Błona komórkowa i cytoplazma

Co to jest komórka? Cóż, na pewnym poziomie jest to worek z mazią. Błona komórkowa—zewnętrzna granica komórki—jest workiem, a cytoplazma jest mazią.

Oczywiście komórka to o wiele więcej niż zwykły worek z mazią. Jest to złożona, wysoce zorganizowana jednostka, podstawowy element konstrukcyjny wszystkich żywych istot. A błona komórkowa i cytoplazma są rzeczywiście bardzo złożone.

Błona jest delikatną, dwuwarstwową strukturą zbudowaną z lipidów i białek i kontroluje to, co może wejść i wyjść z komórki. Podobnie, cytoplazmą komórki eukariotycznej jest nie tylko cytozol—substancja żelopodobna składająca się z wody, jonów i makrocząsteczek—ale także organelli i białek strukturalnych, które tworzą cytoszkielet lub "szkielet komórki".

W tym artykule, przyjrzymy się bliżej błonie komórkowej i cytoplazmie.

Zarówno komórki prokariotyczne jak i eukariotyczne mają błonę komórkową, podwójną warstwę lipidów, która oddziela wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego. Ta podwójna warstwa składa się w dużej mierze z wyspecjalizowanych lipidów zwanych fosfolipidami.

Fosfolipid składa się z hydrofilowej, "lubiącej wodę", fosforanowej głowy oraz dwóch hydrofobowych, "bojących się wody" ogonów kwasów tłuszczowych. Fosfolipidy spontanicznie układają się w dwuwarstwową strukturę z ich hydrofobowymi ogonami skierowanymi do wewnątrz i ich hydrofilowymi głowami skierowanymi na zewnątrz. Ta korzystna energetycznie dwuwarstwowa struktura, zwana dwuwarstwą lipidową, znajduje się w wielu błonach biologicznych.

Jak pokazano poniżej, białka są również ważnym składnikiem błony komórkowej. Niektóre z nich umieszczone są w całej szerokości błony, służąc jako kanały lub receptory sygnałowe, podczas gdy inne są przyłączone na powierzchni. Różne rodzaje lipidów, takie jak cholesterol, również mogą znajdować się w błonie komórkowej i wpływać na jej płynność.

Błona komórkowa stanowi granicę pomiędzy wnętrzem a zewnętrzną częścią komórki. Kontroluje ona przechodzenie różnych cząsteczek—w tym cukrów, aminokwasów, jonów i wody—do i z komórki. To, jak łatwo te cząsteczki mogą przejść przez błonę, zależy od ich wielkości i polarności. Niektóre małe, niepolarne cząsteczki, takie jak tlen, mogą przechodzić bezpośrednio przez fosfolipidową część błony. Większe i bardziej polarne, hydrofilowe cząsteczki, takie jak aminokwasy, muszą przejść przez błonę kanałami białkowymi, jest to proces często regulowany przez komórkę. Możesz dowiedzieć się więcej o transporcie komórkowym w dziale błony i transport

Powierzchnia błony komórkowej ogranicza wymianę materiałów między komórką a jej środowiskiem. Niektóre komórki wyspecjalizowały się w wymianie odpadów lub składników odżywczych i posiadają modyfikacje zwiększające powierzchnię błony komórkowej. Na przykład błony niektórych komórek pochłaniających składniki odżywcze są złożone w palcopodobne wypustki o nazwie mikrokosmki, liczba pojedyncza, mikrokosmek. Komórki z mikrokosmkami pokrywają wewnętrzną powierzchnię jelita cienkiego, organu, który wchłania składniki odżywcze z trawionego pokarmu. Mikrokosmki pomagają komórkom jelitowym maksymalizować wchłanianie składników odżywczych z żywności poprzez zwiększenie powierzchni błony komórkowej.

Część komórki określana jako cytoplazma jest nieco inna u eukariota i prokariota. W komórkach eukariotycznych, które mają jądro, cytoplazma jest wszystkim pomiędzy błoną komórkową a otoczką jądrową. U prokariota, które nie posiadają jądra, cytoplazma oznacza po prostu wszystko, co znajduje się w błonie komórkowej.

Jednym z głównych składników cytoplazmy zarówno prokariota, jak i eukariota jest żelopodobny cytozol, roztwór na bazie wody, który zawiera jony, małe cząsteczki i makrocząsteczki. U eukariota cytoplazma zawiera również organella związane z błoną, które są zawieszone w cytozolu. Cytoszkielet, sieć włókien, które wspierają komórkę i nadają jej kształt, jest również częścią cytoplazmy i pomaga w uporządkowaniu komponentów komórkowych.

Chociaż cytozol jest w większości wodą, ma półstałą konsystencję podobną do galaretki, ponieważ zawiera wiele zawieszonych w nim białek. Cytozol zawiera bogaty bulion makrocząsteczek i mniejsze cząsteczki organiczne, w tym glukozę i inne proste cukry, polisacharydy, aminokwasy, kwasy nukleinowe i kwasy tłuszczowe. W cytozolu znajdują się także jony sodu, potasu, wapnia i inne pierwiastki. W tej części komórki zachodzi wiele reakcji metabolicznych, w tym synteza białek.