En biología celular , el citoplasma es todo el material dentro de una célula , encerrado por la membrana celular , excepto el núcleo celular . El material dentro del núcleo y contenido dentro de la membrana nuclear se denomina nucleoplasma . Los componentes principales del citoplasma son el citosol (una sustancia similar a un gel), los orgánulos (las subestructuras internas de la célula) y varias inclusiones citoplasmáticas . El citoplasma es aproximadamente un 80% de agua y generalmente es incoloro. [1]
Biología Celular | |
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Diagrama de células animales | |
La sustancia celular submicroscópica o matriz citoplasmática que queda después de la exclusión de los orgánulos y partículas celulares es el plasma molido . Es el hialoplasma de microscopía óptica, un sistema polifásico altamente complejo en el que se suspenden todos los elementos citoplásmicos resolubles, incluidos los orgánulos más grandes, como los ribosomas , las mitocondrias , los plástidos de las plantas , las gotitas de lípidos y las vacuolas .
La mayoría de las actividades celulares tienen lugar dentro del citoplasma, como muchas vías metabólicas, incluida la glucólisis , y procesos como la división celular . El área interna concentrada se llama endoplasma y la capa externa se llama corteza celular o ectoplasma .
El movimiento de iones de calcio dentro y fuera del citoplasma es una actividad de señalización para los procesos metabólicos . [2]
En las plantas , el movimiento del citoplasma alrededor de las vacuolas se conoce como flujo citoplasmático .
Historia
El término fue introducido por Rudolf von Kölliker en 1863, originalmente como sinónimo de protoplasma , pero más tarde pasó a significar la sustancia celular y los orgánulos fuera del núcleo. [3] [4]
Ha habido cierto desacuerdo sobre la definición de citoplasma, ya que algunos autores prefieren excluir de él algunos orgánulos, especialmente las vacuolas [5] y en ocasiones los plástidos . [6]
Naturaleza física
Las propiedades físicas del citoplasma se han cuestionado en los últimos años. [ cita requerida ] Sigue siendo incierto cómo interactúan los diversos componentes del citoplasma para permitir el movimiento de partículas [ aclaración necesaria ] y orgánulos mientras se mantiene la estructura de la célula. El flujo de componentes citoplasmáticos juega un papel importante en muchas funciones celulares que dependen de la permeabilidad del citoplasma. [7] Un ejemplo de tal función es la señalización celular , un proceso que depende de la manera en que se permite que las moléculas de señalización se difundan a través de la célula. [8] Si bien las pequeñas moléculas de señalización, como los iones de calcio, pueden difundirse con facilidad, las moléculas más grandes y las estructuras subcelulares a menudo requieren ayuda para moverse a través del citoplasma. [9] La dinámica irregular de tales partículas ha dado lugar a varias teorías sobre la naturaleza del citoplasma.
Como sol-gel
Desde hace mucho tiempo hay evidencia de que el citoplasma se comporta como un sol-gel . [10] Se piensa que las moléculas y estructuras componentes del citoplasma se comportan a veces como una solución coloidal desordenada (sol) y en otras ocasiones como una red integrada, formando una masa sólida (gel). Por tanto, esta teoría propone que el citoplasma existe en distintas fases líquida y sólida dependiendo del nivel de interacción entre los componentes citoplasmáticos, lo que puede explicar la dinámica diferencial de las diferentes partículas que se observan moviéndose a través del citoplasma. Un artículo sugirió que en una escala de longitud menor a 100 nm , el citoplasma actúa como un líquido, mientras que en una escala de longitud mayor, actúa como un gel. [11]
Como un vaso
Recientemente se ha propuesto que el citoplasma se comporta como un líquido formador de vidrio acercándose a la transición vítrea . [9] En esta teoría, cuanto mayor es la concentración de componentes citoplasmáticos, menos se comporta el citoplasma como un líquido y más se comporta como un vidrio sólido, congelando componentes citoplasmáticos más grandes en su lugar (se cree que la actividad metabólica de la célula puede fluidizar el citoplasma para permitir el movimiento de componentes citoplasmáticos más grandes). [9] La capacidad de una célula para vitrificar en ausencia de actividad metabólica, como en períodos de inactividad, puede ser beneficiosa como estrategia de defensa. Un citoplasma de vidrio sólido congelaría las estructuras subcelulares en su lugar, previniendo el daño, al tiempo que permitiría la transmisión de proteínas y metabolitos muy pequeños, lo que ayudaría a impulsar el crecimiento una vez que la célula recupere su estado latente . [9]
Otras perspectivas
Se han realizado investigaciones que examinan el movimiento de las partículas citoplasmáticas independientemente de la naturaleza del citoplasma. En este enfoque alternativo, las fuerzas aleatorias agregadas dentro de la célula causadas por las proteínas motoras explican el movimiento no browniano de los componentes citoplasmáticos. [12]
Constituyentes
Los tres elementos principales del citoplasma son el citosol , los orgánulos y las inclusiones .
Citosol
El citosol es la porción del citoplasma que no se encuentra dentro de los orgánulos unidos a la membrana. El citosol constituye aproximadamente el 70% del volumen celular y es una mezcla compleja de filamentos del citoesqueleto , moléculas disueltas y agua. Los filamentos del citosol incluyen los filamentos de proteínas , como los filamentos de actina y los microtúbulos que forman el citoesqueleto, así como las proteínas solubles y las pequeñas estructuras como los ribosomas , los proteasomas y los misteriosos complejos de bóveda . [13] La porción interna, granular y más fluida del citoplasma se conoce como endoplasma.
Debido a esta red de fibras y a las altas concentraciones de macromoléculas disueltas , como las proteínas , se produce un efecto llamado apiñamiento macromolecular y el citosol no actúa como una solución ideal . Este efecto de apiñamiento altera la forma en que los componentes del citosol interactúan entre sí.
Orgánulos
Los orgánulos (literalmente, "pequeños órganos"), generalmente son estructuras unidas a la membrana dentro de la célula que tienen funciones específicas. Algunos orgánulos importantes que están suspendidos en el citosol son las mitocondrias , el retículo endoplásmico , el aparato de Golgi , las vacuolas , los lisosomas y, en las células vegetales, los cloroplastos .
Inclusiones citoplasmáticas
Las inclusiones son pequeñas partículas de sustancias insolubles suspendidas en el citosol. Existe una amplia gama de inclusiones en diferentes tipos de células, y van desde cristales de oxalato de calcio o dióxido de silicio en las plantas, [14] [15] hasta gránulos de materiales de almacenamiento de energía como almidón , [16] glucógeno , [17] o polihidroxibutirato . [18] Un ejemplo particularmente extendido son las gotitas de lípidos , que son gotitas esféricas compuestas de lípidos y proteínas que se utilizan tanto en procariotas como en eucariotas como una forma de almacenar lípidos como ácidos grasos y esteroles . [19] Las gotitas de lípidos constituyen gran parte del volumen de los adipocitos , que son células especializadas de almacenamiento de lípidos, pero también se encuentran en una variedad de otros tipos de células.
Controversia e investigación
El citoplasma, las mitocondrias y la mayoría de los orgánulos son contribuciones a la célula del gameto materno. Contrariamente a la información anterior que ignora cualquier noción de que el citoplasma esté activo, una nueva investigación ha demostrado que controla el movimiento y el flujo de nutrientes dentro y fuera de la célula mediante el comportamiento viscoplástico y una medida de la tasa recíproca de rotura de enlaces dentro de la célula. la red citoplasmática. [20]
Las propiedades materiales del citoplasma siguen siendo una investigación en curso. Se ha descrito un método para determinar el comportamiento mecánico del citoplasma de células vivas de mamíferos con la ayuda de pinzas ópticas . [21]
Ver también
- Movimiento ameboide
- Transmisión citoplasmática
- Protoplasma , un término general para citoplasma
- Sincitio
Referencias
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enlaces externos
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