Als der Begriff Protoplasma 1835 zum ersten Mal verwendet wurde, bezog er sich auf die klare, halbflüssige Substanz in der Zellmembran aller Lebewesen. Damals glaubten Wissenschaftler, dass es in der Zelle nur eine Art von Flüssigkeit gibt, die für alle Funktionen verantwortlich ist. Dieses Konzept wurde überarbeitet, seit die Entwicklung wissenschaftlicher Geräte es Forschern ermöglicht hat, die unglaubliche Komplexität der Zelle zu entdecken. Nun hat der Begriff keine spezifische technische Bedeutung mehr, sondern wird verwendet, um die gesamte Materie innerhalb der Zellwände zu beschreiben, einschließlich des Zytoplasmas, des Zellkerns und verschiedener Organellen.
Protoplasma besteht zu 90 % aus Wasser, Mineralsalzen, Gasen wie Sauerstoff und Kohlendioxid, Proteinen, Lipiden oder Fetten, Kohlenhydraten, Nukleinsäuren und Enzymen. Innerhalb dieser komplexen Einheit befinden sich zahlreiche kleine Körper, die als Organellen bezeichnet werden, Strukturen mit unterschiedlichen Zwecken. Die erste entdeckte Organelle war der Zellkern. Andere umfassen die Mitochondrien, das endoplasmatische Retikulum (ER), den Golgi-Apparat, Chloroplasten und Plastiden. Die klare, geleeartige Flüssigkeit, die die Zelle ausfüllt, wird heute als Zytoplasma bezeichnet.
Das Gehirn der Zelle, der Zellkern, steuert alle Aktivitäten der Zelle und ist für die Übertragung erblicher Merkmale durch einen reproduktiven Prozess der Zellteilung, der Mitose genannt wird, verantwortlich. Innerhalb des Kerns befindet sich der Nucleolus, das Zentrum für RNA, und das Chromatin-Netzwerk, das aus DNA gebildet wird und Proteine synthetisiert, die die Chromosomen bilden. Es kontrolliert auch die Enzyme, die die Funktionen anderer Teile der Zelle steuern.
Die Kraftwerke der Zelle sind die Mitochondrien, die die Enzyme enthalten, die für die Zellatmung benötigt werden, den Prozess, durch den eine Zelle ATP produziert und Abfall freisetzt. ATP, bestehend aus Adenin, Ribose und drei Phosphaten, ist die primäre Energiequelle für alle anderen zellulären Reaktionen. Die Anzahl der in Zellen vorhandenen Mitochondrien variiert je nach Zelltyp und Energiebedarf. Einige Zellen haben möglicherweise nur ein Mitochondrium, während andere Zellen Tausende haben können.
Eine weitere Organelle, die sich im Protoplasma befindet, ist der Golgi-Apparat oder die Golgi-Körper, benannt nach dem italienischen Wissenschaftler Carmillo Golgi, der sie entdeckt hat. Der Golgi-Apparat besteht aus gefalteten, membranbedeckten Säcken, die die vom endoplasmatischen Retikulum (ER) der Zelle produzierten Proteine speichern und schließlich transportieren. Bevor das Protein zur Verwendung an anderer Stelle in der Zelle freigesetzt wird, nimmt der Golgi-Körper mehrere Modifikationen vor. Darüber hinaus produziert diese wichtige Struktur komplexe Zucker und Lysosomen, Moleküle, die wie Müllabfuhr wirken und tote oder nicht benötigte Bestandteile innerhalb der Zelle verdauen.
Das ER im Protoplasma ist für die Produktion der meisten Proteine und Lipide verantwortlich, die von anderen Organellen innerhalb der Zelle verwendet werden. Es gibt zwei Arten von ER; raues ER, das Ribosomen hat, und glattes ER, das keine Ribosomen hat. Das grobe ER produziert die Proteine und schickt sie an den Golgi-Apparat. Das glatte ER ist eine Speichereinrichtung, die Ionen speichert und Steroide für die zukünftige Verwendung herstellt und speichert.
Einige Organellen kommen nur im Protoplasma von Pflanzenzellen vor. Dazu gehören Chloroplasten und Plastiden. Chloroplasten enthalten das Chlorophyll der Pflanze und sind das Zentrum für den Prozess der Photosynthese. Plastiden sind Pflanzenorganellen, die an einer Reihe wichtiger Funktionen beteiligt sind, darunter Bestäubung, Photosynthese und die Synthese von Fetten, Stärken und Proteinen.