Citoplazma: zgradba, delovanje in bolezni

Citoplazma zapolni notranjost človeške celice. Sestavljen je iz citosola, tekočine ali gelu podobne snovi, organelov (mitohondriji, Golgijev aparat in drugi) ter citoskelet. Na splošno citoplazma služi za encimsko biosintezo in katalizo ter za shranjevanje snovi in ​​znotrajcelični transport.

Kaj je citoplazma?

Opredelitev citoplazme v literaturi ni enotna. Nekateri avtorji menijo, da je celotna bioaktivna vsebina človeške celice, vključno z jedrom, v celoti citoplazma. Drugi avtorji ne vključujejo organelov, ki jih vsebuje celica, kot npr mitohondriji in endoplazemski retikulum ter jedro v citoplazmi, vendar uporabljajo izraz protoplazma, pod katerim podirajo celotno vsebino žive človeške celice. Jedro in številni organeli (do več tisoč) so zaprti v citoplazmi, prečkajo pa ga mikrofilamenti, vmesni filamenti in mikrotubule. To so citoskelet, beljakovin ki dajejo celici moč in strukturirajo in omogočajo znotrajcelični transport snovi - vključno s prevozom skozi biomembrane. Tekočini ali gelu podobnemu delu citoplazme pravimo citosol. Spremembe v konsistenci znotraj določenih regij citosola prenašajo tudi organele znotraj celice. Da bi omogočili, da se številne biokemične reakcije odvijajo vzporedno znotraj celice, lahko znotraj citoplazme, označene z biomembranami, nastanejo prostori, imenovani predelki. Omogočajo različne okoljske pogoje, ki se zahtevajo v vsakem primeru.

Anatomija in zgradba

Citoplazma vsebuje približno 80.5% do 85% voda, 10% do 15% beljakovin, 2% do 4% lipidov, preostanek pa je razdeljen med polisaharidi, DNA, RNA ter organske in anorganske molekule in ioni. PH citoplazme je pri nevtralnih 7.0 približno nevtralen in je s pufrom čim bolj stabilen. Z ionskimi črpalkami lahko dodatno stabiliziramo ali nekoliko spremenimo PH. Citoskelet, ki daje celici svoje moč in obliko ter zagotavlja znotrajcelično masa transport, je sestavljen iz aktinskih filamentov (mikrofilamentov), ​​vmesnih filamentov in mikrotubulov. Citoskelet je podvržen dinamičnemu postopku sestavljanja in preoblikovanja, ki omogoča strukturne prilagoditve. Aktinski filamenti so sestavljeni iz dolgoverižnih beljakovinskih polimerov z izjemno tankim premerom približno 6 do 9 nanometrov. Vmesni filamenti so veliko bolj zapleteni, sestavljeni iz različnih struktur beljakovin (keratini) in se razlikuje 5 različnih vrst. Cevaste mikrotubule s premerom približno 24 nanometrov so sestavljene iz drobnih kroglastih enot tubulina. Dolžine mikrotubulov lahko segajo od delcev mikrometra do nekaj sto mikrometrov. Mikrotubule so lahko zelo kratkotrajne do stabilno dolgotrajne, odvisno od trenutne naloge.

Funkcija in naloge

Posamezne komponente kompleksne citoplazme imajo najrazličnejše funkcije in naloge. Naloge na višji ravni so shranjevanje nekaterih snovi in ​​encimsko-katalitska bioaktivnost, tj. Razgradnja in razgradnja snovi, ki so potrebne ali niso več potrebne. Za izvajanje teh nalog na višji ravni ima citoplazma ali celica na voljo številna orodja. Ker se v določenih organelah pojavljajo številni procesi pretvorbe, lahko citoplazma zagotovi znotrajcelični transport organelov na optimalno "lokacijo" znotraj celice, tako da spremeni njihovo konsistenco iz gelaste v vodno in obratno. Posebne funkcije opravljajo mikrotubule, ki omogočajo prenos mehurčkov skozi membrane. Snovi, za katere membrane niso prepustne, se ujamejo v vezikle (izbokline membran) in jih s pomočjo mikrotubulov prevažajo skozi membrane. Mikrotubule imajo tudi posebno vlogo pri gibanju znotraj celice in pri notranjih gibih nekaterih vrst celic, ki se premikajo s pomočjo bičkov (npr. sperme). Še eno posebno funkcijo opravljajo mikrotubuli v sestavljanju kromosomov med mitozo (normalna delitev celic) po replikaciji DNA. Podobno imajo mikrotubule pomembno vlogo pri stabilizaciji aksonov (znanih tudi preprosto kot živci), živčni procesi, ki služijo za prenos živčnih impulzov iz živčne celice do ciljnega tkiva (eferentno) ali od senzorja do živčne celice (aferentno). Sposobnost citoplazme, da tvori zaprte reakcijske prostore v celici z oblikovanjem membran, omogoča celici, da omogoča, da se hkrati izvajajo številni biokemični procesi, ki jih encimsko-katalitično nadzira in vsak zahteva svoje reakcijsko okolje.

Bolezni

Skoraj neobvladljiva številčnost funkcij, ki jih ima citoplazma ali nekatere posamezne komponente citoplazme, kažejo, da se lahko pojavijo enako zapletene in diferencirane disfunkcije in bolezni, povezane s citoplazmo. Kolhicin, znan tudi kot vretenski strup, je primer posebne disfunkcije. Je alkaloid iz jesenski krokus ki se veže na monomerni tubulin, ga inaktivira in preprečuje nastanek vreten za celično delitev (mitoza). Tako je onemogočena normalna delitev celic. Vinblastin, kemoterapevtsko sredstvo s podobnim spektrom delovanja, se uporablja posebej v prisotnosti nekaterih vrst rak odvzeti tumorju podlago za rast. Podobno toksini, ki vplivajo na sposobnost citoplazme, da vzame ATP iz mitohondriji in dostavi ADP tam lahko hitro postanejo življenjsko nevarni. Tako imenovane tauopatije so posledica gen mutacije, ki vodi do strukturnih sprememb v beljakovini tau. Beljakovina tau je bistvenega pomena za sestavljanje mikrotubulov in povzroča težave predvsem v osrednjem delu živčni sistem (CNS). Bolezni, kot so Pick-ova bolezen, HDDD demenca in več drugih je vzročno povezanih z a gen mutacija, ki vodi do usedlin beljakovin tau. Najbolj znana tauopatija je Alzheimerjeva bolezen bolezen.