Citoplasma: Funções, partes e características
O citoplasma é a substância encontrada no interior das células, que inclui a matriz citoplasmática (ou citosol) e os compartimentos subcelulares. O citosol constitui um pouco mais da metade (aproximadamente 55%) do volume total da célula e é a área onde ocorre a síntese e degradação das 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 restante da célula (45%) é ocupado por organelas citoplasmáticas, como mitocôndrias, retículo endoplasmático liso e áspero, núcleo, peroxissomos, lisossomas e endossomas.
Características gerais
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 que estão embutidas nela - 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 ribonucléicos (RNA). Pode ocorrer em duas fases interconvertíveis: a fase gel e a fase solar.
Consiste numa matriz coloidal semelhante a um gel aquoso composto principalmente por água - e uma rede de proteínas fibrosas correspondentes ao citoesqueleto, incluindo actina, microtúbulos e filamentos intermediários, bem como uma série de proteínas acessórias que contribuem para formar um treliça.
Essa rede formada por filamentos de proteínas difunde-se por todo o citoplasma, conferindo-lhe 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 de uma matriz citoplasmática ou citosol e das organelas que estão embutidas nesta substância gelatinosa. Em seguida, cada um deles será descrito em profundidade:
Citosol
O citosol é a substância incolor, às vezes acinzentada, gelatinosa e translúcida, encontrada na parte externa das organelas. Considera-se a porção solúvel do citoplasma.
O componente mais abundante desta 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 composição química, 20% correspondem a moléculas de proteína. Tem mais de 46 elementos usados pela célula. Destes, apenas 24 são considerados essenciais para a vida.
Entre os elementos mais importantes estão o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio, o oxigênio, o fósforo e o enxofre.
Da mesma forma, esta matriz é rica em íons e a retenção destes produz um aumento na pressão osmótica da célula. Esses íons ajudam a manter um ótimo equilíbrio ácido-base no ambiente celular.
A diversidade de íons encontrados no citosol varia de acordo com o tipo celular estudado. Por exemplo, as células musculares e nervosas têm altas concentrações de potássio e magnésio, enquanto o íon cálcio é particularmente abundante nas células do sangue.
Organelas membranosas
No caso de células eucarióticas, existe uma variedade de compartimentos subcelulares embebidos 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 os quais são sistemas de membranas em forma de bolsa que são interconectadas. Por esse motivo, 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 áspero, 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 contraste, o retículo endoplasmático rugoso tem 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 discos em forma de discos e participa da síntese de membranas e proteínas. Além disso, possui a maquinaria enzimática necessária para fazer alterações em proteínas e lipídios, incluindo glicosilação. Também participa do armazenamento e distribuição de lisossomas e peroxissomos.
Organelas discretas
O segundo grupo é composto de organelas intracelulares que são discretas e seus limites são claramente observados pela presença de membranas.
Eles são isolados das 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.
Neste grupo estão as mitocôndrias, organelas que possuem as enzimas necessárias para realizar vias metabólicas essenciais, como o ciclo do ácido cítrico, a cadeia de transporte de elétrons, a síntese de ATP e a b-oxidação de ácidos graxos.
Os lisossomas também são organelas discretas e são responsáveis por armazenar enzimas hidrolíticas que auxiliam na reabsorção de proteínas, na destruição de bactérias e na degradação de organelas citoplasmáticas.
Os microorganismos (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 à célula: água e oxigênio. Nestes corpos ocorre a b-oxidação de ácidos graxos.
No caso das plantas, existem outras organelas chamadas plastídios. Estes realizam 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 limitadas por membranas biológicas. Estes incluem os componentes do citoesqueleto que incluem microtúbulos, filamentos intermitentes 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 são compostos por diferentes proteínas. Essas proteínas são responsáveis por fornecer resistência à tração e dão solidez à célula.
Os centríolos são um duo estrutural em forma cilíndrica e também organelas não membranosas. Eles estão localizados em centrossomos ou centros organizados de microtúbulos. Essas estruturas dão origem aos corpos basais dos cílios.
Finalmente, há os ribossomos, estruturas formadas por proteínas e RNA ribossômico que participa do processo de tradução (síntese protéica). Podem estar livres no citosol ou ancorados ao 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, tais como grânulos de pigmentos, cristais, gorduras, glicogênio e algumas substâncias residuais.
Esses corpos podem ser cercados por enzimas que participam da síntese de macromoléculas da substância presente na inclusão. Por exemplo, às vezes o glicogênio pode ser cercado por enzimas como glicogênio sintase 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 têm grânulos de pigmentos que lhes conferem a coloração característica dessas estruturas.
Propriedades do citoplasma
É um colóide
Quimicamente, o citoplasma é um colóide, portanto tem as 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 massa maior, como proteínas.
Um sistema coloidal pode ser definido como uma mistura de partulas de um dietro entre 1 / 1.000.000 a 1 / 10.000 dispersas num meio luido. Todo o protoplasma celular, que inclui tanto o citoplasma quanto o 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 todos os colóides, ele tem a propriedade de manter esse estado de suspensão, o que dá 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 de partículas, favorecendo as reações enzimáticas no citoplasma celular.
Propriedades tixotrópicas
O citoplasma exibe propriedades tixotrópicas, assim como alguns fluidos e pseudoplásticos não-newtonianos. Tixotropia refere-se a mudanças na viscosidade ao longo do tempo: quando o fluido é submetido a um esforço, a viscosidade do fluido diminui.
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. Estas propriedades foram corroboradas no citoplasma dos mamíferos.
Movimentos de ciclos
A matriz citoplasmática é capaz de realizar movimentos que criam um fluxo atual ou citoplasmático. Este movimento é geralmente observado na fase mais líquida do citosol e é a causa do deslocamento de compartimentos celulares como os cresossomos, fagossomas, lisossomos, mitocôndrias, centríolos, entre outros.
Esse 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 citose 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 do sol e a fase do gel. O primeiro assemelha-se a um líquido, enquanto o segundo é semelhante a um sólido graças à maior concentração de macromoléculas.
Por exemplo, na preparação de uma gelatina podemos distinguir os dois estados. Na fase solar as partículas podem se mover livremente na água, porém 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 manter unidas por diferentes tipos de ligações químicas, incluindo HH, CH ou CN. No momento em que o calor é aplicado à solução, ela retornará à fase do sol.
Em 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 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, já que as moléculas não se solubilizam 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 das organelas, protegendo-as - e o material genético confinado no núcleo - de movimentos bruscos e possíveis colisões.
O citoplasma contribui para o movimento de nutrientes e deslocamento de células, graças à geração de um fluxo citoplasmático. Este fenômeno consiste no movimento do citoplasma.
As correntes no citoplasma são particularmente importantes nas grandes células vegetais e ajudam a acelerar o processo de distribuição de material.
