Cytoplasmaet fyller det indre av en menneskelig celle. Den består av cytosolen, et flytende eller gelignende stoff, organellene (mitokondrier, Golgi-apparat og andre), og cytoskjelettet. Samlet sett serverer cytoplasma enzymatisk biosyntese og katalyse samt stofflagring og intracellulær transport.
Hva er cytoplasma?
Definisjonen av cytoplasma er ikke enhetlig i litteraturen. Noen forfattere anser hele det bioaktive innholdet i den menneskelige cellen, inkludert kjernen, for å være cytoplasma i sin helhet. Andre forfattere inkluderer ikke organellene i cellen, for eksempel mitokondrier og det endoplasmatiske retikulumet, og kjernen i cytoplasmaet, men bruk begrepet protoplasma, under hvilket de underkaster hele innholdet i den levende menneskelige cellen. Kjernen og mange organeller (opptil mange tusen) er omsluttet av cytoplasmaet, og den krysses av mikrofilamenter, mellomfilamenter og mikrotubuli. Dette er cytoskjelettet, proteiner som gir cellen styrke og strukturere og tillate intracellulær transport av stoffer - inkludert transport gjennom biomembraner. Den væske eller gelignende delen av cytoplasma kalles cytosol. Endringer i konsistens innenfor bestemte regioner av cytosolen transporterer også organeller i cellen. For å tillate at mange biokjemiske reaksjoner oppstår parallelt i cellen, kan rom som kalles rom dannes i cytoplasmaet avgrenset av biomembraner. De gir rom for de forskjellige miljøforholdene som kreves i hvert tilfelle.
Anatomi og struktur
Cytoplasma inneholder ca. 80.5% til 85% Vann, 10% til 15% proteiner, 2% til 4% lipider, og resten er fordelt på polysakkarider, DNA, RNA, og organisk og uorganisk molekyler og ioner. Cytoplasmaets pH er omtrent nøytral ved 7.0 og holdes så stabil som mulig ved buffering. Ionepumper kan brukes til å i tillegg stabilisere eller endre PH. Cytoskjelettet, som gir cellen sin styrke og form og sikrer intracellulær masse transport, består av aktinfilamenter (mikrofilamenter), mellomfilamenter og mikrotubuli. Cytoskjelettet er underlagt en dynamisk prosess med montering og ombygging som tillater strukturelle justeringer. Aktinfilamenter er sammensatt av langkjedede proteinpolymerer med en ekstremt tynn diameter på omtrent 6 til 9 nanometer. Mellomliggende filamenter er mye mer komplekse sammensatt av forskjellige strukturelle proteiner (keratiner), og 5 forskjellige typer er differensiert. Rørformede mikrorør, omtrent 24 nanometer i diameter, består av små kuleformede enheter av tubulin. Mikrotubuli kan nå lengder fra fraksjoner av et mikrometer til flere hundre mikrometer. Mikrotubuli kan være veldig kortvarige til stabilt langvarige, avhengig av oppgaven.
Funksjon og oppgaver
De enkelte komponentene i det komplekse cytoplasmaet har et bredt utvalg av funksjoner og oppgaver. Oppgaver på høyere nivå består i lagring av visse stoffer og i enzymatisk-katalytisk bioaktivitet, dvs. nedbrytning og nedbrytning av stoffer som er nødvendige eller ikke lenger er nødvendige. For å utføre disse oppgavene på høyere nivå har cytoplasma eller celle en rekke verktøy til disposisjon. Siden mange konverteringsprosesser forekommer innenfor spesifikke organeller, kan cytoplasmaet gi intracellulær transport av organeller til den optimale "plasseringen" i cellen ved å endre konsistensen fra gelignende til vandig og omvendt. Spesielle funksjoner utføres av mikrotubuli, som muliggjør transport av vesikler gjennom membraner. Stoffer der membraner ikke er permeable, fanges i vesikler (fremspring av membranene) og transporteres gjennom membranene ved hjelp av mikrotubuli. Mikrotubuli spiller også en spesiell rolle i bevegelser i en celle og i de indre bevegelsene til visse celletyper som beveger seg ved hjelp av flagella (f.eks. sperm). En annen spesiell funksjon utføres av mikrotubuli i kromosommontering under mitose (normal celledeling) etter DNA-replikasjon. På samme måte spiller mikrotubuli en viktig rolle i å stabilisere aksoner (også kjent som nerver), nerveprosessene som tjener til å overføre nerveimpulser fra nervecelle til målvevet (efferent) eller fra sensoren til nervecellen (afferent). Cytoplasmas evne til å danne lukkede reaksjonsrom i cellen ved å danne membraner gjør det mulig for cellen å tillate at mange biokjemiske prosesser, som styres enzymatisk-katalytisk, og som hver krever sitt eget reaksjonsmiljø, kan forekomme samtidig.
Sykdommer
Den nesten uhåndterlige overflod av funksjoner som holdes av cytoplasmaet eller visse individuelle komponenter i cytoplasmaet, antyder at like komplekse og differensierte dysfunksjoner og plager relatert til cytoplasmaet kan forekomme. Kolchicin, også kjent som spindelgift, fungerer som et eksempel på en spesifikk dysfunksjon. Det er et alkaloid av høstkrokus som binder seg til monomert tubulin, inaktiverer det og forhindrer dannelse av spindler for celledeling (mitose). Normal celledeling forhindres dermed. vinblastine, et kjemoterapeutisk middel med et lignende virkningsspektrum, brukes spesifikt i nærvær av visse typer kreft å frata svulsten grunnlaget for vekst. Tilsvarende giftstoffer som forstyrrer cytoplasmas evne til å ta ATP fra mitokondrier og levere ADP der kan raskt bli livstruende. Såkalte tauopatier skyldes gen mutasjoner som føre til strukturelle endringer i tau-proteinet. Tau-proteinet er viktig for montering av mikrotubuli, og forårsaker problemer spesielt i sentralen nervesystemet (CNS). Sykdommer som Picks sykdom, HDDD demens og flere andre er årsakssammenheng med a gen mutasjon som fører til avleiringer av tau-protein. Den mest kjente tauopati er Alzheimers sykdom.
