Citoplasma

CITOPLASMA

Citoplasma vie, la microscopul fotonic, apare ca un lichid transparent, incolor, omogen, mai mult sau mai putin vascos. In ea se observa numeroase organite de forma diferita si incluziunile. La microscopul electronic, citoplasma se prezinta neomogena si complex structurata.

Incepand de la exterior spre interior, citoplasma cuprinde 3 structuri:

Ø plasmalema, o membrane ectoplasmatica care captuseste interiorul peretelui celular (ecto=exterior)

Ø citosolul (hialoplasma), substanta fundamentala in care se afla toate organitele celulare;

Ø tonoplastul, o membrana endoplasmatica care inconjoara vacuola sau vacuolele.

Plasmalema

Ø este membrana biologica existenta la periferia citoplasmei

Ø se prezinta sub forma unei pelicule lipoproteice, cu o arhitectura complexa si dinamica, indeplinind multiple functii in viata celulei. Are o grosime de 7,5 nm. La exterior, este protejata de peretele celular.

Ø in compozitia plasmalemei, cat si a altor membrane interne intra: lipide, proteine, glucide, substante transportoare de electroni, ioni de Ca. Lipidele sunt reprezentate de fosfolipide, glicolipide si steroli. Proteinele membranare, dupa functia pe care o indeplinesc, pot fi: protein-enzime, proteine receptoare pentru excitatii mecanice, de presiune, lumina sau excitatii chimice. Glucidele sunt reprezentate de galactoza, manoza, glucoza, fructoza. Acestea se intercaleaza printre moleculele de fosfolipide.

Ø In ceea ce priveste structura plasmalemei, de-a lungul timpului, s-au elaborate mai multe modele. La ora actuala, s-a impus modelul mozaicului fluid elaborate de Singer si Nicolson in anul 1972. Conform acestui model, membranele plasmatice cat si cele ale organitelor celulare sunt alcatuite din 2 straturi de fosfolipide, care reprezinta o matrice fluida, cristalina, la care se alatura proteine si glucide. Straturile lipidice sunt orientate polar, cu gruparile hidrofile spre exterior si cu cele hidrofobe spre interiorul membranei.

Ø Moleculele de fosfolipide din membranele plasmatice au posibilitatea de a efectua deplasari pe orizontala. Printre moleculele de lipide se gasesc situate moleculele de proteine. Acestea sunt intotdeauna globulare. Proteinele globulare au si ele posibilitatea de a se deplasa, in plan vertical, fata de straturile fosfolipidice sau se pot roti in jurul axei lor.

Ø In raport cu bistratul fosfolipidic, proteinele globulare pot fi: proteine periferice(extrinsece) si proteine integrate (intrinsece).

Ø Plasmalema, prin pozitia sa de bariera la periferia celulei, permite selectarea schimburilor, asigura recunoasterea semnalelor informationale si transmiterea mesajelor in interiorul si exteriorul celulei, da expresia individualitatii biologice organismelor vii. Participa la formarea plasmodesmelor la nivelul porilor (punctuatiilor) din peretii celulari. Prin generarea potentialelor de actiune si transmiterea acestora prin plasmodesme, de la o celula la alta, are si rol informational, asigurand, pe aceasta cale, integritatea structurala si functionala a organismului. Plasmalema are rol primordial in biogeneza peretelui celular.

Ø Principalele proprietati ale plasmalemei sunt: permeabilitatea selectiva, potentialul de membrana si conductibilitatea electrica.

Permeabilitatea selectiva. Prin acest fenomen, plasmalema asigura, permanent, un schimb controlat de substante intre hialoplasma si mediul extracelular.Aceasta proprietate si-o indeplineste prin mecanisme ca: transportul pasiv, transportul activ si citoza.

Transportul pasiv se poate face fara consum de energie. Mambranele plasmatice sunt semipermeabile datorita gruparilor hidrofobe orientate spre interiorul bistratului lipidic.Desi constituie o bariera pentru cele mai multe molecule polare hidrosolubile, permit transportul apei care si face pasiv. Acesta se realizeaza direct prin bistratul fosfolipidic, printr-un proces de osmoza, dinspre solutia mai diluata spre cea mai concentrata.

Transportul substantelor dizolvate se realizeaza pasiv prin difuziunea simpla si facilitata.

Difuziunea simpla - se realizeaza prin canale proteice prin care solutiile, existente pe cele 2 fete ale membranelor, ajung in contact direct, in momentul cand se produce deschiderea canalelor datorita scaderii potentialului de mambrana.

Difuziunea facilitata - se realizeaza prin intermediul unor proteine transportoare care trec moleculele prin canalele proteice dupa care se elibereaza participand la alte circuite de transport.

Transportul activ - se realizeaza prin intermediul transportorilor proteici membranari (pompe de ioni) care folosesc energia rezultata din ATP. Prin acest tip de transport sunt transportate moleculele polare: ionii, glucidele, aminoacizii, diferiti metaboliti.

Transportul activ poate fi: uniport cand se transporta o singura substanta intr-un singur sens, cotransport - cand sunt transportate 2 substante simultan. Transportul cotransport se face in acelasi sens, simport sau in sensuri opuse, antiport.

Transportul activ se realizeaza si prin intermediul gradientului electrochimic care se bazeaza pe potentialul bioelectric negativ ce se formeaza in interiorul celulelor, fapt ce determina atragerea ionilor cu sarcini electrice opuse.

Citoza - este fenomenul prin care transportul unor macromolecule particulare si picaturi, in afara si in interiorul celulei, se realizeaza printr-un mecanism mediat de aparitia unor vezicule.Este de 2 feluri: endocitoza si exocitoza.

Endocitoza - este procesul prin care particule solide sau lichide patrund din mediul exterior in celula. In cadrul endocitozei se disting: fagocitoza si pinocitoza.

Fagocitoza - consta in faptul ca celula emite pseudopode care inconjura particula, formandu-se in acest fel, fagozomul, vezicula in care este inglobata particula. Ulterior, fagozomul fuzioneaza cu un lizozom, formandu-se vacuola digestiva in care se produce metabolizarea particulei. Se intalneste la: animale, unele flagelate, ciuperci inferioare, mixomicete.

Pinocitoza - se refera la faptul ca celula inglobeaza , din mediul exterior, lichide, in special picaturi de apa, prin intermediul veziculelor.Se considera ca pinocitoza are rol in apararea si nutritia celulei. La nivelul tonoplastului se produce fenomenul de endopinocitoza prin care diferite substante (compusi fenolici, pigmenti antocianici) sunt transportate in vacuola.

Exocitoza - consta in transportul invers, din celula, prin plasmalema, in mediul exterior, a unor substante de metabolism, prin intermediul veziculelor care se formeaza la nivelul endomembranelor celulei. Produsii de excretie se acumuleaza in aceste vezicule transportoare care se deplaseaza spre plasmalema prin intermediul microtubulilor citoscheletului hialoplasmatic.

Potentialul de membrana - este determinat de fluxul ionilor datorita distributiei neuniforme a acestora, de o parte si de alta a membranelor plasmatice, astfel ca, celulele se comporta ca mici acumulatoare , care pot genera un potential bioelectric cuprins intre 70-170 mV.La celulele tinere, datorita faptului ca au o mare cantitate de apa si o mica cantitate de ioni, potentialul bioelectric are o valoare mica. La maturitatea celulei, concentratia de ioni este mai mare, cantitatea de apa este mai mica, transportul activ este mai intens, iar valoarea potentialului de membrana este maxima.

Conductibilitatea electrica - reprezinta proprietatea membranelor de a conduce potentiale de actiune.Valoarea conductibilitatii electrice a membranelor plasmatice este crescuta la membranele celulelor in activitate si scade la membranele celulelor aflate in stare de repaus.