ПРОТОПЛАЗМА: ІСТОРІЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, КОМПОНЕНТИ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Протоплазма є живим клітинним матеріалом. Ця структура була вперше ідентифікована в 1839 р. Як різна відмінна рідина від стіни. Вважалося прозорою, в’язкою та розтяжною речовиною. Це трактувалося як структура без видимої організації та з численними органелами.

Протоплазмою вважається вся частина клітини, яка знаходиться всередині плазматичної мембрани. Однак деякі автори включили в протоплазму клітинну мембрану, ядро ​​та цитоплазму.

Еукаріотична клітина тварин. Джерело: Автор Nikol valentina romero ruiz, з Wikimedia Commons

В даний час термін протоплазма широко не використовується. Натомість вчені вважають за краще посилатися безпосередньо на клітинні компоненти.

Історія

Термін протоплазма приписується шведському анатому Яну Пуркіну в 1839 році. Він використовувався для позначення формаційного матеріалу ембріонів тварин.

Однак ще в 1835 році зоолог Фелікс Дюярдін описав речовину всередині кореневищ. Він дає йому назву саркода і вказує на те, що він має фізичні та хімічні властивості.

Пізніше, в 1846 році, німецький ботанік Уго фон Моль ввів термін протоплазма для позначення речовини, присутнього всередині рослинних клітин.

У 1850 р. Ботанік Фердинанд Кон уніфікував терміни, вказуючи на те, що і рослини, і тварини мають протоплазму. Дослідник зазначає, що в обох організмів речовина, яка заповнює клітини, є подібною.

У 1872 році Біл ввів термін біоплазма. У 1880 р. Ганштейн запропонував слово протопласт - новий термін для позначення всієї клітини, виключаючи клітинну стінку. Цей термін деякі автори використовували для заміни комірки.

У 1965 році Ларді ввів термін цитозол, який згодом був використаний для назви рідини всередині клітини.

Протоплазматична теорія

Анатомік Макс Шульце запропонував наприкінці 19 століття, що основоположним принципом життя є протоплазма. Шульце припустив, що протоплазма - це речовина, яка регулює життєдіяльність тканин у живих істотах.

Роботи Шульце вважаються відправною точкою протоплазматичної теорії. Ця теорія була підтримана пропозиціями Томаса Хакслі в 1868 р. Та іншими вченими того часу.

Протоплазматична теорія стверджувала, що протоплазма - це фізична основа життя. Таким чином, що вивчення цієї речовини дозволило б нам зрозуміти функціонування живих істот, включаючи механізми успадкування.

З кращим розумінням функції та структури клітин, протоплазматична теорія втратила свою силу.

Загальна характеристика

Протоплазма складається з різних органічних та неорганічних сполук. Найбільш поширеною речовиною є вода, яка становить майже 70% від її загальної ваги і функціонує як переносник, розчинник, терморегулятор, мастило та структурний елемент.

Крім того, 26% протоплазми складаються із загальноорганічних макромолекул. Це великі молекули, утворені полімеризацією менших субодиниць.

Серед них ми знаходимо вуглеводи, макромолекули, що складаються з вуглецю, водню та кисню, які зберігають енергію для клітини. Вони використовуються в різних метаболічних і структурних функціях протоплазми.

Так само існують різні види ліпідів (нейтральні жири, холестерин та фосфоліпіди), які також служать джерелом енергії для клітини. Крім того, вони є складовою мембран, які регулюють різні протоплазматичні функції.

Білки складають майже 15% від складу протоплазми. Серед них у нас є структурні білки. Ці білки утворюють протоплазматичний каркас, сприяючи його організації та клітинному транспорту.

Інші білки, присутні в протоплазмі, є ферментами. Вони виконують роль каталізаторів (речовин, що змінюють швидкість хімічної реакції) всіх обмінних процесів.

Так само присутні різні неорганічні іони, які відповідають лише 1% його складу (калій, магній, фосфор, сірка, натрій і хлор). Вони сприяють підтримці рН протоплазми.

Компоненти

Протоплазма складається з плазматичної мембрани, цитоплазми та нуклеоплазми. Однак сьогодні, завдяки прогресу електронної мікроскопії, відомо, що структура клітин ще складніша.

Крім того, існує велика кількість підклітинних відділень та структурно дуже складний клітинний вміст. Крім органел, які включені сюди як частина цитоплазми.

Плазматична мембрана

Плазматична мембрана або плазмалема складається приблизно з 60% білків і 40% ліпідів. Її структурне розташування пояснюється рідинною мозаїчною моделлю. При цьому на мембрані представлений фосфоліпідний двошаровий куди вбудовуються білки.

Вважається, що всі клітинні мембрани мають однакову структуру. Однак плазмалема є найгустішою мембраною клітини.

Плазмолему не можна побачити за допомогою світлового мікроскопа. Лише в кінці 50-х років XX століття її структура могла бути деталізована.

Цитоплазма

Цитоплазма визначається як весь клітинний матеріал, який знаходиться в межах плазмалеми, не включаючи ядро. Цитоплазма включає всі органели (клітинні структури з визначеною формою та функцією). Так само речовина, в яку занурені різні клітинні компоненти.

Цитозол

Цитоскелет являє собою білковий каркас, який формує клітинний каркас. Він складається з мікроволокна та мікротрубочок. Мікрофіламенти виготовляються в основному з актину, хоча є й інші білки.

Ці нитки мають різний хімічний склад у різних типах клітин. Мікротрубочки - це трубчасті структури, в основному виготовлені з тубуліну.

Органели

Ядро - це клітинна органела, яка містить генетичну інформацію клітини. У ньому відбуваються процеси поділу клітин.

Розпізнаються три компоненти ядра: ядерна оболонка, нуклеоплазма та ядерце. Ядерна оболонка відокремлює ядро ​​від цитоплазми і складається з двох мембранних одиниць.

Нуклеоплазма - це внутрішня речовина, яка внутрішньо обмежена ядерною оболонкою. Він являє собою водну фазу, яка містить велику кількість білків. В основному це ферменти, які регулюють метаболізм нуклеїнових кислот.

Хроматин (ДНК у його дисперсній фазі) міститься в нуклеоплазмі. Крім того, представлено ядерце, яке являє собою структуру, утворену білками та РНК.

Особливості

Всі процеси, що відбуваються в клітині, пов'язані з протоплазмою, через різні її компоненти.

Плазматична мембрана - це селективний структурний бар’єр, який контролює взаємозв'язок клітини та середовища, що її оточує. Ліпіди перешкоджають проходженню гідрофільних речовин. Білки контролюють речовини, які можуть перетинати мембрану, регулюючи їх входження та вихід у клітину.

У цитозолі відбуваються різні хімічні реакції, такі як гліколіз. Це безпосередньо бере участь у змінах в'язкості клітин, руху амебоїдів та циклозі. Так само воно має велике значення для формування мітотичного веретена під час ділення клітин.

У цитоскелеті мікрофіламенти пов'язані з переміщенням і скороченням клітин. Тоді як мікротрубочки беруть участь у транспортуванні клітин і допомагають формувати клітину. Вони також беруть участь у формуванні центріол, війок і джгутиків.

Внутрішньоклітинний транспорт, а також перетворення, збирання та секреція речовин є відповідальністю ендоплазматичного ретикулума та диктиосом.

Процеси трансформації та накопичення енергії відбуваються у фотосинтетичних організмах, які мають хлоропласти. Отримання АТФ за допомогою клітинного дихання відбувається в мітохондріях.

Фізіологічні властивості

Описано три фізіологічні властивості, пов'язані з протоплазмою. Це метаболізм, розмноження та дратівливість.

У протоплазмі відбуваються всі обмінні процеси клітини. Деякі процеси є анаболічними і пов'язані з синтезом протоплазми. Інші катаболічні та беруть участь у його розпаді. Метаболізм включає такі процеси, як травлення, дихання, всмоктування та виведення.

Усі процеси, пов'язані з розмноженням клітинним поділом, а також кодування синтезу білків, необхідних у всіх клітинних реакціях, відбуваються в ядрі клітини, що міститься в протоплазмі.

Дратівливість - це реакція протоплазми на зовнішній подразник. Це здатне викликати фізіологічну реакцію, яка дозволяє клітині адаптуватися до середовища, яке її оточує.

Список літератури

1. Лю D (2017) Клітина та протоплазма як контейнер, предмет та речовина: 1835-1861. Журнал історії біології 50: 889-925.
2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez та M Miguel (1997) Цитологія та гістологія рослин та тварин. Біологія клітин і тканин тварин і рослин. Друге видання. McGraw Hill-Interamericana з Іспанії. Мадрид, Іспанія. 960 с.
3. Welch GR та J Clegg (2010) Від протоплазматичної теорії до біології клітинних систем: 150-річна рефлексія. Am. J. Physiol. Клітинний фізіол. 298: 1280-1290.
4. Welch GR та J Clegg (2012) Клітина проти протоплазми: історія ревізіонізму. Клітинний біол. Інт. 36: 643-647.