السيتوبلازم: وظائف وأجزاء وخصائص - مادة الاحياء - 2026

و السيتوبلازم هو مادة موجودة داخل الخلايا، والذي يتضمن مصفوفة حشوية أو العصارة الخلوية والمقصورات التحت خلوية. يشكل العصارة الخلوية أكثر بقليل من نصف (حوالي 55٪) الحجم الكلي للخلية وهي المنطقة التي يحدث فيها تخليق البروتينات وتحللها ، مما يوفر وسيطًا مناسبًا لحدوث تفاعلات التمثيل الغذائي اللازمة..

جميع مكونات الخلية بدائية النواة موجودة في السيتوبلازم ، بينما في حقيقيات النوى هناك انقسامات أخرى ، مثل النواة. في الخلايا حقيقية النواة ، يشغل العضيات السيتوبلازمية الحجم المتبقي من الخلايا (45٪) ، مثل الميتوكوندريا ، والشبكة الإندوبلازمية الملساء والخشنة ، والنواة ، والبيروكسيسومات ، والليزوزومات ، والداخلية.

الخصائص العامة

السيتوبلازم هو المادة التي تملأ الجزء الداخلي للخلايا وتنقسم إلى مكونين: الجزء السائل المعروف باسم العصارة الخلوية أو المصفوفة السيتوبلازمية والعضيات المضمنة فيه - في حالة النسب حقيقية النواة.

العصارة الخلوية هي المصفوفة الجيلاتينية للسيتوبلازم وتتكون من مجموعة واسعة من المواد المذابة ، مثل الأيونات والمستقلبات الوسيطة والكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية الريبية (RNA). يمكن أن تظهر في مرحلتين قابلتين للتحويل: مرحلة الهلام ومرحلة سول.

يتكون من مصفوفة غروانية تشبه الهلام المائي المكون من الماء - بشكل أساسي - وشبكة من البروتينات الليفية المقابلة للهيكل الخلوي ، بما في ذلك الأكتين والأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة ، بالإضافة إلى سلسلة من البروتينات الملحقة التي تساهم في تكوين إطار العمل.

تنتشر هذه الشبكة المكونة من خيوط بروتينية في جميع أنحاء السيتوبلازم ، مما يمنحها خصائص مرنة لزجة وخصائص هلام مقلص.

الهيكل الخلوي مسؤول عن توفير الدعم والاستقرار للبنية الخلوية. بالإضافة إلى المشاركة في نقل المواد في السيتوبلازم والمساهمة في حركة الخلايا ، مثل البلعمة. في الرسوم المتحركة التالية يمكنك رؤية السيتوبلازم لخلية حيوانية (السيتوبلازم):

المميزات

السيتوبلازم هو نوع من الحساء الجزيئي حيث تحدث التفاعلات الأنزيمية الضرورية للحفاظ على وظيفة الخلية.

وهو وسيلة نقل مثالية لعمليات التنفس الخلوي ولتفاعلات التخليق الحيوي ، نظرًا لأن الجزيئات لا تذوب في الوسط وتطفو في السيتوبلازم ، وهي جاهزة للاستخدام.

أيضًا ، بفضل تركيبته الكيميائية ، يمكن أن يعمل السيتوبلازم كمخزن أو عازلة. كما أنها تعمل كوسيلة مناسبة لتعليق العضيات وحمايتها - والمواد الوراثية المحصورة في النواة - من الحركات المفاجئة والاصطدامات المحتملة.

يساهم السيتوبلازم في حركة العناصر الغذائية وإزاحة الخلايا ، وذلك بفضل توليد التدفق السيتوبلازمي. تتكون هذه الظاهرة من حركة السيتوبلازم.

التيارات في السيتوبلازم مهمة بشكل خاص في الخلايا النباتية الكبيرة وتساعد في تسريع عملية توزيع المواد.

مكونات

السيتوبلازم ، الفضاء داخل الخلية

يتكون السيتوبلازم من مصفوفة هيولي أو عصارة خلوية ومن عضيات مضمنة في هذه المادة الجيلاتينية. سيتم وصف كل واحدة بالتفصيل أدناه:

العصارة الخلوية

العصارة الخلوية هي مادة عديمة اللون ، وأحيانًا رمادية ، وجيلاتينية ، وشفافة توجد على السطح الخارجي للعضيات. يعتبر الجزء القابل للذوبان من السيتوبلازم.

المكون الأكثر وفرة في هذه المصفوفة هو الماء ، حيث يشكل ما بين 65 و 80٪ من تركيبته الكلية ، باستثناء خلايا العظام ومينا الأسنان وفي البذور.

فيما يتعلق بتركيبته الكيميائية ، 20٪ يتوافق مع جزيئات البروتين. تحتوي على أكثر من 46 عنصرًا تستخدمها الخلية. من بين هؤلاء ، 24 فقط تعتبر ضرورية للحياة.

ومن أبرز العناصر الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والكبريت.

بالطريقة نفسها ، هذه المصفوفة غنية بالأيونات ويؤدي الاحتفاظ بها إلى زيادة الضغط الاسموزي للخلية. تساعد هذه الأيونات في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي الأمثل في البيئة الخلوية.

يختلف تنوع الأيونات الموجودة في العصارة الخلوية وفقًا لنوع الخلية المدروسة. على سبيل المثال ، تحتوي الخلايا العضلية والعصبية على تركيزات عالية من البوتاسيوم والمغنيسيوم ، بينما يوجد أيون الكالسيوم بشكل خاص في خلايا الدم.

عضيات غشائية

في حالة الخلايا حقيقية النواة ، هناك مجموعة متنوعة من الأجزاء تحت الخلوية المضمنة في المصفوفة السيتوبلازمية. يمكن تقسيمها إلى عضيات غشائية ومنفصلة.

تنتمي الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي إلى المجموعة الأولى ، وكلاهما عبارة عن أنظمة أغشية على شكل كيس مترابطة. لهذا السبب ، من الصعب تحديد حدود هيكلها. علاوة على ذلك ، تقدم هذه الأجزاء استمرارية مكانية وزمنية مع غشاء البلازما.

تنقسم الشبكة الإندوبلازمية إلى ناعمة أو خشنة ، اعتمادًا على وجود أو عدم وجود الريبوسومات. السلس مسؤول عن استقلاب الجزيئات الصغيرة ، وله آليات لإزالة السموم وتخليق الدهون والستيرويدات.

في المقابل ، تحتوي الشبكة الإندوبلازمية الخشنة على ريبوسومات مثبتة في غشاءها وهي مسؤولة بشكل أساسي عن تخليق البروتينات التي تفرزها الخلية.

جهاز جولجي عبارة عن مجموعة من الأكياس على شكل قرص وتشارك في تخليق الغشاء والبروتين. بالإضافة إلى ذلك ، لديها الآلية الأنزيمية اللازمة لإجراء تعديلات في البروتينات والدهون ، بما في ذلك الارتباط بالجليكوزيل. كما تشارك في تخزين وتوزيع الجسيمات الحالة والبيروكسيسومات.

عضيات سرية

تتكون المجموعة الثانية من عضيات داخل الخلايا منفصلة ويتم ملاحظة حدودها بوضوح من خلال وجود الأغشية.

يتم عزلها عن العضيات الأخرى من وجهة النظر الهيكلية والفيزيائية ، على الرغم من احتمال وجود تفاعلات مع الأجزاء الأخرى ، على سبيل المثال ، يمكن للميتوكوندريا التفاعل مع العضيات الغشائية.

في هذه المجموعة توجد الميتوكوندريا ، وهي عضيات تمتلك الإنزيمات اللازمة لتنفيذ المسارات الأيضية الأساسية ، مثل دورة حمض الستريك ، وسلسلة نقل الإلكترون ، وتخليق ATP ، وأكسدة الأحماض الدهنية ب.

الليزوزومات هي أيضًا عضيات منفصلة وهي مسؤولة عن تخزين الإنزيمات المتحللة بالماء التي تساعد على إعادة امتصاص البروتينات وتدمير البكتيريا وتدهور العضيات السيتوبلازمية.

تشارك الأجسام الدقيقة (البيروكسيسومات) في التفاعلات المؤكسدة. تحتوي هذه الهياكل على إنزيم الكاتلاز الذي يساعد في تحويل بيروكسيد الهيدروجين - وهو أيض سام - إلى مواد غير ضارة بالخلية: الماء والأكسجين. في هذه الأجسام يحدث أكسدة الأحماض الدهنية.

في حالة النباتات ، هناك عضيات أخرى تسمى plastos. تقوم هذه العشرات من الوظائف في الخلية النباتية وأبرزها البلاستيدات الخضراء ، حيث يحدث التمثيل الضوئي.

العضيات غير الغشائية

تحتوي الخلية أيضًا على هياكل لا تحدها أغشية بيولوجية. وتشمل هذه مكونات الهيكل الخلوي ، والتي تشمل الأنابيب الدقيقة ، والخيوط الوسيطة ، وخيوط الأكتين الدقيقة.

تتكون خيوط الأكتين من جزيئات كروية وهي سلاسل مرنة ، بينما تكون الخيوط الوسيطة أكثر مقاومة وتتكون من بروتينات مختلفة. هذه البروتينات مسؤولة عن توفير قوة الشد وتعطي قوة الخلية.

المريكزات عبارة عن ثنائي هيكلي أسطواني الشكل وهي أيضًا عضيات غير غشائية. تقع في الجسيمات المركزية أو المراكز المنظمة للأنابيب الدقيقة. تؤدي هذه الهياكل إلى ظهور الأجسام القاعدية للأهداب.

أخيرًا ، هناك ريبوسومات ، هياكل مكونة من بروتينات و RNA ريبوسومي تشارك في عملية الترجمة (تخليق البروتين). يمكن أن تكون حرة في العصارة الخلوية أو مثبتة في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.

ومع ذلك ، لا يعتبر العديد من المؤلفين أنه يجب تصنيف الريبوسومات على أنها عضيات بحد ذاتها.

الادراج

الادراج هي مكونات السيتوبلازم التي لا تتوافق مع العضيات وفي معظم الحالات لا تكون محاطة بأغشية دهنية.

تتضمن هذه الفئة عددًا كبيرًا من الهياكل غير المتجانسة ، مثل حبيبات الصباغ ، والبلورات ، والدهون ، والجليكوجين ، وبعض مواد النفايات.

يمكن لهذه الأجسام أن تحيط نفسها بالإنزيمات التي تشارك في تخليق الجزيئات الكبيرة من المادة الموجودة في الإدراج. على سبيل المثال ، يمكن أحيانًا أن يكون الجليكوجين محاطًا بأنزيمات مثل الجليكوجين المركب أو فسفوريلاز الجليكوجين.

الادراج شائع في خلايا الكبد وخلايا العضلات. وبنفس الطريقة ، تحتوي شوائب الشعر والجلد على حبيبات صبغية تمنحها الصبغة المميزة لهذه الهياكل.

خصائص السيتوبلازم

إنه مادة غروانية

كيميائيا ، السيتوبلازم هو غرواني ، لذلك له خصائص المحلول والمعلق في وقت واحد. يتكون من جزيئات ذات وزن جزيئي منخفض مثل الأملاح والجلوكوز ، بالإضافة إلى جزيئات الكتلة الأكبر مثل البروتينات.

يمكن تعريف النظام الغرواني على أنه مزيج من الجزيئات التي يتراوح قطرها بين 1 / 1،000،000 إلى 1 / 10،000 مشتتة في وسط سائل. كل البروتوبلازم الخلوي ، والذي يتضمن كلا من السيتوبلازم والنيوكليوبلازم ، هو محلول غرواني ، حيث تظهر البروتينات المشتتة جميع خصائص هذه الأنظمة.

البروتينات قادرة على تكوين أنظمة غروانية مستقرة ، لأنها تتصرف مثل أيونات مشحونة في المحلول وتتفاعل وفقًا لشحناتها وثانيًا ، فهي قادرة على جذب جزيئات الماء. مثل كل الغرويات ، لها خاصية الحفاظ على حالة التعليق هذه ، مما يمنح الخلايا الاستقرار.

مظهر السيتوبلازم غائم لأن الجزيئات المكونة له كبيرة وتنكسر الضوء ، وتسمى هذه الظاهرة تأثير تيندال.

من ناحية أخرى ، فإن الحركة البراونية للجسيمات تزيد من التقاء الجسيمات ، مما يفضل التفاعلات الأنزيمية في سيتوبلازم الخلية.

خصائص متغيرة الانسيابية

يُظهر السيتوبلازم خصائص متغيرة الانسيابية ، كما تفعل بعض السوائل غير النيوتونية والبلاستيك الكاذب. تشير المتغيرة الانسيابية إلى التغيرات في اللزوجة بمرور الوقت: عندما يتعرض السائل للإجهاد ، تقل لزوجته.

تظهر المواد المتغيرة الانسيابية ثباتًا في حالة الراحة ، وعندما يتم إزعاجها ، فإنها تكتسب سيولة. في البيئة اليومية ، نتعامل مع هذه الأنواع من المواد ، مثل صلصة الطماطم والزبادي.

يتصرف السيتوبلازم مثل هيدروجيل

الهيدروجيل مادة طبيعية أو اصطناعية قد تكون أو لا تكون مسامية ولديها القدرة على امتصاص كميات كبيرة من الماء. تعتمد قابلية التمدد على عوامل مثل الأسمولية للوسيط والقوة الأيونية ودرجة الحرارة.

يتميز السيتوبلازم بخصائص الهلاميات المائية ، حيث يمكنه امتصاص كميات كبيرة من الماء ويختلف الحجم وفقًا للخارج. تم تأكيد هذه الخصائص في سيتوبلازم الثدييات.

حركات العصب

المصفوفة السيتوبلازمية قادرة على عمل حركات تخلق تيارًا أو تدفقًا هيوليًا. تُلاحظ هذه الحركة عمومًا في المرحلة الأكثر سيولة من العصارة الخلوية وهي سبب إزاحة الأجزاء الخلوية مثل الصنوبر والبلعمة والجسيمات الحالة والميتوكوندريا والمريكزات وغيرها.

لوحظت هذه الظاهرة في معظم الخلايا الحيوانية والنباتية. تعتمد الحركات الأميبية للبروتوزوا ، الكريات البيض ، الخلايا الظهارية ، وغيرها من الهياكل على حركة الداء الحلقي في السيتوبلازم.

مراحل العصارة الخلوية

تختلف لزوجة هذه المصفوفة كدالة لتركيز الجزيئات في الخلية. بفضل طبيعته الغروانية ، يمكن تمييز مرحلتين أو حالتين في السيتوبلازم: طور محلول الصول (sol) ومرحلة الهلام. الأول يشبه السائل ، في حين أن الثاني يشبه المادة الصلبة بفضل التركيز الأعلى للجزيئات الكبيرة.

على سبيل المثال ، في تحضير الجيلاتين يمكننا التمييز بين كلتا الحالتين. في مرحلة محلول الصول ، يمكن للجسيمات أن تتحرك بحرية في الماء ، ولكن عندما يبرد المحلول فإنه يتصلب ويصبح نوعًا من الهلام شبه الصلب.

في حالة الهلام ، يمكن للجزيئات أن تتماسك معًا بواسطة أنواع مختلفة من الروابط الكيميائية ، بما في ذلك HH أو CH أو CN. بمجرد تطبيق الحرارة على المحلول ، سيعود إلى مرحلة الشمس.

في ظل الظروف الطبيعية ، يعتمد انعكاس الطور في هذه المصفوفة على مجموعة متنوعة من العوامل الفسيولوجية والميكانيكية والكيميائية الحيوية في البيئة الخلوية.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ ، لويس ، جيه ، راف ، إم ، روبرتس ، ك ، والتر ، ب. (2008). البيولوجيا الجزيئية للخلية. علوم جارلاند.
2. كامبل ، NA ، & Reece ، JB (2007). مادة الاحياء. عموم أمريكا الطبية Ed.
3. فيلس ، جيه ، أورلوف ، إس إن ، وجريجوركزيك ، ر. (2009) تساهم طبيعة هيدروجيل السيتوبلازم في الثدييات في التحسس التناضحي واستشعار الأس الهيدروجيني خارج الخلية. مجلة بيوفيزيائية، 96 (10) ، 4276-4285.
4. Luby-Phelps ، K. ، Taylor ، DL ، & Lanni ، F. (1986). سبر هيكل السيتوبلازم. مجلة بيولوجيا الخلية ، 102 (6) ، 2015-2022.
5. روس ، إم إتش ، وبولينا ، و. (2007). علم الانسجة. أطلس النص واللون مع البيولوجيا الخلوية والجزيئية ، 5 د.إ. عموم أمريكا الطبية Ed.
6. Tortora، GJ، Funke، BR، & Case، CL (2007). مقدمة في علم الأحياء الدقيقة. عموم أمريكا الطبية Ed.