CYTOPLASME: FONCTIONS, PIÈCES ET CARACTÉRISTIQUES - LA BIOLOGIE - 2025

Le cytoplasme est la substance trouvée à l'intérieur des cellules, qui comprend la matrice cytoplasmique ou cytosol et les compartiments sous-cellulaires. Le cytosol constitue un peu plus de la moitié (environ 55%) du volume total de la cellule et est la zone où se produisent la synthèse et la dégradation des protéines, fournissant un milieu adéquat pour que les réactions métaboliques nécessaires aient lieu..

Tous les composants d'une cellule procaryote se trouvent dans le cytoplasme, tandis que chez les eucaryotes, il existe d'autres divisions, telles que le noyau. Dans les cellules eucaryotes, le volume cellulaire restant (45%) est occupé par des organites cytoplasmiques, telles que les mitochondries, le réticulum endoplasmique lisse et rugueux, le noyau, les peroxisomes, les lysosomes et les endosomes.

Caractéristiques générales

Le cytoplasme est la substance qui remplit l'intérieur des cellules et est divisé en deux composants: la fraction liquide connue sous le nom de cytosol ou matrice cytoplasmique et les organites qui y sont incorporés - dans le cas de la lignée eucaryote.

Le cytosol est la matrice gélatineuse du cytoplasme et est composé d'une grande variété de solutés, tels que des ions, des métabolites intermédiaires, des glucides, des lipides, des protéines et des acides ribonucléiques (ARN). Elle peut apparaître en deux phases interconvertibles: la phase gel et la phase sol.

Il se compose d'une matrice colloïdale semblable à un gel aqueux composé d'eau - principalement - et d'un réseau de protéines fibreuses correspondant au cytosquelette, comprenant l'actine, les microtubules et les filaments intermédiaires, en plus d'une série de protéines accessoires qui contribuent à former un cadre.

Ce réseau formé de filaments protéiques se diffuse dans tout le cytoplasme, lui conférant des propriétés viscoélastiques et des caractéristiques d'un gel contractile.

Le cytosquelette est responsable du soutien et de la stabilité de l'architecture cellulaire. En plus de participer au transport de substances dans le cytoplasme et de contribuer au mouvement des cellules, comme la phagocytose. Dans l'animation suivante, vous pouvez voir le cytoplasme d'une cellule animale (cytoplasme):

Caractéristiques

Le cytoplasme est une sorte de soupe moléculaire où se produisent des réactions enzymatiques indispensables au maintien de la fonction cellulaire.

C'est un milieu de transport idéal pour les processus de respiration cellulaire et pour les réactions de biosynthèse, car les molécules ne se solubilisent pas dans le milieu et flottent dans le cytoplasme, prêtes à être utilisées.

De plus, grâce à sa composition chimique, le cytoplasme peut fonctionner comme un tampon ou un tampon. Il sert également de milieu approprié pour la suspension des organites, les protégeant - ainsi que le matériel génétique confiné dans le noyau - des mouvements brusques et des collisions possibles.

Le cytoplasme contribue au mouvement des nutriments et au déplacement cellulaire, grâce à la génération d'un flux cytoplasmique. Ce phénomène consiste en le mouvement du cytoplasme.

Les courants dans le cytoplasme sont particulièrement importants dans les grandes cellules végétales et aident à accélérer le processus de distribution des matières.

Composants

Cytoplasme, l'espace à l'intérieur de la cellule

Le cytoplasme est composé d'une matrice cytoplasmique ou cytosol et des organites qui sont noyés dans cette substance gélatineuse. Chacun sera décrit en détail ci-dessous:

Cytosol

Le cytosol est la substance incolore, parfois grisâtre, gélatineuse et translucide trouvée à l'extérieur des organites. Il est considéré comme la partie soluble du cytoplasme.

Le composant le plus abondant de cette matrice est l'eau, formant entre 65 et 80% de sa composition totale, sauf dans les cellules osseuses, dans l'émail des dents et dans les graines.

Concernant sa composition chimique, 20% correspondent à des molécules de protéines. Il a plus de 46 éléments utilisés par la cellule. Parmi ceux-ci, seuls 24 sont considérés comme essentiels à la vie.

Parmi les éléments les plus importants figurent le carbone, l'hydrogène, l'azote, l'oxygène, le phosphore et le soufre.

De la même manière, cette matrice est riche en ions et la rétention de ceux-ci produit une augmentation de la pression osmotique de la cellule. Ces ions aident à maintenir un équilibre acido-basique optimal dans l'environnement cellulaire.

La diversité des ions trouvés dans le cytosol varie selon le type de cellule étudié. Par exemple, les cellules musculaires et nerveuses ont des concentrations élevées de potassium et de magnésium, tandis que l'ion calcium est particulièrement abondant dans les cellules sanguines.

Organites membranaires

Dans le cas des cellules eucaryotes, il existe une variété de compartiments subcellulaires intégrés dans la matrice cytoplasmique. Ceux-ci peuvent être divisés en organites membraneuses et discrètes.

Le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi appartiennent au premier groupe, tous deux sont des systèmes de membranes en forme de sac qui sont interconnectés. Pour cette raison, il est difficile de définir la limite de sa structure. De plus, ces compartiments présentent une continuité spatiale et temporelle avec la membrane plasmique.

Le réticulum endoplasmique est divisé en lisse ou rugueux, selon la présence ou l'absence de ribosomes. Le lisse est responsable du métabolisme des petites molécules, possède des mécanismes de détoxification et de synthèse des lipides et des stéroïdes.

En revanche, le réticulum endoplasmique rugueux a des ribosomes ancrés à sa membrane et est principalement responsable de la synthèse des protéines qui seront excrétées par la cellule.

L'appareil de Golgi est un ensemble de sacs en forme de disque et participe à la synthèse membranaire et protéique. De plus, il possède la machinerie enzymatique nécessaire pour effectuer des modifications dans les protéines et les lipides, y compris la glycosylation. Il participe également au stockage et à la distribution des lysosomes et des peroxisomes.

Organelles discrets

Le second groupe est constitué d'organites intracellulaires qui sont discrets et leurs limites sont clairement observées par la présence de membranes.

Ils sont isolés des autres organites du point de vue structurel et physique, bien qu'il puisse y avoir des interactions avec d'autres compartiments, par exemple, les mitochondries peuvent interagir avec les organites membraneuses.

Dans ce groupe se trouvent les mitochondries, organites qui possèdent les enzymes nécessaires pour réaliser les voies métaboliques essentielles, telles que le cycle de l'acide citrique, la chaîne de transport d'électrons, la synthèse de l'ATP et la b-oxydation des acides gras.

Les lysosomes sont également des organites discrets et sont responsables du stockage des enzymes hydrolytiques qui aident à la réabsorption des protéines, à la destruction des bactéries et à la dégradation des organites cytoplasmiques.

Les microbodies (peroxysomes) participent aux réactions oxydatives. Ces structures possèdent l'enzyme catalase qui aide à convertir le peroxyde d'hydrogène - un métabolisme toxique - en substances inoffensives pour la cellule: l'eau et l'oxygène. Dans ces corps, la b-oxydation des acides gras se produit.

Dans le cas des plantes, il existe d'autres organites appelés plastos. Ceux-ci remplissent des dizaines de fonctions dans la cellule végétale et les plus remarquables sont les chloroplastes, où se produit la photosynthèse.

Organites non membraneux

La cellule a également des structures qui ne sont pas liées par des membranes biologiques. Ceux-ci incluent les composants du cytosquelette, qui comprennent les microtubules, les filaments intermédiaires et les microfilaments d'actine.

Les filaments d'actine sont constitués de molécules globulaires et sont des chaînes flexibles, tandis que les filaments intermédiaires sont plus résistants et sont constitués de différentes protéines. Ces protéines sont responsables de la résistance à la traction et donnent la force cellulaire.

Les centrioles sont un duo structurel en forme de cylindre et sont également des organites non membranaires. Ils sont situés dans les centrosomes ou centres organisés de microtubules. Ces structures donnent naissance aux corps basaux des cils.

Enfin, il existe des ribosomes, des structures constituées de protéines et d'ARN ribosomal qui participent au processus de traduction (synthèse protéique). Ils peuvent être libres dans le cytosol ou ancrés au réticulum endoplasmique rugueux.

Cependant, plusieurs auteurs ne considèrent pas que les ribosomes doivent être classés comme organites eux-mêmes.

Inclusions

Les inclusions sont les composants du cytoplasme qui ne correspondent pas aux organites et dans la plupart des cas ne sont pas entourés de membranes lipidiques.

Cette catégorie comprend un grand nombre de structures hétérogènes, telles que les granules de pigment, les cristaux, les graisses, le glycogène et certains déchets.

Ces corps peuvent s'entourer d'enzymes qui participent à la synthèse des macromolécules à partir de la substance présente dans l'inclusion. Par exemple, le glycogène peut parfois être entouré d'enzymes telles que le glycogène synthèse ou la glycogène phosphorylase.

Les inclusions sont courantes dans les cellules hépatiques et musculaires. De la même manière, les inclusions de cheveux et de peau présentent des granules de pigment qui leur confèrent la coloration caractéristique de ces structures.

Propriétés du cytoplasme

C'est un colloïde

Chimiquement, le cytoplasme est un colloïde, il a donc les caractéristiques d'une solution et d'une suspension simultanément. Il est composé de molécules de faible poids moléculaire telles que les sels et le glucose, ainsi que de molécules de plus grande masse comme les protéines.

Un système colloïdal peut être défini comme un mélange de particules d'un diamètre compris entre 1/1 000 000 et 1/10 000 dispersées dans un milieu liquide. Tout protoplasme cellulaire, qui comprend à la fois le cytoplasme et le nucléoplasme, est une solution colloïdale, car les protéines dispersées présentent toutes les caractéristiques de ces systèmes.

Les protéines sont capables de former des systèmes colloïdaux stables, puisqu'elles se comportent comme des ions chargés en solution et interagissent selon leurs charges et d'autre part, elles sont capables d'attirer les molécules d'eau. Comme tous les colloïdes, il a la propriété de maintenir cet état de suspension, ce qui donne aux cellules une stabilité.

L'apparence du cytoplasme est trouble car les molécules qui le composent sont grosses et réfractent la lumière, ce phénomène est appelé effet Tyndall.

En revanche, le mouvement brownien des particules augmente la rencontre des particules, favorisant les réactions enzymatiques dans le cytoplasme cellulaire.

Propriétés thixotropes

Le cytoplasme présente des propriétés thixotropes, tout comme certains fluides non newtoniens et pseudoplastiques. La thixotropie fait référence aux changements de viscosité au cours du temps: lorsque le fluide est soumis à une contrainte, sa viscosité diminue.

Les substances thixotropes présentent une stabilité au repos et, lorsqu'elles sont perturbées, elles gagnent en fluidité. Dans l'environnement quotidien, nous sommes en contact avec ces types de matières, comme la sauce tomate et le yaourt.

Le cytoplasme se comporte comme un hydrogel

Un hydrogel est une substance naturelle ou synthétique qui peut ou non être poreuse et qui a la capacité d'absorber de grandes quantités d'eau. Son extensibilité dépend de facteurs tels que l'osmolarité du milieu, la force ionique et la température.

Le cytoplasme a les caractéristiques d'un hydrogel, car il peut absorber des quantités importantes d'eau et le volume varie en réponse à l'extérieur. Ces propriétés ont été corroborées dans le cytoplasme des mammifères.

Mouvements de cyclose

La matrice cytoplasmique est capable de faire des mouvements qui créent un courant ou un flux cytoplasmique. Ce mouvement est généralement observé dans la phase la plus liquide du cytosol et est à l'origine du déplacement de compartiments cellulaires tels que les pinosomes, phagosomes, lysosomes, mitochondries, centrioles, entre autres.

Ce phénomène a été observé dans la plupart des cellules animales et végétales. Les mouvements amiboïdes des protozoaires, des leucocytes, des cellules épithéliales et d'autres structures dépendent du mouvement de la cyclose dans le cytoplasme.

Phases du cytosol

La viscosité de cette matrice varie en fonction de la concentration de molécules dans la cellule. Grâce à sa nature colloïdale, deux phases ou états peuvent être distingués dans le cytoplasme: la phase sol et la phase gel. Le premier ressemble à un liquide, tandis que le second est similaire à un solide grâce à la concentration plus élevée de macromolécules.

Par exemple, dans la préparation d'une gélatine, nous pouvons distinguer les deux états. Dans la phase sol, les particules peuvent se déplacer librement dans l'eau, mais lorsque la solution est refroidie, elle durcit et devient une sorte de gel semi-solide.

À l'état de gel, les molécules sont capables d'être maintenues ensemble par différents types de liaisons chimiques, notamment HH, CH ou CN. Dès que la chaleur est appliquée à la solution, elle retourne à la phase solaire.

Dans des conditions naturelles, l'inversion de phase dans cette matrice dépend de divers facteurs physiologiques, mécaniques et biochimiques de l'environnement cellulaire.

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