السيتوبلازم
| علم الأحياء الخلوي | |
|---|---|
| مخطط الخلية الحيوانية | |
 مكونات الخلية الحيوانية النموذجية:
|
في علم الأحياء الخلوي ، يصف السيتوبلازم جميع المواد الموجودة داخل الخلية حقيقية النواة ، والتي يحيط بها غشاء الخلية ، باستثناء نواة الخلية . تسمى المادة الموجودة داخل النواة والموجودة داخل الغشاء النووي بالنواة . المكونات الرئيسية للسيتوبلازم هي السيتوزول (مادة تشبه الهلام)، والعضيات (الهياكل الفرعية الداخلية للخلية)، والشوائب السيتوبلازمية المختلفة . يتكون السيتوبلازم من حوالي 80% ماء وعادة ما يكون عديم اللون. [1]
المادة الخلوية الأرضية تحت المجهرية، أو المصفوفة السيتوبلازمية، التي تبقى بعد استبعاد العضيات الخلوية والجسيمات هي البلازما الأرضية . إنها الهيالوبلازم في المجهر الضوئي، وهو نظام معقد للغاية ومتعدد الأطوار حيث يتم تعليق جميع العناصر السيتوبلازمية القابلة للحل، بما في ذلك العضيات الأكبر مثل الريبوسومات والميتوكوندريا والبلاستيدات النباتية والقطرات الدهنية والفجوات .
تحدث العديد من الأنشطة الخلوية داخل السيتوبلازم، مثل العديد من المسارات الأيضية ، بما في ذلك تحلل الجلوكوز ، والتمثيل الضوئي ، وعمليات مثل انقسام الخلايا . تسمى المنطقة الداخلية المركزة بالبلازما الداخلية ، وتسمى الطبقة الخارجية بالقشرة الخلوية ، أو الإكتوبلازم .
تعد حركة أيونات الكالسيوم داخل وخارج السيتوبلازم بمثابة نشاط إشاري للعمليات الأيضية . [2]
في النباتات ، تُعرف حركة السيتوبلازم حول الفجوات بالتدفق السيتوبلازمي .
تاريخ
تم تقديم المصطلح بواسطة رودولف فون كوليكر في عام 1863، في الأصل كمرادف للبروتوبلازم ، ولكن في وقت لاحق أصبح يعني مادة الخلية والعضيات خارج النواة. [3] [4]
كان هناك بعض الخلاف حول تعريف السيتوبلازم، حيث يفضل بعض المؤلفين استبعاد بعض العضيات منه، وخاصة الفجوات [5] وأحيانًا البلاستيدات. [6]
الطبيعة المادية
لا يزال من غير المؤكد كيف تتفاعل المكونات المختلفة للسيتوبلازم للسماح بحركة العضيات مع الحفاظ على بنية الخلية. يلعب تدفق المكونات السيتوبلازمية دورًا مهمًا في العديد من الوظائف الخلوية التي تعتمد على نفاذية السيتوبلازم. [7] مثال على هذه الوظيفة هو إشارات الخلية ، وهي عملية تعتمد على الطريقة التي يُسمح بها لجزيئات الإشارة بالانتشار عبر الخلية. [8] في حين أن جزيئات الإشارة الصغيرة مثل أيونات الكالسيوم قادرة على الانتشار بسهولة، فإن الجزيئات الأكبر والهياكل الخلوية الفرعية غالبًا ما تتطلب المساعدة في التحرك عبر السيتوبلازم. [9] أدت الديناميكيات غير المنتظمة لهذه الجسيمات إلى ظهور نظريات مختلفة حول طبيعة السيتوبلازم.
كجل سول
لقد كان هناك دليل منذ فترة طويلة على أن السيتوبلازم يتصرف مثل هلام السول . [10] يُعتقد أن الجزيئات والهياكل المكونة للسيتوبلازم تتصرف في بعض الأحيان مثل محلول غرواني غير منظم (سول) وفي أوقات أخرى مثل شبكة متكاملة، وتشكل كتلة صلبة (هلام). وبالتالي تقترح هذه النظرية أن السيتوبلازم موجود في مراحل سائلة وصلبة مميزة اعتمادًا على مستوى التفاعل بين المكونات السيتوبلازمية، مما قد يفسر الديناميكيات التفاضلية للجسيمات المختلفة التي لوحظت وهي تتحرك عبر السيتوبلازم. اقترحت إحدى الأوراق البحثية أنه عند مقياس طول أصغر من 100 نانومتر ، يتصرف السيتوبلازم مثل السائل، بينما في مقياس طول أكبر، يتصرف مثل الهلام. [11]
ككأس
وقد اقترح أن السيتوبلازم يتصرف مثل سائل مكون للزجاج يقترب من التحول الزجاجي . [9] في هذه النظرية، كلما زاد تركيز المكونات السيتوبلازمية، قل تصرف السيتوبلازم مثل السائل وزاد تصرفه كزجاج صلب، مما يؤدي إلى تجميد مكونات سيتوبلازمية أكثر أهمية في مكانها (ويُعتقد أن النشاط الأيضي للخلية يمكن أن يجعل السيتوبلازم سائلاً للسماح بحركة مثل هذه المكونات السيتوبلازمية الأكثر أهمية). [9] قد تكون قدرة الخلية على التزجيج في غياب النشاط الأيضي، كما هو الحال في فترات الخمول، مفيدة كاستراتيجية دفاعية. سيعمل السيتوبلازم الزجاجي الصلب على تجميد الهياكل الخلوية الفرعية في مكانها، مما يمنع التلف، مع السماح بنقل البروتينات والأيضات الصغيرة، مما يساعد على بدء النمو عند إحياء الخلية من الخمول . [9]
وجهات نظر أخرى
وقد فحصت الأبحاث حركة الجسيمات السيتوبلازمية بشكل مستقل عن طبيعة السيتوبلازم. وفي مثل هذا النهج البديل، تفسر القوى العشوائية المجمعة داخل الخلية والتي تسببها البروتينات الحركية الحركة غير البراونية للمكونات السيتوبلازمية. [12]
المكونات
العناصر الرئيسية الثلاثة للسيتوبلازم هي السيتوزول والعضيات والشوائب .
السيتوزول
السيتوزول هو الجزء من السيتوبلازم الذي لا يحتويه العضيات المرتبطة بالغشاء. يشكل السيتوزول حوالي 70٪ من حجم الخلية وهو مزيج معقد من خيوط الهيكل الخلوي والجزيئات المذابة والماء. تتضمن خيوط السيتوزول خيوط البروتين مثل خيوط الأكتين والأنابيب الدقيقة التي تشكل الهيكل الخلوي، بالإضافة إلى البروتينات القابلة للذوبان والهياكل الصغيرة مثل الريبوسومات والبروتيازومات والمجمعات الغامضة . [ 13] يشار إلى الجزء الداخلي الحبيبي والأكثر سيولة من السيتوبلازم باسم الإندوبلازم.
وبسبب هذه الشبكة من الألياف والتركيزات العالية من الجزيئات الكبيرة المذابة ، مثل البروتينات ، يحدث تأثير يسمى الازدحام الجزيئي الكبير ولا يعمل السيتوزول كمحلول مثالي . ويغير تأثير الازدحام هذا كيفية تفاعل مكونات السيتوزول مع بعضها البعض.
العضيات
العضيات (حرفيًا "الأعضاء الصغيرة") هي هياكل محاطة بغشاء داخل الخلية ولها وظائف محددة. بعض العضيات الرئيسية المعلقة في السيتوزول هي الميتوكوندريا ، والشبكة الإندوبلازمية ، وجهاز جولجي ، والفجوات ، والليزوزومات ، وفي الخلايا النباتية، البلاستيدات الخضراء .
الادراج السيتوبلازمية
الشوائب عبارة عن جزيئات صغيرة من المواد غير القابلة للذوبان المعلقة في السيتوزول. توجد مجموعة كبيرة من الشوائب في أنواع مختلفة من الخلايا، وتتراوح من بلورات أكسالات الكالسيوم أو ثاني أكسيد السيليكون في النباتات، [14] [15] إلى حبيبات مواد تخزين الطاقة مثل النشا ، [16] الجليكوجين ، [17] أو بولي هيدروكسي بيوتيرات . [18] ومن الأمثلة المنتشرة بشكل خاص قطرات الدهون ، وهي قطرات كروية تتكون من الدهون والبروتينات التي تستخدم في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى كوسيلة لتخزين الدهون مثل الأحماض الدهنية والستيرولات . [19] تشكل قطرات الدهون جزءًا كبيرًا من حجم الخلايا الدهنية ، وهي خلايا متخصصة في تخزين الدهون، ولكنها توجد أيضًا في مجموعة من أنواع الخلايا الأخرى.
الجدل والبحث
إن السيتوبلازم والميتوكوندريا ومعظم العضيات هي مساهمات للخلية من الأمشاج. وعلى النقيض من المعلومات القديمة التي تتجاهل أي فكرة عن نشاط السيتوبلازم، فقد أظهرت الأبحاث الجديدة أنه يتحكم في حركة وتدفق العناصر الغذائية داخل وخارج الخلية من خلال السلوك اللزج وقياس معدل كسر الروابط المتبادل داخل الشبكة السيتوبلازمية. [20]
تظل خصائص مادة السيتوبلازم قيد البحث المستمر. وقد تم وصف طريقة لتحديد السلوك الميكانيكي لسيتوبلازم الخلايا الحية للثدييات بمساعدة الملقط البصري . [21]
انظر أيضا
- الحركة الأميبية - طريقة الحركة في الخلايا حقيقية النواة
- التدفق السيتوبلازمي – تدفق السيتوبلازم داخل الخلية
- البروتوبلازم – مصطلح بديل للسيتوبلازم أو السيتوبلازم والنواة
- سينسيتيوم – نوع من الخلايا متعددة النوى
مراجع
- ^ Shepherd VA (2006). The cytomatrix as a collaboration system of macromolecular and water networks . Current Topics in Developmental Biology. المجلد 75. ص 171-223. doi :10.1016/S0070-2153(06)75006-2. ISBN 9780121531751. PMID 16984813.
- ^ Hogan CM (2010). "Calcium". في Jorgensen A, Cleveland C (eds.). موسوعة الأرض . المجلس الوطني للعلوم والبيئة. مؤرشف من الأصل في 12 يونيو 2012.
- ^ فون كوليكر ر (1863). "4. أوفلاج". Handbuch der Gewebelehre des Menschen . لايبزيغ: فيلهلم إنجلمان.
- ^ Bynum WF, Browne EJ, Porter R (1981). قاموس تاريخ العلوم. دار نشر جامعة برينستون. ISBN 9781400853410.
{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط ) - ^ باركر جيه (1972). "المقاومة البروتوبلازمية لنقص المياه". في كوزلوفسكي تي تي (المحرر). نقص المياه ونمو النبات، المجلد الثالث. استجابات النبات والتحكم في توازن المياه . نيويورك: أكاديميك بريس. ص 125-176. رقم ISBN 9780323153010.
- ^ ستراسبرجر إي (1882). "Ueber den Theilungsvorgang der Zellkerne und das Verhältnis der Kernteilung zur Zellteilung". القوس مكر عنات . 21 : 476-590. دوى :10.1007/BF02952628. اتش دي ال : 2027/hvd.32044106199177 . S2CID 85233009. مؤرشفة من الأصلي في 27 أغسطس 2017.
- ^ Cowan AE, Moraru II, Schaff JC, Slepchenko BM, Loew LM (2012). "Spatial Modeling of Cell Signaling Networks". Computational Methods in Cell Biology . المجلد 110. ص 195-221. doi :10.1016/B978-0-12-388403-9.00008-4. ISBN 9780123884039. PMC 3519356 . PMID 22482950.
- ^ Holcman D, Korenbrot JI (أبريل 2004). "الانتشار الطولي في السيتوبلازم الخارجي للقضيب والمخروط الشبكي: نتيجة بنية الخلية". مجلة البيوفيزياء . 86 (4): 2566–82. رمز Bibcode :2004BpJ....86.2566H. doi : 10.1016/S0006-3495(04)74312-X. PMC 1304104. PMID 15041693.
- ^ abcd Parry BR, Surovtsev IV, Cabeen MT, O'Hern CS, Dufresne ER, Jacobs-Wagner C (يناير 2014). "يتميز السيتوبلازم البكتيري بخصائص تشبه الزجاج ويتحول إلى سائل بفعل النشاط الأيضي". Cell . 156 (1–2): 183–94. Bibcode :2014APS..MARJ16002P. doi :10.1016/j.cell.2013.11.028. PMC 3956598. PMID 24361104 .
- ^ تايلور سي في (1923). "الفجوة الانقباضية في Euplotes: مثال على قابلية عكسية السول-جل للسيتوبلازم". مجلة علم الحيوان التجريبي . 37 (3): 259-289. رمز Bibcode :1923JEZ....37..259T. doi :10.1002/jez.1400370302.
- ^ Kwapiszewska, Karina; et al. (31 July 2020). "اللزوجة النانوية للسيتوبلازم محفوظة في خطوط الخلايا البشرية". مجلة رسائل الكيمياء الفيزيائية . 11 (16): 6914–6920. doi : 10.1021/acs.jpclett.0c01748 . PMC 7450658. PMID 32787203 .
- ^ Guo M, Ehrlicher AJ, Jensen MH, Renz M, Moore JR, Goldman RD, Lippincott-Schwartz J, Mackintosh FC, Weitz DA (أغسطس 2014). "استكشاف الخصائص العشوائية التي تحركها المحركات للسايتوبلازم باستخدام مجهر طيف القوة". Cell . 158 (4): 822–832. doi :10.1016/j.cell.2014.06.051. PMC 4183065. PMID 25126787 .
- ^ van Zon A, Mossink MH, Scheper RJ, Sonneveld P, Wiemer EA (سبتمبر 2003). "The vault complex". Cellular and Molecular Life Sciences . 60 (9): 1828–37. doi :10.1007/s00018-003-3030-y. PMC 11138885 . PMID 14523546. S2CID 21196262.
- ^ Prychid, Christina J.; Rudall, Paula J. (1999). "بلورات أكسالات الكالسيوم في أحاديات الفلقة: مراجعة لبنيتها وتصنيفها" (PDF) . حوليات علم النبات . 84 (6): 725-739. doi : 10.1006/anbo.1999.0975 .
- ^ Prychid CJ, Rudall PJ (2004). "النظام والبيولوجيا لأجسام السيليكا في أحاديات الفلقة". المراجعة النباتية . 69 (4): 377-440. doi :10.1663/0006-8101(2004)069[0377:SABOSB]2.0.CO;2. JSTOR 4354467. S2CID 24520433.
- ^ Ball SG, Morell MK (2003). "من الجليكوجين البكتيري إلى النشا: فهم التكوين الحيوي لحبيبات النشا النباتية". المراجعة السنوية لعلم الأحياء النباتية . 54 : 207–233. doi :10.1146/annurev.arplant.54.031902.134927. PMID 14502990.
- ^ Shearer J, Graham TE (أبريل 2002). "وجهات نظر جديدة حول تخزين وتنظيم جليكوجين العضلات". المجلة الكندية لعلم وظائف الأعضاء التطبيقي . 27 (2): 179–203. doi :10.1139/h02-012. PMID 12179957.
- ^ Anderson AJ, Dawes EA (ديسمبر 1990). "الحدوث، والتمثيل الغذائي، والدور الأيضي، والاستخدامات الصناعية للبولي هيدروكسي ألكانوات البكتيرية". المراجعات الميكروبيولوجية . 54 (4): 450-472. doi :10.1128/MMBR.54.4.450-472.1990. PMC 372789. PMID 2087222 .
- ^ Murphy DJ (سبتمبر 2001). "التكوين الحيوي ووظائف الأجسام الدهنية في الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة". التقدم في أبحاث الدهون . 40 (5): 325-438. doi :10.1016/S0163-7827(01)00013-3. PMID 11470496.
- ^ Feneberg W, Westphal M, Sackmann E (أغسطس 2001). "سيتوبلازم خلايا ديكتيوستيليوم كجسم لزج نشط". المجلة الأوروبية للفيزياء الحيوية . 30 (4): 284-94. doi :10.1007/s002490100135. PMID 11548131. S2CID 9782043.
- ^ Hu J, Jafari S, Han Y, Grodzinsky AJ, Cai S, Guo M (سبتمبر 2017). "السلوك الميكانيكي المعتمد على الحجم والسرعة في سيتوبلازم الثدييات الحية". Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 114 (36): 9529–9534. Bibcode :2017PNAS..114.9529H. doi : 10.1073/pnas.1702488114 . PMC 5594647. PMID 28827333 .
روابط خارجية
- لوبي فيلبس ك (2000). "البنية الخلوية والخصائص الفيزيائية للسيتوبلازم: الحجم، اللزوجة، الانتشار، مساحة السطح داخل الخلايا". التقسيم الدقيق وفصل الطور في السيتوبلازم (ملف PDF) . المجلة الدولية لعلم الخلايا. المجلد 192. ص 189-221. doi :10.1016/S0074-7696(08)60527-6. ISBN 9780123645968. PMID 10553280. تم أرشفة النسخة الأصلية (PDF) في 11 سبتمبر 2008.
{{cite book}}:|journal=تم تجاهله ( مساعدة )
