante dessa matriz é a água, formando entre 65 e 80% de sua composição total, exceto nas células ósseas, no esmalte dos dentes e nas sementes.

Em relação à sua composição química, 20% corresponde a moléculas de proteínas. Possui mais de 46 elementos usados pela célula. Destes, apenas 24 são considerados essenciais para a vida.

Entre os elementos mais proeminentes estão carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre.

Da mesma forma, essa matriz é rica em íons e a retenção destes produz um aumento na pressão osmótica da célula. Esses íons ajudam a manter o equilíbrio ácido-básico ideal no ambiente celular.

A diversidade de íons encontrados no citosol varia de acordo com o tipo de célula estudada. Por exemplo, células musculares e nervosas têm altas concentrações de potássio e magnésio, enquanto o íon cálcio é particularmente abundante nas células sanguíneas.

Organelas membranosas

No caso das células eucarióticas, há uma variedade de compartimentos subcelulares embutidos na matriz citoplasmática. Estes podem ser divididos em organelas membranosas e discretas.

O retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi pertencem ao primeiro grupo, ambos são sistemas de membranas em forma de saco que estão interconectados. Por isso, é difícil definir o limite de sua estrutura. Além disso, esses compartimentos apresentam continuidade espacial e temporal com a membrana plasmática.

O retículo endoplasmático é dividido em liso ou rugoso, dependendo da presença ou ausência de ribossomos. O liso é responsável pelo metabolismo de pequenas moléculas, possui mecanismos de desintoxicação e síntese de lipídios e esteróides.

Em contrapartida, o retículo endoplasmático rugoso possui ribossomos ancorados em sua membrana e é o principal responsável pela síntese de proteínas que serão excretadas pela célula.

O aparelho de Golgi é um conjunto de sacos em forma de disco e participa da síntese de membrana e proteína. Além disso, possui a maquinaria enzimática necessária para realizar modificações em proteínas e lipídios, incluindo a glicosilação. Também participa do armazenamento e distribuição de lisossomos e peroxissomos.

Organelas discretas

O segundo grupo é formado por organelas intracelulares discretas e seus limites são claramente observados pela presença de membranas.

São isoladas das demais organelas do ponto de vista estrutural e físico, embora possam haver interações com outros compartimentos, por exemplo, as mitocôndrias podem interagir com as organelas membranosas.

Nesse grupo estão as mitocôndrias, organelas que possuem as enzimas necessárias para realizar as vias metabólicas essenciais, como o ciclo do ácido cítrico, a cadeia de transporte de elétrons, a síntese de ATP e a b-oxidação dos ácidos graxos.

Os lisossomos também são organelas discretas e são responsáveis pelo armazenamento de enzimas hidrolíticas que auxiliam na reabsorção de proteínas, destroem bactérias e degradam as organelas citoplasmáticas.

Microcorpos (peroxissomos) participam de reações oxidativas. Essas estruturas possuem a enzima catalase que ajuda a converter o peróxido de hidrogênio - um metabolismo tóxico - em substâncias inofensivas para a célula: água e oxigênio. Nestes corpos ocorre a b-oxidação dos ácidos graxos.

No caso das plantas, existem outras organelas chamadas plastos. Estes desempenham dezenas de funções na célula vegetal e os mais destacados são os cloroplastos, onde ocorre a fotossíntese.

Organelas não membranosas

A célula também possui estruturas que não são delimitadas por membranas biológicas. Isso inclui os componentes do citoesqueleto, que incluem microtúbulos, filamentos intermediários e microfilamentos de actina.

Os filamentos de actina são compostos por moléculas globulares e são cadeias flexíveis, enquanto os filamentos intermediários são mais resistentes e compostos por proteínas diferentes. Essas proteínas são responsáveis por fornecer resistência à tração e dar solidez à célula.

Os centríolos são uma dupla estrutural em forma de cilindro e também são organelas não membranosas. Eles estão localizados nos centrossomas ou centros organizados de microtúbulos. Essas estruturas dão origem aos corpos basais dos cílios.

Por fim, existem os ribossomos, estruturas constituídas por proteínas e RNA ribossômico que participam do processo de tradução (síntese de proteínas). Eles podem estar livres no citosol ou ancorados no retículo endoplasmático rugoso.

No entanto, vários autores não consideram que os ribossomos devam ser classificados como organelas.

Inclusões

As inclusões são os componentes do citoplasma que não correspondem a organelas e, na maioria dos casos, não são circundados por membranas lipídicas.

Esta categoria inclui um grande número de estruturas heterogêneas, como grânulos de pigmento, cristais, gorduras, glicogênio e algumas substâncias residuais.

Esses corpos podem se cercar de enzimas que participam da síntese de macromoléculas a partir da substância presente na inclusão. Por exemplo, o glicogênio pode às vezes ser rodeado por enzimas, como glicogênio sintético ou glicogênio fosforilase.

As inclusões são comuns nas células do fígado e nas células musculares. Da mesma forma, as inclusões do cabelo e da pele apresentam grânulos de pigmento que lhes conferem a cor característica dessas estruturas.

Propriedades do citoplasma

É um colóide

Quimicamente, o citoplasma é um colóide, portanto possui características de solução e suspensão simultaneamente. É composto de moléculas de baixo peso molecular, como sais e glicose, bem como moléculas de massa maior, como proteínas.

Um sistema coloidal pode ser definido como uma mistura de partículas com um diâmetro entre 1 / 1.000.000 a 1 / 10.000 dispersas em um meio líquido. Todo protoplasma celular, que inclui tanto o citoplasma quanto o nucleoplasma, é uma solução coloidal, uma vez que as proteínas dispersas apresentam todas as características desses sistemas.

As proteínas são capazes de formar sistemas coloidais estáveis, visto que se comportam como íons carregados em solução e interagem de acordo com suas cargas e, por outro lado, são capazes de atrair moléculas de água. Como todos os colóides, tem a propriedade de manter esse estado de suspensão, o que confere estabilidade às células.

O aspecto do citoplasma é turvo porque as moléculas que o compõem são grandes e refratam a luz, esse fenômeno é denominado efeito Tyndall.

Por outro lado, o movimento browniano das partículas aumenta o encontro de partículas, favorecendo reações enzimáticas no citoplasma celular.

Propriedades tixotrópicas

O citoplasma exibe propriedades tixotrópicas, assim como alguns fluidos não newtonianos e pseudoplásticos. A tixotropia se refere a mudanças na viscosidade ao longo do tempo: quando o fluido é submetido a estresse, sua viscosidade diminui.

As substâncias tixotrópicas apresentam estabilidade no estado de repouso e, quando perturbadas, ganham fluidez. No ambiente cotidiano, temos contato com esse tipo de material, como o molho de tomate e o iogurte.

O citoplasma se comporta como um hidrogel

Um hidrogel é uma substância natural ou sintética que pode ou não ser porosa e tem a capacidade de absorver grandes quantidades de água. Sua capacidade de extensão depende de fatores como a osmolaridade do meio, a força iônica e a temperatura.

O citoplasma tem características de hidrogel, pois pode absorver quantidades significativas de água e o volume varia em resposta ao exterior. Essas propriedades foram corroboradas no citoplasma de mamíferos.

Movimentos Cyclosis

A matriz citoplasmática é capaz de fazer movimentos que criam uma corrente ou fluxo citoplasmático. Esse movimento geralmente é observado na fase mais líquida do citosol e é a causa do deslocamento de compartimentos celulares como pinossomas, fagossomas, lisossomas, mitocôndrias, centríolos, entre outros.

Este fenômeno foi observado na maioria das células animais e vegetais. Os movimentos amebóides de protozoários, leucócitos, células epiteliais e outras estruturas dependem do movimento da ciclosis no citoplasma.

Fases do citosol

A viscosidade desta matriz varia dependendo da concentração de moléculas na célula. Graças à sua natureza coloidal, duas fases ou estados podem ser distinguidos no citoplasma: a fase sol e a fase gel. O primeiro se assemelha a um líquido, enquanto o segundo se assemelha a um sólido, graças à maior concentração de macromoléculas.

Por exemplo, na preparação de uma gelatina podemos distinguir os dois estados. Na fase sol as partículas podem se mover livremente na água, porém quando a solução é resfriada ela endurece e se torna uma espécie de gel semissólido.

No estado de gel, as moléculas são capazes de ser mantidas juntas por diferentes tipos de ligações químicas, incluindo H-H, C-H ou C-N. Assim que o calor for aplicado à solução, ela retornará à fase solar.

Em condições naturais, a inversão de fase nesta matriz depende de uma variedade de fatores fisiológicos, mecânicos e bioquímicos no ambiente celular.

Referências

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