- història
- teoria protoplasmàtica
- Característiques generals
- components
- membrana plasmàtica
- citoplasma
- citosol
- orgànuls
- funcions
- propietats fisiològiques
- referències
El protoplasma és el material viu de la cèl·lula. Aquesta estructura va ser identificada per primera vegada en 1839 com un fluid distingible de la paret. Es considerava que era una substància transparent, viscosa i extensible. Es va interpretar com una estructura sense organització aparent i amb nombrosos orgànuls.
S'ha considerat que el protoplasma és tota la part de la cèl·lula que es troba per dins de la membrana plasmàtica. No obstant això, alguns autors han inclòs dins de l'protoplasma a la membrana cel·lular, el nucli i el citoplasma.
Cèl·lula eucariota animal. Font: By Nikol valentina romaní ruiz, from Wikimedia Commons
En l'actualitat, el terme protoplasma no és molt utilitzat. En canvi, els científics han preferit referir-se directament als components cel·lulars.
història
El terme protoplasma se li atribueix a l'anatomista suec Jan Purkyne en 1839. Va ser utilitzat per referir-se a l'material formatiu dels embrions animals.
No obstant això, ja en 1835 el zoòleg Felix Dujardin descriu la substància a l'interior dels rizòpodes. Li dóna el nom de sarcoda i indica que té propietats físiques i químiques.
Posteriorment, en 1846 el botànic alemany Hugo von Mohl reintrodueix el terme protoplasma per referir-se a la substància present a l'interior de les cèl·lules vegetals.
En 1850 el botànic Ferdinand Cohn unifica els termes, indicant que tant en plantes com en animals hi ha protoplasma. L'investigador assenyala que en tots dos organismes, la substància que omple les cèl·lules és similar.
En 1872, Beale va introduir el terme bioplasma. En 1880, Hanstein va proposar la paraula protoplast, un nou terme per referir-se a tota la cèl·lula, excloent la paret cel·lular. Aquest terme va ser utilitzat per alguns autors en substitució de la cèl·lula.
El 1965, Lardy va introduir el terme citosol, que després va ser utilitzat per nomenar el líquid dins de la cèl·lula.
teoria protoplasmàtica
L'anatomista Max Schultze va proposar a finals de segle XIX que la base fonamental de la vida és el protoplasma. Schultze va suggerir que el protoplasma és la substància que regula les activitats vitals dels teixits en els éssers vius.
Es considera que els treballs de Schultze són el punt de partida de la teoria protoplasmàtica. Aquesta teoria va ser recolzada per les propostes de Thomas Huxley el 1868 i per altres científics de l'època.
La teoria protoplasmàtica plantejava que el protoplasma constituïa la base física de la vida. De tal manera que l'estudi d'aquesta substància permetria comprendre el funcionament dels éssers vius, inclosos els mecanismes de l'herència.
Amb la millor comprensió de l'funcionament i estructura cel·lular, la teoria protoplasmàtica ha perdut vigència.
Característiques generals
El protoplasma està constituït per diversos compostos orgànics i inorgànics. La substància més abundant és l'aigua, que constitueix gairebé el 70% del seu pes total i funciona com a element transportador, dissolvent, termoregulador, lubricant i estructural.
A més, un 26% de l'protoplasma està conformat per macromolècules generalment orgàniques. Aquestes són molècules de grans dimensions formades per polimerització de sub-unitats més petites.
Entre aquestes trobem els carbohidrats, macromolècules compostes de carboni, hidrogen i oxigen, que emmagatzemen energia per a la cèl·lula. Les mateixes s'utilitzen en les diverses funcions metabòliques i estructurals de l'protoplasma.
Igualment es presenten diversos tipus de lípids (greixos neutres, colesterol i fosfolípids), que també serveixen com a font d'energia per a la cèl·lula. A més, són part constituent de les membranes que regulen les diferents funcions protoplasmàtiques.
Les proteïnes constitueixen gairebé el 15% de la composició de l'protoplasma. Entre aquestes tenim a les proteïnes estructurals. Aquestes proteïnes formen la carcassa protoplasmàtica, contribuint a la seva organització i el transport cel·lular.
Altres proteïnes presents en el protoplasma són els enzims. Les mateixes actuen com a catalitzadors (substàncies que modifiquen la velocitat d'una reacció química) de tots els processos metabòlics.
Així mateix, estan presents diversos ions inorgànics que només corresponen a l'1% de la seva composició (potassi, magnesi, fòsfor, sofre, sodi i clor). Aquests contribueixen a mantenir el pH de l'protoplasma.
components
El protoplasma es compon de la membrana plasmàtica, de l'citoplasma i de l'nucleoplasma. No obstant això, avui dia, gràcies als avenços de la microscòpia electrònica, se sap que l'estructura cel·lular és encara més complicada.
Existeixen, a més, un gran nombre de compartiments subcel·lulars, i continguts cel·lulars estructuralment molt complexos. A més dels orgànuls, que aquí s'inclouen com a part de l'citoplasma.
membrana plasmàtica
La membrana plasmàtica o plasmalemma està constituïda per aproximadament 60% de proteïnes i 40% de lípids. El seu arranjament estructural s'explica pel model de el mosaic fluid. En aquest, la membrana presenta una bicapa de fosfolípids on s'embeuen proteïnes.
Es considera que totes les membranes cel·lulars tenen aquesta mateixa estructura. No obstant això, el plasmalemma és la membrana més gruixuda de la cèl·lula.
El plasmalemma no s'observa amb el microscopi òptic. No va ser fins a finals dels anys 50 de segle XX quan es va poder detallar la seva estructura.
citoplasma
El citoplasma es defineix com tot el material de la cèl·lula que es troba per dins de l'plasmalemma, sense incloure el nucli. En el citoplasma s'inclouen tots els orgànuls (estructures cel·lulars amb forma i funció definides). Igualment la substància en què estan immersos els diferents components cel·lulars.
citosol
El citoesquelet constitueix un entramat proteic que forma la carcassa cel·lular. Està format per microfilaments i microtúbuls. Els microfilaments estan formats principalment d'actina, encara que hi ha altres proteïnes.
Aquests filaments tenen composició química diferent en diferents tipus de cèl·lules. Els microtúbuls són estructures tubulars formades bàsicament de tubulina.
orgànuls
El nucli és l'orgànul cel·lular que conté la informació genètica de la cèl·lula. En el mateix ocorren els processos de divisió cel·lular.
Es reconeixen tres components de l'nucli: embolcall nuclear, nucleoplasma i nuclèol. L'embolcall nuclear separa el nucli de l'citoplasma i està formada per dues unitats de membrana.
El nucleoplasma és la substància interna que està delimitada internament per l'embolcall nuclear. Constitueix una fase aquosa que conté un gran nombre de proteïnes. Principalment són enzims que regulen el metabolisme dels àcids nucleics.
En el nucleoplasma està continguda la cromatina (ADN en la seva fase dispersa). A més, es presenta el nuclèol que és una estructura formada per proteïnes i ARN.
funcions
Tots els processos que ocorren en la cèl·lula estan associats a l'protoplasma, a través dels seus diversos components.
La membrana plasmàtica és una barrera estructural selectiva que controla la relació entre una cèl·lula i el medi que l'envolta. Els lípids impedeixen el pas de substàncies hidrofíliques. Les proteïnes controlen les substàncies que poden travessar la membrana, regulant l'entrada i sortida de les mateixes a la cèl·lula.
En el citosol ocorren diverses reaccions químiques, com ara la glicòlisi. Aquest intervé directament en les modificacions de la viscositat cel·lular, el moviment ameboide i la ciclosi. Igualment, té gran importància en la formació de l'fus mitòtic durant la divisió cel·lular.
En el citoesquelet, els microfilaments estan associats a la contracció i moviment cel·lular. Mentre que els microtúbuls intervenen en el transport cel·lular i contribueixen a donar forma a la cèl·lula. Així mateix, participen en la formació dels centríols, cilis i flagels.
El transport intracel·lular, així com la transformació, acoblament i secreció de substàncies, és responsabilitat de l'reticle endoplasmàtic i els dictiosomes.
Els processos de transformació i acumulació d'energia es presenten en els organismes fotosintètics que tenen cloroplasts. L'obtenció d'ATP mitjançant la respiració cel·lular ocorre en les mitocòndries.
propietats fisiològiques
S'han descrit tres propietats fisiològiques associades a l'protoplasma. Aquestes són el metabolisme, la reproducció i la irritabilitat.
En el protoplasma ocorren tots els processos metabòlics de la cèl·lula. Alguns processos són anabòlics i estan relacionades amb la síntesi de l'protoplasma. D'altres són catabòlics, i intervenen en la seva desintegració. En el metabolisme s'inclouen processos com la digestió, respiració, absorció i excreció.
Tots els processos associats a la reproducció per divisió cel·lular, així com la codificació per a la síntesi de proteïnes requerides en totes les reaccions cel·lulars ocorren en el nucli de la cèl·lula, contingut dins el protoplasma.
La irritabilitat és la resposta de l'protoplasma a un estímul extern. Aquesta és capaç de desencadenar una resposta fisiològica que li permet a la cèl·lula adaptar-se a el medi que l'envolta.
referències
- Liu D (2017) The cell and protoplasm es contenidors, object and substance: 1835-1861. Journal of the History of Biology 50: 889-925.
- Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Álvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez i M Miguel (1997) Citologia i histologia vegetal i animal. Biologia de les cèl·lules i teixits animals i vegetals. Segona edició. McGraw Hill-Interamericana d'Espanya. Madrid, Espanya. 960 pàg.
- Welch GR i J Clegg (2010) From protoplasmic theory to cel·lular systems biology: a 150-year reflection. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 298: 1280-1290.
- Welch GR i J Clegg (2012) Cell versus protoplasm: revisionist history. Cell Biol. Int. 36: 643-647.