PROTOPLAZMA: HISTORIE, CHARAKTERISTIKA, KOMPONENTY, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Protoplazma je živá buňka materiál. Tato struktura byla poprvé identifikována v roce 1839 jako odlišitelná tekutina od zdi. Bylo to považováno za průhlednou, viskózní a roztažitelnou látku. Byl interpretován jako struktura bez zjevné organizace a s řadou organel.

Protoplazma je považována za veškerou část buňky, která se nachází uvnitř plazmatické membrány. Někteří autoři však zahrnuli buněčnou membránu, jádro a cytoplazmu do protoplazmy.

Živočišná eukaryotická buňka. Zdroj: Nikol valentina romero ruiz z Wikimedia Commons

V současné době není termín protoplazma široce používán. Místo toho vědci upřednostňovali přímý odkaz na buněčné komponenty.

Dějiny

Termín protoplasm je v roce 1839 připsán švédskému anatomistovi Janu Purkynovi. Byl používán k označení formačního materiálu zvířecích embryí.

Již v roce 1835 však zoologolog Felix Dujardin popsal látku uvnitř odnoží. Dává jí název sarcoda a označuje, že má fyzikální a chemické vlastnosti.

Pozdnější, v 1846, německý botanik Hugo von Mohl znovu představil termín protoplasm odkazovat na látku přítomnou uvnitř rostlinných buněk.

V roce 1850 botanik Ferdinand Cohn sjednocuje pojmy, což znamená, že rostliny i zvířata mají protoplazmy. Výzkumník zdůrazňuje, že v obou organismech je látka, která buňky vyplňuje, podobná.

V 1872, Beale představil termín bioplazma. V 1880, Hanstein navrhl slovo protoplast, nový termín se odkazovat na celou buňku, vylučovat buněčnou zeď. Tento termín byl používán některými autory k nahrazení buňky.

V roce 1965, Lardy představil termín cytosol, který byl později používán pro pojmenování tekutiny uvnitř buňky.

Protoplazmatická teorie

Anatomist Max Schultze na konci 19. století navrhl, že základním základem života je protoplazma. Schultze navrhl, že protoplazma je látka, která reguluje životně důležité činnosti tkání v živých věcech.

Schultzeho práce jsou považovány za výchozí bod protoplasmatické teorie. Tato teorie byla podporována návrhy Thomase Huxleye v 1868 a jinými vědci času.

Protoplasmatická teorie uvedla, že protoplazma je fyzickým základem života. Tímto způsobem by nám studium této látky umožnilo porozumět fungování živých bytostí, včetně mechanismů dědičnosti.

Díky lepšímu pochopení funkce a struktury buněk protoplasmatická teorie ztratila platnost.

Obecné vlastnosti

Protoplasma se skládá z různých organických a anorganických sloučenin. Nejhojnější látkou je voda, která tvoří téměř 70% své celkové hmotnosti a funguje jako nosič, rozpouštědlo, termoregulátor, lubrikant a strukturální prvek.

Kromě toho 26% protoplazmy je tvořeno obecně organickými makromolekulami. Jedná se o velké molekuly vytvořené polymerací menších podjednotek.

Mezi nimi najdeme uhlohydráty, makromolekuly složené z uhlíku, vodíku a kyslíku, které ukládají energii do buňky. Používají se při různých metabolických a strukturálních funkcích protoplazmy.

Podobně existují různé typy lipidů (neutrální tuky, cholesterol a fosfolipidy), které také slouží jako zdroj energie pro buňku. Kromě toho jsou součástí membrán, které regulují různé protoplazmatické funkce.

Bílkoviny tvoří téměř 15% složení protoplazmy. Mezi nimi máme strukturální proteiny. Tyto proteiny tvoří protoplazmatický rámec, což přispívá k jeho organizaci a buněčnému transportu.

Další proteiny přítomné v protoplazmě jsou enzymy. Působí jako katalyzátory (látky, které mění rychlost chemické reakce) všech metabolických procesů.

Rovněž jsou přítomny různé anorganické ionty, které odpovídají pouze 1% jeho složení (draslík, hořčík, fosfor, síra, sodík a chlor). Ty přispívají k udržování pH protoplazmy.

Komponenty

Protoplasma se skládá z plazmatické membrány, cytoplazmy a nukleoplasmy. Dnes je však díky pokrokům v elektronové mikroskopii známo, že struktura buněk je ještě komplikovanější.

Kromě toho existuje velké množství subcelulárních kompartmentů a strukturně velmi složitých buněčných obsahů. Kromě organel, které jsou zde zahrnuty jako součást cytoplazmy.

Plazmatická membrána

Plazmatická membrána nebo plasmalemma je tvořena přibližně 60% bílkovin a 40% lipidů. Jeho strukturální uspořádání je vysvětleno modelem tekutinové mozaiky. V tomto membrána představuje fosfolipidovou dvojvrstvu, kde jsou uloženy proteiny.

Všechny buněčné membrány mají stejnou strukturu. Plazmatem je však nejsilnější membránou buňky.

Plazmatem není u světelného mikroskopu vidět. Jeho strukturu bylo možné podrobně vysvětlit až na konci 50. let 20. století.

Cytoplazma

Cytoplazma je definována jako veškerý buněčný materiál, který se nachází v plazmatu, bez jádra. Cytoplazma zahrnuje všechny organely (buněčné struktury s definovanou formou a funkcí). Rovněž látka, do které jsou ponořeny různé buněčné složky.

Cytosol

Cytoskelet tvoří proteinovou kostru, která tvoří buněčnou kostru. Je tvořena mikrovlákny a mikrotubuly. Mikrovlákna se vyrábějí primárně z aktinu, ačkoli existují i ​​jiné proteiny.

Tato vlákna mají různé chemické složení v různých typech buněk. Mikrotubuly jsou tubulární struktury v zásadě vyrobené z tubulinu.

Organely

Jádro je buněčná organela, která obsahuje genetickou informaci o buňce. V něm dochází k procesům buněčného dělení.

Rozpoznávají se tři složky jádra: jaderná obálka, nukleoplasma a nukleolus. Jaderná obálka odděluje jádro od cytoplazmy a je tvořena dvěma membránovými jednotkami.

Nukleoplasma je vnitřní látka, která je vnitřně ohraničena jadernou obálkou. Představuje vodnou fázi, která obsahuje velké množství proteinů. Jedná se zejména o enzymy, které regulují metabolismus nukleových kyselin.

V nukleoplasmě je obsažen chromatin (DNA v dispergované fázi). Dále je představeno jádro, což je struktura tvořená proteiny a RNA.

Funkce

Všechny procesy, které se vyskytují v buňce, jsou spojeny s protoplazmou prostřednictvím různých složek.

Plazmová membrána je selektivní strukturální bariéra, která řídí vztah mezi buňkou a prostředím, které ji obklopuje. Lipidy brání průchodu hydrofilních látek. Proteiny řídí látky, které mohou procházet membránou, regulovat jejich vstup a výstup do buňky.

V cytosolu se vyskytují různé chemické reakce, jako je glykolýza. To se přímo podílí na změnách ve viskozitě buněk, pohybu amoeboidů a cyklosis. Stejně tak má velký význam při tvorbě mitotického vřetena během dělení buněk.

V cytoskeletu jsou mikrofilamenty spojeny s pohybem a kontrakcí buněk. Zatímco mikrotubuly jsou zapojeny do buněčného transportu a pomáhají formovat buňku. Podílejí se také na tvorbě středisek, řasinek a bičíků.

Za intracelulární transport, jakož i za přeměnu, sestavení a sekreci látek je zodpovědný endoplazmatický retikulum a dictyosomy.

Procesy transformace a akumulace energie se vyskytují u fotosyntetických organismů, které mají chloroplasty. V mitochondriích dochází k získání ATP buněčným dýcháním.

Fyziologické vlastnosti

Byly popsány tři fyziologické vlastnosti spojené s protoplazmy. Jedná se o metabolismus, reprodukci a podrážděnost.

V protoplazmě se vyskytují všechny metabolické procesy buňky. Některé procesy jsou anabolické a souvisí se syntézou protoplazmatu. Jiné jsou katabolické a podílejí se na jeho rozpadu. Metabolismus zahrnuje procesy, jako je trávení, dýchání, vstřebávání a vylučování.

Všechny procesy spojené s reprodukcí buněčným dělením, jakož i kódování syntézy proteinů vyžadovaných ve všech buněčných reakcích, se vyskytují v jádru buňky, obsaženém v protoplazmě.

Dráždivost je protoplasmovou reakcí na vnější podnět. To je schopné vyvolat fyziologickou odpověď, která umožňuje buňce přizpůsobit se prostředí, které ji obklopuje.

Reference

1. Liu D (2017) Buňka a protoplazma jako nádoba, předmět a látka: 1835-1861. Journal of the History of Biology 50: 889-925.
2. Paniagua R, M Nistal, P. Sesma, M. Ávarvar-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez a M Miguel (1997) Cytologie a histologie rostlin a zvířat. Biologie živočišných a rostlinných buněk a tkání. Druhé vydání. McGraw Hill-Interamericana ze Španělska. Madrid, Španělsko. 960 s.
3. Welch GR a J Clegg (2010) Od protoplasmatické teorie k biologii buněčných systémů: 150letá reflexe. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 298: 1280-1290.
4. Welch GR a J Clegg (2012) Cell versus protoplasm: revizionistická historie. Cell Biol. Int. 36: 643-647.