Protoplasma: Fysisk og kemisk natur af protoplasma
Protoplasma: Fysisk og kemisk natur af protoplasma!
Alle celler er lavet af protoplasma. Protoplasma blev defineret som Huxleys fysiske grundlag for livet, da det gør alle levende væseners aktiviteter. I 1835 studerede Dujardin indholdet af cellen i visse Protozoer, og han beskrev matrixen af celler som en homogen masse og kaldte den sarcode.
Image Courtesy: figures.boundless.com/51228249e4b0c14bf46514a6/full/l-patterns-286163172203-29.jpeg
Denne matrix af celle blev givet navnet på protoplasma af JE Purkinje i 1840. H. Von Mohl, i 1846, angav protoplasmaet som en klar, homogen udseende (i lysmikroskopet), gelatineholdigt stof.
Han understregede også betydningen af protoplasma i celledeling. I 1861 etablerede Schultz ligheden mellem protoplasmaet af planter og dyr, hvorved protoplasmsteorien formuleres, ifølge hvilken celle består af et i det væsentlige levende grundstof, som har kerne med begrænsende cellemembran. Dette grundstof efter fjernelse af alle de store partikelformige komponenter eller organeller betegnes hyaloplasma.
Efter opdagelsen af elektronmikroskop i 1939-40 er begrebet protoplasma blevet ændret fra en homogen klar kolloid suspension i forhold til et multifaset kompleks system indeholdende talrige membranelementer.
Fysisk natur:
Protoplasmaet synes under et almindeligt mikroskop at være et klart homogent fluid, kaldet hyaloplasma, hvori der er fordelt kugler, granuler og forskellige specialforskelle. Hyaloplasma er også kendt som kinoplasma, cytoplasma osv.
Fysiske egenskaber ved protoplasma omfatter dets funktion på grund af kemisk natur, fysiologiske aktiviteter og organisation. Det viser følgende egenskaber-
[I] Protoplasma som et kolloidalt system:
Grundlæggende er hyaloplasma eller cytoplasma et komplekst kolloidalt system. Dens kolloide struktur blev foreslået af Fisher i 1894 og Hardy i 1899. Den består af højt vandindhold indeholdende forskellige opløste stoffer af biologisk betydning, såsom glukose, fedtsyrer, aminosyrer, mineraler, vitaminer, hormoner og enzymer.
Disse opløste stoffer kan enten være opløselige i vand, hvilket gør det til en homogen masse eller uopløselig i den, hvilket gør den til en heterogen masse. Denne suspension af partikler i protoplasma er grundlaget for dets kolloidale natur. De forskellige komponenter giver udseende til protoplasma af fire forskellige slags:
1. Granular teori:
Denne teori blev fremlagt af Altmann i 1893. Ifølge denne teori består protoplasma af mange små granuler som vist i Amoeba. Henle, Maggi, etc., betragtede disse protoplasmiske granuler som plastider. Altmann anerkendte dem som "elementære organismer" eller bioplaster (eller cytoplaster).
2. Alveolær teori:
Protoplasmens alveolære karakter blev foreslået af Butchlli i 1892. Ifølge ham består protoplasma af mange suspenderede dråber eller alveoler eller minutbobler, der ligner emulsionsskummet.
3. Fibrillar teori:
Denne teori blev fremsat af Flemming. Ifølge ham består protoplasma af fibre indlejret i matrixens indre masse. Fibrillerne kaldes mitom eller spongioplasma dannet af proteiner kaldet miceller, og jordstoffet betegnes parametomer eller hyaloplasma.
4. Retikulær teori:
Denne teori blev postuleret af Klein, Comoy, etc. Det antyder, at protoplasma består af et retikulum af fibre i dets hyaloplasma.
Det organiske materiale, som består af proteiner og kulhydrater i suspension, kan enten være hydrofilt (vandelskende) eller hydrofobt (vandheder). De hydrofile partikler forekommer omkring vandmolekylerne. Tiltrækningen mellem protein og vand skyldes elektriske ladninger, der holder dem sammen.
Protoplasmens fysiske egenskaber skyldes hovedsagelig de forskellige kemiske indeslutninger i en gelfase. En gel er en gruppe af suspenderede partikler i en halvfast tilstand eller gelélignende tilstand. Molekylerne af en gel holdes sammen af forskellige typer af kemiske bindinger af forskellig styrke.
Stabiliteten af binding afhænger af typen af binding og bindingsstyrke. Gelen kan blive mere flydende end faststof. Denne proces kaldes solation og flydende tilstand som sol. Således kan den kolloide protoplasma, som er i gelform, ændres til solform ved solering, og solen kan omdannes til gel ved gelering. Disse gel-sol-betingelser for kolloidalt system er primære grundlag for mekanisk opførsel af cytoplasma.
Protoplasma er hverken en god eller en dårlig strømleder. Det danner en afgrænsende membran ved at komme i kontakt med vand og størkner ved opvarmning.
[II] Protoplasma som en struktur mindre masse:
Protoplasma kan virke helt struktureret mindre, når det observeres under et mikroskop. Men dyrecellen er aldrig uden struktur, og dens protoplasma er differentieret i forskellige dele for at danne celleorganer.
Selv protoplasmatisk matrix, hvori granuler og vakuoler er indeholdt, er uden nogen synlig struktur; og i nogle dele af cellen kan protoplasma være uden indesluttede legemer af nogen art. Optisk er protoplasma helt homogen som pseudopodial protoplasma af Arcella eller Difflugia.
[III] Andre egenskaber:
Desuden viser protoplasma også følgende egenskaber -
1. Samhørighed:
De forskellige partikler eller molekyler af protoplasma er klæbet sammen med kræfter, såsom Van der Waals bindinger, der holder lange kæder af molekyler sammen. Disse van der Waals bindinger er svage og ikke-specifikke kræfter mellem ikke-polære grupper af atomer. Denne ejendom varierer med styrken af disse kræfter.
2. Kontraktivitet:
Denne egenskab er signifikant i forskellige stomatale operationer i planter. Protoplasmens kontraktilitet er vigtig for absorption og fjernelse af vand, som de generelt forekommer i protoplasma.
3. Viskositet:
Det er protoplasmens vigtigste egenskab, hvormed den udviser tre hovedfænomener, dvs. brunisk bevægelse, amoeboid bevægelse og cytoplasmatisk streaming eller cyclosis.
(a) Brownisk bevægelse:
Den er karakteriseret ved zigzag-bevægelsen af suspenderede kolloide partikler, der opstår som følge af bombardement af en partikel eller molekyle af andre. Denne type partikelbevægelse blev først og fremmest observeret af Robert Brown i 1827 i den kolloide opløsning, og derfor er sådanne bevægelser kendt som Brownian-bevægelser.
Jo højere temperaturen, hurtigere bevægelsen og - dermed viskositeten af cellen er reduceret. Dette betyder, at høj viskositet indikerer en mere gelignende tilstand af protoplasma og lav viskositet, en mere sollignende tilstand.
(b) Amoeboid-bevægelse:
Amoeboidbevægelserne, som udstillet af Amoeba og andre protozoer, og leukocytter, etc., er også resultaterne af viskositet. Den fortsatte ændring og omvendt af sol-gel er ansvarlig for sådanne bevægelser. I denne type bevægelse giver cellen celleoplasmiske fremspring, pseudopodien og protoplasma ind i pseudopodien på grund af cyclosis, der bevirker fremadrettede bevægelser af cellen.
(c) cytoplasmisk streaming eller cyclosis:
Det er den intracellulære bevægelse af cytoplasma som vist af Paramecium. Det forekommer sædvanligvis i solfasen af cytoplasma. Dens virkelige årsag er stadig ikke kendt; men hvis der er et fald i cellemetabolismen, er der samtidig nedsat cyclosis. Tilsvarende giver stigningen i metabolisk hastighed også anledning til en stigning i streaming.
4. Overfladespænding:
Protoplasmaet viser også egenskaben af overfladespænding. Proteoplasmerne og lipiderne i cytoplasma har mindre overfladespænding, derfor findes de ved overfladen der danner membranen. På den anden side har de kemiske stoffer (NaCl, etc.) en høj overfladespænding, så de forekommer i dybere dele af celle protoplasma.
Således er protoplasma fysisk et farveløst, gennemskinneligt, viskoelagtigt, gelatinøst og halvvæsket stof, tungere end vand og indeholdende molekylære suspensioner, som viser forskellige ændringer som ovenfor.
Kemisk natur:
Protoplasma reagerer kemisk som en svag alkali. Det er opløseligt i fortyndede alkalier og syrer, men størkner, når det behandles med stærke syrer eller alkoholer. Det er ret ustabilt og nedbrydes let i H20, NH3 og CO2, etc. under kemisk analyse.
Ved kemisk analyse er det blevet fundet, at protoplasma i det væsentlige består af 34 elementer, hvoraf ca. 12 elementer skal være til stede universelt. (Kemisk element er et grundlæggende stof, der ikke kan opdeles i to eller flere enklere stoffer.). 99% protoplasma er lavet af 4 grundelementer, dvs. ilt, kulstof, hydrogen og nitrogen derfor; disse kaldes hovedbestanddele i protoplasmaet. 8 andre elementer (sporstoffer), der er til stede i mængder på under 1% hver, er svovl, fosfor, kalium, jern, magnesium, calcium, natrium og chlorid.
Disse elementer er sædvanligvis ikke til stede i en fri tilstand, men findes som forskellige forbindelser, såsom phosphor, er hovedkomponenten af adenosint triphoshat (ATP), deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA).
Der kræves mange andre sporstoffer til forskellige fysiske aktiviteter (osmose og diffusion) og biokemisk aktivitet som impulstudledning mv. Den omtrentlige procentdel af vand i protoplasma er ca. 85% til 90%. Vandet danner dispersionsmediet, i hvilket andre elementer ligger ophængt.
Vandet forekommer i to formfrit vand og bundet vand. Ninetyfems procent af det samlede cellulære vand er frit vand, hvor forskellige uorganiske stoffer og organiske forbindelser er fundet opløst. De resterende fem procent af det samlede cellulære vand er bundet vand, som er løst forbundet med proteinmolekyler ved hydrogenbindinger eller andre kræfter.
Procentdelen af vand i protoplasma af en organisme afhænger direkte af alder, habitat og metaboliske aktiviteter. F.eks. Har cellerne i embryoet 90 til 95% vand, som gradvist falder i cellerne af voksen organisme. Vandlevende dyreceller har mere vand end celler fra højere jorddyr.
Generelt viser den tørre protoplasma følgende forfatning:
Protein 45% Kulhydrater 25%
Lipider 25% Andre stoffer 5%
Disse forskellige forbindelser kan enten være af organisk natur omfattende С, H, N, O eller af uorganisk natur, der består af salte, gasser og nogle elementer i Free State, såsom S, Fe, P, Cl osv.
