Protoplasm: الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للبروتوبلازم
Protoplasm: الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للبروتوبلازم!
جميع الخلايا مصنوعة من البروتوبلازم. تم تعريف Protoplasm على أنه الأساس المادي للحياة بواسطة Huxley كما يفعل جميع أنشطة الكائنات الحية. في عام 1835 ، درس دوجاردين محتويات الخلية في بعض البروتوزوا ، ووصف مصفوفة الخلايا ككتلة متجانسة وأطلق عليها اسم sarcode.
Image Courtesy: figures.boundless.com/51228249e4b0c14bf46514a6/full/l-patterns-286163172203-29.jpeg
أعطيت هذه الخلية من الخلايا اسم protoplasm من قبل JE Purkinje في عام 1840. وذكر H. Von Mohl ، في عام 1846 ، بروتوبلازم كظهور واضح ومتجانس (في المجهر الضوئي) ، مادة جيلاتينية.
كما أكد على أهمية البروتوبلازم في انقسام الخلايا. في عام 1861 ، أنشأ شولتز التشابه بين بروتوبلازم النباتات والحيوانات ، وبالتالي صياغة نظرية البروتوبلازما ، حيث تتكون الخلية من مادة أرضية حية أساسًا لها نواة مع غشاء الخلية المحدد. هذه المادة الأرضية بعد إزالة جميع مكونات الجسيمات الرئيسية أو العضيات تسمى هيالوبلازم.
بعد اكتشاف الميكروسكوب الإلكتروني في 1939-1940 ، تغير مفهوم البروتوبلازم من نظام تعليق غرواني واضح ومتجانس إلى نظام معقد متعدد الأجزاء يحتوي على العديد من العناصر الغشائية.
الطبيعة الفيزيائية:
يبدو أن البروتوبلازم ، تحت المجهر العادي ، يكون سائلًا متجانسًا واضحًا ، يُدعى الهيالوبلازم ، وهي عبارة عن كريات مُوزعة وحبيبات ومختلف أنواع الاختلاف الخاصة. وتعرف أيضا الهيولوبلازم باسم كينوبلازم ، السيتوبلازم ، الخ.
الخصائص الفيزيائية للبروتوبلازم تشمل وظيفتها بسبب الطبيعة الكيميائية والأنشطة الفسيولوجية والتنظيم. يظهر الخصائص التالية
[I] Protoplasm كنظام غرواني:
أساسا هيوبلازم أو السيتوبلازم هو نظام غرواني معقد. اقترح فيشر هيكله الغرواني من قبل فيشر في عام 1894 وهاردي في عام 1899. ويتكون من محتويات الماء العالية التي تحتوي على العديد من المحاليل ذات الأهمية البيولوجية مثل الجلوكوز ، والأحماض الدهنية ، والأحماض الأمينية ، والمعادن ، والفيتامينات ، والهرمونات والإنزيمات.
قد تكون هذه المواد المذابة إما قابلة للذوبان في الماء مما يجعلها كتلة متجانسة أو غير قابلة للذوبان في ذلك ، مما يجعلها كتلة غير متجانسة. هذا التعليق للجسيمات في البروتوبلازم هو أساس طبيعته الغروية. تعطي المكونات المختلفة المظهر لبروتوبلازم من أربعة أنواع مختلفة:
1. النظرية الحبيبية:
تم تقديم هذه النظرية بواسطة ألتمان في عام 1893. وفقًا لهذه النظرية ، تتكون البروتوبلازم من العديد من الحبيبات الصغيرة كما هو موضح في الأميبا. هينل ، ماجي ، وما إلى ذلك ، اعتبرت هذه الحبيبات البروتوبلازمية مثل plastidules. تعرفهم ألتمان على أنها "كائنات حية أولية" ، أو بيوبلاست (bioplasts).
2. النظرية السنخية:
وقد اقترح Butchlli الطبيعة السنخية لل protروتوبلازم في عام 1892. ووفقا له ، تتكون البروتوبلازم من العديد من القطرات المعلقة أو الحويصلات الهوائية أو الفقاعات الدقيقة ، تشبه رغاوي المستحلبات.
3. نظرية fibrillar:
تم طرح هذه النظرية من قبل Flemming. ووفقا له ، تتكون البروتوبلازم من ألياف مدمجة في الكتلة الداخلية للمصفوفة. يطلق على الليفيريون "ميتوم" أو "spondioplasm" المكون من بروتينات تسمى micelles ، وتسمى المادة الأرضية paramitome أو hyaloplasm.
4. نظرية شبكية:
وقد افترضت هذه النظرية من قبل كلاين ، كوموي ، الخ. يقترح أن البروتوبلازم يتكون من شبكية من الألياف في هيالوبلازم لها.
قد تكون المادة العضوية التي تتكون من البروتينات والكربوهيدرات في التعليق إما محبة للماء (محبة للماء) أو كارهة للماء (كره المياه). تحدث الجزيئات المحبة للماء حول جزيئات الماء. يرجع الجاذبية بين البروتين والماء إلى الشحنات الكهربائية التي تمسكها معًا.
الخصائص الفيزيائية لل protروتوبلازم ترجع أساسًا إلى المواد الكيميائية المختلفة في مرحلة الهلام. الجل هو مجموعة من الجسيمات المعلقة في حالة شبه صلبة أو حالة تشبه الهلام. تقام جزيئات الهلام مع أنواع مختلفة من الروابط الكيميائية متفاوتة القوة.
يعتمد استقرار السند على نوع الرابطة وقوة السندات. قد يصبح الجل أكثر سيولة من المادة الصلبة. هذه العملية تسمى solation والدولة السائلة مثل sol. وهكذا ، يمكن أن يتغير البروتوبلازم الغرواني الذي يكون في شكل الهلام في شكل سول عن طريق solation ويمكن أن يتحول سول إلى هلام عن طريق الهلام. هذه الشروط جل - سول من النظام الغرواني هي الأساس الرئيسي للسلوك الميكانيكي للسيتوبلازم.
Protoplasm ليست جيدة ولا سيئة موصل للكهرباء. وهو يشكل غشاء محدد عند ملامسته للماء ويتصلب عند تسخينه.
[II] Protoplasm كهيكل أقل كتلة:
قد تظهر Protoplasm بنية أقل تمامًا عندما يتم ملاحظتها تحت المجهر. لكن الخلية الحيوانية لا تكون أبداً بدون هيكل ويتم تمييز بروتوبلازمها إلى أجزاء مختلفة لتشكيل أعضاء الخلية.
حتى المصفوفة البروتوبلازمية التي يتم فيها احتواء الحبيبات والحويصلات ، بدون أي بنية مرئية ؛ وفي بعض أجزاء الخلية ، قد تكون البروتوبلازم بدون أجسام مضمنة من أي نوع. بصريًا ، تكون البروتوبلازم متجانسة تمامًا مثل البروتوبلازم pseudopodial of Arcella أو Difflugia.
[ثالثا] خصائص أخرى:
إلى جانب ذلك ، تظهر البروتوبلازم أيضًا الخصائص التالية —
1. التماسك:
تلتقي كل جزيئات أو جزيئات البروتوبلازم المختلفة مع بعضها البعض ، مثل روابط فان دير وال ، التي تحمل سلاسل طويلة من الجزيئات معًا. إن سندات فان دير وال هذه هي قوى ضعيفة وغير محددة بين مجموعات الذرات غير القطبية. هذه الخاصية تختلف مع قوة هذه القوى.
2. انقباض:
هذه الخاصية مهمة في عمليات الثغور المختلفة في النباتات. إن انقباض البروتوبلازم مهم لامتصاص وإزالة الماء كما يحدث عادة في البروتوبلازم.
3. اللزوجة:
إنها أهم خاصية لل protروتوبلازما التي تظهر بها ثلاث ظواهر رئيسية ، هي: الحركة البراونية ، الحركة الأميبية والدفق السيتوبلازمي أو الداء.
(أ) الحركة البراونية:
يتميز بالحركة المتعرجة للجسيمات الغروية المعلقة ، التي تحدث بسبب قصف جسيم واحد أو جزيء من قبل الآخرين. كان هذا النوع من حركة الجسيمات أول ما لاحظه روبرت براون في عام 1827 في المحلول الغرواني وبالتالي تُعرف هذه الحركات باسم الحركات البراونية.
كلما ارتفعت درجة الحرارة ، ازدادت سرعة الحركة ، وبالتالي انخفضت درجة لزوجة الخلية. وهذا يعني أن اللزوجة العالية تشير إلى حالة أكثر تشبهًا للهلام من البروتوبلازم واللزوجة المنخفضة ، وهي حالة أكثر تشابهاً.
(ب) حركة amoeboid:
الحركات الأميبية ، كما تظهر من قبل Amoeba وغيرها من الأوليات ، والكريات البيضاء ، وما إلى ذلك ، هي أيضا نتائج اللزوجة. التغيير المستمر والعكس بالعكس من sol-gel هي المسؤولة عن مثل هذه الحركات. في هذا النوع من الحركة تقوم الخلية بإعطاء الإسقاطات السيتوبلازمية ، و pseudopodia ، والبروتوبلازم تدخل إلى pseudopodia بسبب داء الجزر ، مما يسبب حركة إلى الأمام للخلية.
(ج) الداء السيتوبلازمي أو الداء العضلي:
إنه حركة داخل الخلايا السيتوبلازم كما هو موضح من قبل Paramecium. وعادة ما يحدث في المرحلة سول من السيتوبلازم. سببها الحقيقي لا يزال غير معروف. ولكن ، إذا كان هناك انخفاض في استقلاب الخلية ، هناك انخفاض يصاحب ذلك في داء الجزر. وبالمثل ، فإن الزيادة في معدل الأيض تؤدي إلى زيادة في التدفق.
4. التوتر السطحي:
كما تظهر البروتوبلازم خاصية التوتر السطحي. تحتوي البروتينات والدهون في السيتوبلازم على شد سطح أقل ، وبالتالي فهي توجد عند السطح الذي يشكل الغشاء. من ناحية أخرى ، فإن المواد الكيميائية (كلوريد الصوديوم ، إلخ) لها توتر سطحي عالٍ ، لذا فهي تحدث في أجزاء أعمق من بروتوبلازم الخلية.
وهكذا ، جسديا ، البروتوبلازم هو مادة عديمة اللون ، نصف شفافة ، فسفورية ، مادة جيلاتينية وشبه سائلة ، أثقل من الماء وتحتوي على معلقات جزيئية تظهر تغييرات مختلفة على النحو الوارد أعلاه.
الطبيعة الكيميائية:
بروتوبلازم يتفاعل كيميائيا كقلوي ضعيف. وهو قابل للذوبان في القلويات والأحماض المخففة ولكنه يتجمد عند معالجته بأحماض قوية أو كحول. وهو غير مستقر تماما ويتحلل بسهولة إلى H 2 O و NH 3 و CO 2 ، وما إلى ذلك ، أثناء التحليل الكيميائي.
من خلال التحليل الكيميائي ، وجد أن البروتوبلازما تتكون أساسًا من 34 عنصرًا ، من المفترض أن يكون هناك حوالي 12 عنصرًا فيها بشكل عام. (العنصر الكيميائي هو مادة أساسية لا يمكن تقسيمها إلى مادتين أبسط أو أكثر بساطة). يتكون 99٪ من البروتوبلازم من 4 عناصر أساسية ، أي الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين. هذه تسمى المكونات الرئيسية لل protoplasm. 8 عناصر أخرى (العناصر النزرة) ، موجودة بكميات أقل من 1٪ لكل منها ، هي الكبريت والفوسفور والبوتاسيوم والحديد والمغنيسيوم والكالسيوم والصوديوم وكلوريد.
عادة لا تكون هذه العناصر موجودة في حالة حرة ، ولكن توجد كمركبات مختلفة مثل الفوسفور هو المكون الرئيسي للأدينوساين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وحامض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) وحمض الريبونوكلي (RNA).
هناك حاجة إلى العديد من العناصر النزرة لمختلف النشاط البدني (التناضح والانتشار) والنشاط البيوكيميائي مثل التوصيل النبضي ، إلخ. النسبة المئوية تقريبًا للمياه في البروتوبلازم هي حوالي 85٪ إلى 90٪. تشكل المياه وسط التشتت حيث يتم تعليق العناصر الأخرى.
تحدث المياه في شكلين - مياه حرة ، ومياه ملوثة ، حيث أن 95٪ من إجمالي المياه الخلوية هي مياه حرة يتم فيها اكتشاف العديد من المواد غير العضوية والمركبات العضوية. أما نسبة الخمسة في المئة المتبقية من إجمالي الماء الخلوي فهي مياه مرتبطة يرتبط ارتباطا وثيقا بجزيئات بروتينية بواسطة روابط هيدروجينية أو قوى أخرى.
تعتمد نسبة الماء في بروتوبلازم الكائن الحي بشكل مباشر على العمر والموئل وأنشطة التمثيل الغذائي. على سبيل المثال ، تحتوي خلايا الجنين على 90 إلى 95٪ من الماء الذي ينخفض تدريجيًا في خلايا الكائن الحي البالغ. تمتلك خلايا الحيوانات المائية أقل كمية من الماء أكثر من خلايا الحيوانات الأرضية العليا.
بشكل عام ، تظهر البروتوبلازم الجافة الدستور التالي:
بروتين 45 ٪ كربوهيدرات 25 ٪
نسبة الدهون 25٪ مواد أخرى 5٪
قد تكون هذه المركبات المختلفة إما ذات طبيعة عضوية تشتمل على С أو H أو N أو O أو طبيعة غير عضوية تتكون من الأملاح والغازات وبعض العناصر في Free State ، مثل S و Fe و P و Cl وما إلى ذلك.
