Protoplasma: qué es, características, componentes, funciones
¿Qué es el protoplasma?
El protoplasma es el material vivo dentro de la célula, e incluye el núcleo y el citoplasma. En él se hallan las proteínas, y mayormente está conformado por agua, lípidos, carbohidratos, electrolitos y enzimas, todos componentes que le permiten realizar distintas funciones metabólicas.
En las células eucariotas, el protoplasma se halla entre la membrana plasmática y el núcleo.
Características del protoplasma
– El protoplasma está constituido por diversos compuestos orgánicos e inorgánicos. La sustancia más abundante es el agua, que constituye casi el 70% de su peso total, y funciona como elemento transportador, disolvente, termorregulador, lubricante y estructural.
– Un 26% del protoplasma está conformado por macromoléculas generalmente orgánicas. Son moléculas de gran tamaño formadas por polimerización de sub-unidades más pequeñas. Entre estas encontramos a los carbohidratos, macromoléculas compuestas de carbono, hidrógeno y oxígeno, que almacenan energía para la célula. Las mismas se utilizan en las diversas funciones metabólicas y estructurales del protoplasma.
– Se presentan diversos tipos de lípidos (grasas neutras, colesterol y fosfolípidos), que también sirven como fuente de energía para la célula. Además, son parte constituyente de las membranas que regulan las distintas funciones protoplasmáticas.
– Las proteínas constituyen casi el 15% de la composición del protoplasma. Entre estas tenemos las proteínas estructurales. Estas proteínas forman la armazón protoplasmática, contribuyendo a su organización y el transporte celular.
– Otras proteínas presentes en el protoplasma son las enzimas. Las mismas actúan como catalizadores (sustancias que modifican la velocidad de una reacción química) de todos los procesos metabólicos.
– Están presentes diversos iones inorgánicos que solo corresponden al 1% de su composición (potasio, magnesio, fósforo, azufre, sodio y cloro). Estos contribuyen a mantener el pH del protoplasma.
Componentes del protoplasma
El protoplasma se compone de la membrana plasmática, del citoplasma y del nucleoplasma. Sin embargo, hoy en día, gracias a los avances de la microscopía electrónica, se sabe que la estructura celular es aún más complicada.
Existen, además, un gran número de compartimentos subcelulares y contenidos celulares estructuralmente muy complejos. Además de los orgánulos, que aquí se incluyen como parte del citoplasma.
Membrana plasmática
La membrana plasmática o plasmalema está constituida por aproximadamente 60% de proteínas y 40% de lípidos. Su arreglo estructural se explica por el modelo del mosaico fluido. En este, la membrana presenta una bicapa de fosfolípidos donde se embeben proteínas.
Se considera que todas las membranas celulares tienen esta misma estructura. Sin embargo, el plasmalema es la membrana más gruesa de la célula.
El plasmalema no se observa con el microscopio óptico. No fue hasta finales de los años 50 del siglo XX cuando se pudo detallar su estructura.
Citoplasma
El citoplasma se define como todo el material de la célula que se encuentra por dentro del plasmalema, sin incluir el núcleo.
En el citoplasma se incluyen todos los orgánulos (estructuras celulares con forma y función definidas). Igualmente, la sustancia en que están inmersos los distintos componentes celulares.
Citosol
El citosol es la fase fluida del citoplasma. Es un gel casi líquido que constituye más del 20% de las proteínas de la célula. La mayoría de estas son enzimas.
Citoesqueleto
El citoesqueleto constituye un entramado proteico que forma el armazón celular. Está formado por microfilamentos y microtúbulos. Los microfilamentos están formados principalmente de actina, aunque hay otras proteínas.
Estos filamentos tienen composición química distinta en diferentes tipos de células. Los microtúbulos son estructuras tubulares formadas básicamente de tubulina.
Orgánulos
Los orgánulos son estructuras celulares que cumplen una función específica. Cada uno está delimitado por membranas. Algunos orgánulos presentan solo una membrana (vacuola, dictiosomas), mientras que otros están delimitados por dos membranas (mitocondrias, cloroplastos).
Las membranas de los orgánulos tienen la misma estructura que el plasmalema. Son más delgadas y su composición química es diferente según la función que cumplan.
Dentro de los orgánulos ocurren diversas reacciones químicas catalizadas por enzimas específicas. Por otra parte, son capaces de desplazarse en la fase acuosa del citoplasma.
En los orgánulos se dan distintas reacciones de gran importancia para el funcionamiento de la célula. En los mismos ocurre la secreción de sustancias, fotosíntesis y respiración aeróbica, entre otros procesos.
Nucleoplasma
El núcleo es el orgánulo celular que contiene la información genética de la célula. En el mismo ocurren los procesos de división celular.
Se reconocen tres componentes del núcleo: envoltura nuclear, nucleoplasma y nucléolo. La envoltura nuclear separa al núcleo del citoplasma y está formada por dos unidades de membrana.
El nucleoplasma es la sustancia interna delimitada internamente por la envoltura nuclear. Constituye una fase acuosa que contiene un gran número de proteínas. Principalmente, son enzimas que regulan el metabolismo de los ácidos nucleicos.
En el nucleoplasma está contenida la cromatina (ADN en su fase dispersa). Además, se presenta el nucleolo, que es una estructura formada por proteínas y ARN.
Funciones del protoplasma
Todos los procesos que ocurren en la célula están asociados al protoplasma, a través de sus diversos componentes.
– La membrana plasmática es una barrera estructural selectiva que controla la relación entre una célula y el medio que la rodea. Los lípidos impiden el paso de sustancias hidrofílicas. Las proteínas controlan las sustancias que pueden atravesar la membrana, regulando la entrada y salida de las mismas a la célula.
– En el citosol ocurren diversas reacciones químicas, como por ejemplo, la glicólisis. Esta interviene directamente en las modificaciones de la viscosidad celular, el movimiento ameboide y la ciclosis. Igualmente, tiene gran importancia en la formación del huso mitótico durante la división celular.
– En el citoesqueleto, los microfilamentos están asociados a la contracción y movimiento celular. Mientras que los microtúbulos intervienen en el transporte celular y contribuyen a dar forma a la célula. Asimismo, participan en la formación de los centriolos, cilios y flagelos.
– El transporte intracelular, así como la transformación, ensamblaje y secreción de sustancias, es responsabilidad del retículo endoplasmático y los dictiosomas.
– Los procesos de transformación y acumulación de energía se presentan en los organismos fotosintéticos que tienen cloroplastos. La obtención de ATP mediante la respiración celular ocurre en las mitocondrias.
Propiedades fisiológicas del protoplasma
Se han descrito tres propiedades fisiológicas asociadas al protoplasma. Estas son el metabolismo, la reproducción y la irritabilidad.
En el protoplasma ocurren todos los procesos metabólicos de la célula. Algunos procesos son anabólicos y están relacionadas con la síntesis del protoplasma. Otros son catabólicos, e intervienen en su desintegración. En el metabolismo se incluyen procesos como la digestión, respiración, absorción y excreción.
Todos los procesos asociados a la reproducción por división celular, así como la codificación para la síntesis de proteínas requeridas en todas las reacciones celulares, ocurren en el núcleo de la célula, contenido dentro del protoplasma.
La irritabilidad es la respuesta del protoplasma a un estímulo externo. Esta es capaz de desencadenar una respuesta fisiológica que le permite a la célula adaptarse al medio que la rodea.
Referencias
- Liu D. The cell and protoplasm as container, object and substance: 1835-1861. Journal of the History of Biology.
- Welch GR y J Clegg. From protoplasmic theory to celular systems biology: a 150-year reflection. Am. J. Physiol. Cell Physiol.