Het cytoplasma vult het inwendige van een menselijke cel. Het bestaat uit het cytosol, een vloeibare of gelachtige substantie, de organellen (mitochondria, Golgi-apparaat en anderen), en het cytoskelet. Over het algemeen dient het cytoplasma enzymatische biosynthese en katalyse, evenals opslag van stoffen en intracellulair transport.
Wat is cytoplasma?
De definitie van cytoplasma is niet uniform in de literatuur. Sommige auteurs beschouwen de volledige bioactieve inhoud van de menselijke cel, inclusief de kern, als cytoplasma in zijn geheel. Andere auteurs nemen de organellen in de cel niet op, zoals mitochondria en het endoplasmatisch reticulum, en de kern in het cytoplasma, maar gebruiken de term protoplasma, waaronder ze de volledige inhoud van de levende menselijke cel opnemen. De kern en talrijke organellen (tot vele duizenden) zijn ingesloten in het cytoplasma en worden doorkruist door microfilamenten, tussenliggende filamenten en microtubuli. Dit zijn het cytoskelet, eiwitten dat geeft de cel sterkte en het structureren en mogelijk maken van intracellulair transport van stoffen - inclusief transport door biomembranen. Het vloeibare of gelachtige deel van het cytoplasma wordt het cytosol genoemd. Veranderingen in consistentie binnen specifieke regio's van het cytosol transporteren ook organellen binnen de cel. Om veel biochemische reacties parallel in de cel te laten plaatsvinden, kunnen ruimtes die compartimenten worden genoemd, worden gevormd in het cytoplasma dat wordt afgebakend door biomembranen. Ze houden rekening met de verschillende omgevingsomstandigheden die in elk geval vereist zijn.
Anatomie en structuur
Het cytoplasma bevat ongeveer 80.5% tot 85% water, 10% tot 15% eiwitten, 2% tot 4% lipiden, en de rest wordt verdeeld onder polysacchariden, DNA, RNA, en organisch en anorganisch moleculen en ionen. De pH van het cytoplasma is met 7.0 ongeveer neutraal en wordt door buffering zo stabiel mogelijk gehouden. Ionenpompen kunnen worden gebruikt om de PH extra te stabiliseren of iets te veranderen. Het cytoskelet, dat de cel zijn sterkte en vorm en zorgt voor intracellulair massa transport, bestaat uit actinefilamenten (microfilamenten), intermediaire filamenten en microtubuli. Het cytoskelet is onderhevig aan een dynamisch proces van assemblage en hermodellering dat structurele aanpassingen mogelijk maakt. Actinefilamenten zijn samengesteld uit lange-keten eiwitpolymeren met een extreem dunne diameter van ongeveer 6 tot 9 nanometer. Tussenliggende filamenten zijn veel complexer en bestaan uit verschillende structurele eiwitten (keratines), en 5 verschillende soorten worden gedifferentieerd. Buisvormige microtubuli, ongeveer 24 nanometer in diameter, zijn samengesteld uit kleine bolvormige eenheden tubuline. Microtubuli kunnen lengtes bereiken die variëren van fracties van een micrometer tot enkele honderden micrometers. Microtubuli kunnen van zeer korte tot stabiele duur zijn, afhankelijk van de taak die voorhanden is.
Functie en taken
De afzonderlijke componenten van het complexe cytoplasma hebben een breed scala aan functies en taken. Taken op een hoger niveau bestaan uit de opslag van bepaalde stoffen en uit enzymatisch-katalytische bioactiviteit, dat wil zeggen de afbraak en afbraak van stoffen die nodig zijn of niet langer nodig zijn. Om deze taken op een hoger niveau uit te voeren, beschikt het cytoplasma of de cel over een aantal tools. Aangezien veel conversieprocessen plaatsvinden binnen specifieke organellen, kan het cytoplasma zorgen voor intracellulair transport van organellen naar de optimale "locatie" in de cel door hun consistentie te veranderen van gelachtig naar waterig en vice versa. Speciale functies worden uitgevoerd door microtubuli, die het transport van blaasjes door membranen mogelijk maken. Stoffen waarvoor membranen niet doorlaatbaar zijn, worden in blaasjes (uitsteeksels van de membranen) opgevangen en met behulp van microtubuli door de membranen getransporteerd. Microtubuli spelen ook een speciale rol bij bewegingen binnen een cel en bij de intrinsieke bewegingen van bepaalde celtypen die bewegen door middel van flagellen (bijv. sperma Een andere speciale functie wordt uitgeoefend door microtubuli bij chromosoomassemblage tijdens mitose (normale celdeling) na DNA-replicatie. Evenzo spelen microtubuli een belangrijke rol bij het stabiliseren van axonen (ook wel bekend als zenuwen), de zenuwprocessen die dienen om zenuwimpulsen van de zenuwcel naar het doelweefsel (efferent) of van de sensor naar de zenuwcel (afferent). Het vermogen van het cytoplasma om ingesloten reactieruimten in de cel te vormen door membranen te vormen, stelt de cel in staat om veel biochemische processen, die enzymatisch-katalytisch worden gecontroleerd en die elk hun eigen reactieomgeving vereisen, gelijktijdig te laten plaatsvinden.
Ziekten
De bijna onbeheersbare overvloed aan functies van het cytoplasma of bepaalde individuele componenten van het cytoplasma suggereert dat even complexe en gedifferentieerde disfuncties en aandoeningen die verband houden met het cytoplasma kunnen optreden. Colchicine, ook bekend als spilgif, dient als een voorbeeld van een specifieke disfunctie. Het is een alkaloïde van herfst krokus dat bindt aan monomeer tubuline, het inactiveert en de vorming van spindels voor celdeling (mitose) voorkomt. Hierdoor wordt een normale celdeling voorkomen. Vinblastine, een chemotherapeutisch middel met een vergelijkbaar werkingsspectrum, wordt specifiek gebruikt in de aanwezigheid van bepaalde soorten kanker om de tumor de basis voor groei te ontnemen. Evenzo toxines die interfereren met het vermogen van het cytoplasma om ATP uit de mitochondria en ADP daar afleveren kan snel levensbedreigend worden. Zogenaamde tauopathieën zijn het gevolg van gen mutaties dat leiden op structurele veranderingen in het tau-eiwit. Het tau-eiwit is essentieel voor de aanmaak van microtubuli en veroorzaakt vooral problemen in de centrale zenuwstelsel (CNS). Ziekten zoals de ziekte van Pick, HDDD dementie en verschillende andere zijn causaal gerelateerd aan een gen mutatie die leidt tot afzettingen van tau-eiwit. De bekendste tauopathie is Alzheimer ziekte.
