Citoplasma: Funções, Peças e Recursos

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 de células e é a área onde ocorre a síntese e degradação de proteínas, fornecendo um meio adequado para que as reações metabólicas necessárias sejam realizadas. .

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 , retículo endoplasmático liso e áspero , núcleo, peroxissomos , lisossomos e endossomos.

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Características gerais

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O citoplasma é a substância que preenche o interior das células e é dividido em dois componentes: a fração líquida conhecida como citosol ou matriz citoplasmática e as organelas nele incorporadas – no caso da linhagem eucariótica.

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

Consiste em 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 treliça

Essa rede formada por filamentos de proteínas está espalhada por todo o citoplasma, proporcionando propriedades de viscoelasticidade 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 o movimento das células, como na fagocitose .

Componentes

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

Cytosol

O citosol é a substância incolor, às vezes acinzentada, gelatinosa e translúcida encontrada fora das organelas. A porção solúvel do citoplasma é considerada.

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.

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

Entre os elementos mais proeminentes podem ser mencionados carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre.

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

A diversidade de íons encontrados no citosol varia de acordo com o tipo de célula estudado. 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 de células eucarióticas, há uma variedade de compartimentos subcelulares incorporados na matriz citoplasmática. Estes podem ser divididos em organelos membranosos e discretos.

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

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

Em contraste, o retículo endoplasmático rugoso possui ribossomos ancorados à 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 na forma de discos e participa da síntese de membranas e proteínas. Ele também possui o mecanismo enzimático necessário para fazer alterações nas proteínas e lipídios, incluindo a glicosilação. Também participa do armazenamento e distribuição de lisossomos e peroxissomos.

Organelas discretas

O segundo grupo consiste em organelas intracelulares discretas e seus limites são claramente observados pela presença de membranas.

Eles são isolados de outras organelas do ponto de vista estrutural e físico, embora possa 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 oxidação b de ácidos graxos.

Os lisossomos também são organelos discretos e são responsáveis ​​pelo armazenamento de enzimas hidrolíticas que ajudam na reabsorção de proteínas, destroem bactérias e degradam organelos citoplasmáticos.

Os microrganismos (peroxissomos) participam de reações oxidativas. Essas estruturas têm a enzima catalase que ajuda a converter o peróxido de hidrogênio – um metabolismo tóxico – em substâncias inofensivas para a célula: água e oxigênio. Nesses corpos, ocorre a oxidação b dos ácidos graxos.

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

Organelas não membranosas

A célula também possui estruturas que não são delimitadas por membranas biológicas. Entre eles estão os componentes do citoesqueleto que incluem microtúbulos, filamentos inter-filamentos 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 diferentes proteínas. Essas proteínas são responsáveis ​​por fornecer resistência à tração e conferem força à célula.

Os centríolos são um duo estrutural na forma de um cilindro e também são organelas não membranosas. Eles estão localizados nos centrossomas organizados ou no centro de microtúbulos. Essas estruturas dão origem aos corpos basais dos cílios.

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

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

Inclusões

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

Esta categoria inclui um grande número de estruturas heterogêneas, como grânulos de pigmentos, cristais, gorduras, glicogênio e alguns resíduos.

Esses corpos podem ser cercados por enzimas que participam da síntese de macromoléculas a partir da substância presente na inclusão. Por exemplo, em algumas ocasiões o glicogênio pode ser envolvido por enzimas como glicogênio sinteta ou glicogênio fosforilase.

As inclusões são comuns nas células hepáticas e musculares. Da mesma forma, as inclusões de cabelo e pele têm grânulos de pigmentos que lhes conferem a cor característica dessas estruturas.

Propriedades do citoplasma

É um colóide

Quimicamente, o citoplasma é um colóide, portanto possui características de uma solução e uma suspensão simultaneamente. É composto por moléculas de baixo peso molecular, como sais e glicose, e também por moléculas de uma 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 dispersos em um meio líquido. Todo o protoplasma celular, que inclui citoplasma e nucleoplasma, é uma solução coloidal, uma vez que as proteínas dispersas exibem todas as características desses sistemas.

As proteínas são capazes de formar sistemas coloidais estáveis, uma vez que se comportam como íons carregados na solução e interagem de acordo com suas cargas e, segundo, são capazes de atrair moléculas de água. Como qualquer colóide, tem a propriedade de manter o referido estado de suspensão, o que confere estabilidade às células.

A aparência do citoplasma é turva porque as moléculas que o compõem são grandes e refratam a luz, esse fenômeno é chamado de efeito Tyndall.

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

Propriedades tixotrópicas

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

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

O citoplasma se comporta como um hidrogel

Um hidrogel é uma substância natural ou sintética que pode ser porosa ou não 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 a característica de um hidrogel, pois pode absorver quantidades significativas de água e o volume varia em resposta ao exterior. Essas propriedades foram corroboradas no citoplasma de mamíferos.

Ciclos de movimentos

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

Esse fenômeno foi observado na maioria das células animais e vegetais. Os movimentos amebóides apresentados por protozoários, leucócitos, células epiteliais e outras estruturas dependem do movimento da citose no citoplasma.

Fases do citosol

A viscosidade desta matriz varia dependendo da concentração de moléculas na célula. Graças à sua natureza coloidal, é possível distinguir duas fases ou estados no citoplasma: a fase solar e a fase gel. O primeiro é remanescente de um líquido, enquanto o segundo é semelhante a um sólido, graças à maior concentração de macromoléculas.

Por exemplo, na preparação de uma geléia, podemos distinguir os dois estados. Na fase solar, as partículas podem se mover livremente na água; no entanto, quando a solução é resfriada, ela endurece e se torna uma espécie de gel semi-sólido.

No estado de gel, as moléculas são capazes de se unir por diferentes tipos de ligações químicas , incluindo HH, CH ou CN. Quando o calor é aplicado à solução, ele retorna à fase solar.

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

Funções

O citoplasma é um tipo de sopa molecular onde ocorrem as reações enzimáticas essenciais para manter a função celular.

É um meio de transporte ideal para processos de respiração celular e reações de biossíntese, uma vez que as moléculas não são solubilizadas no meio e flutuam no citoplasma, prontas para serem utilizadas.

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

O citoplasma contribui para o movimento de nutrientes e deslocamento celular, graças à geração de um fluxo citoplasmático. Esse 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 de material.

Referências

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