Het karyoplasma is de naam die wordt gegeven aan het protoplasma in celkernen, dat verschilt van het cytoplasma, vooral in zijn elektrolyt concentratie Voor DNA-replicatie en transcriptie biedt het karyoplasma een optimale omgeving. Bij diabetespatiënten kunnen nucleaire insluitsels van glycogeen aanwezig zijn in het karyoplasma.
Wat is karyoplasma?
Celkernen bevinden zich in het cytoplasma. Het zijn ronde organellen van eukaryote cellen. De kern bevat het genetisch materiaal van een cel. Alle kernen zijn gescheiden van het cytoplasma door een dubbel membraan. Deze dubbele matrix wordt de nucleaire envelop genoemd. Daarin is het genetisch materiaal aanwezig als desoxyribonucleïnezuur De termen nucleair en karyo verwijzen naar de celkernen. De Griekse term karyon betekent kern. Het karyoplasma is dus het nucleaire plasma of nucleoplasma van celkernen. Dit is de volledige inhoud van de celkern achter de nucleaire envelop. De belangrijkste componenten van de kerninhoud zijn chromatine, filamenteus gedecondenseerd chromosomen en nucleoli. Het karyoplasma is dus een onderdeel van het protoplasma. Hieronder wordt verstaan de celvloeistof inclusief zijn colloïdale componenten. Het protoplasma wordt gevormd door het karyoplasma en het cytoplasma. Het levende deel van de cel is het cytoplasma dat extern wordt omsloten door celmembraan Het kernmembraan scheidt de twee vormen van plasma. Het karyoplasma verschilt voornamelijk van het cytoplasma in de concentratie van opgelost elektrolyten De karyolymfe komt overeen met ongestructureerd karyoplasma. Het wordt nucleair sap genoemd en wordt afgewisseld met de eiwitsteiger van de nucleaire matrix. Het karyoplasma interageert met het cytoplasma via nucleaire poriën.
Anatomie en structuur
Het karyoplasma bevat voornamelijk water Lichtmicroscopisch lijkt het homogeen in een ongekleurd preparaat. Op sommige plaatsen kunnen er donkere condensaties optreden. Deze condensaties zijn de nucleaire lichamen of nucleoli en de korrels of chromatine. Chromatine is een samenklontering en neerslag van fijne chromosomale fibrillen. In hen kunnen de chromocenters na kleuring worden gezien als grotere brokken. Het chromatine dichtheid in het karyoplasma hangt af van de celactiviteit. Chromatine bevat altijd nucleoproteïnen, DNA, histon eiwitten en niet-histon-eiwitten. De kruispunten van chromosoomarmen worden centromeren genoemd. Lichtere chromatinegebieden komen overeen met losse chromatine. Donkere gebieden komen overeen met de meer elektronendichte chromatine-gebieden waar chromatine de neiging heeft om samen te klonteren. Het lichtere euchromatine van het karyoplasma kan worden onderscheiden van het elektronendichtere en donkerdere heterochromatine. Er is een soepele overgang tussen de twee gebieden. Langere delen van ongebruikt DNA liggen samen geclusterd in heterochromatineklonten van histon eiwitten Daarentegen liggen functioneel relevante DNA-segmenten in euchromatine.
Functie en taken
Vanuit de kern wordt elke cel aangestuurd. Vrijwel alle genetische informatie van de cel bevindt zich in het karyoplasma van de celkernen. Het genetisch materiaal van het karyoplasma komt pas in beeld tijdens de celdeling en is verder ongestructureerd. Alle metabolische processen van een cel vinden plaats in het karyoplasma via RNA-boodschapper moleculen Het karyoplasma biedt ook een ideale omgeving voor de transcriptie- en replicatieprocessen. Transcriptie omvat de overdracht van genetische informatie van de celkernen naar RNA. Dit proces vindt plaats op een van de twee strengen. De DNA-streng neemt de rol van een matrix op zich. De basesequenties zijn complementair aan het RNA. Transcriptie vindt plaats in de celkern met behulp van de katalyse van DNA-afhankelijke RNA-polymerasen. In eukaryote cellen vormt dit een tussenproduct dat bekend staat als hnRNA. Post-transcriptionele modificatie verandert dit tussenproduct in mRNA. Voor deze processen schept het nucleaire plasma de noodzakelijke omgevingsomstandigheden. Hetzelfde geldt voor de replicatieprocessen, waarbij een kopie van DNA wordt gemaakt. Last but not least heeft het karyoplasma een mitotische betekenis. In zijn zogenaamde werkende kern bevat de mitotische interfase de erfelijke informatie van de gebruiker in zijn niet-gecondenseerde en gebundelde vorm, evenals in het euchromatine-netwerk. Zodra mitose is begonnen in de kern, vindt condensatie van chromatine plaats in het karyoplasma van de cel. Chromatine is dus weer aanwezig in een meervoudig spiraalvormige en sterk geordende vorm, die meegeeft chromosomen.
Ziekten
Cellulaire schade wordt vaak histologisch onderzocht, waardoor de aard van de schade nader kan worden bepaald. Celschade als gevolg van nucleaire insluitsels in de aangetaste celkernen kan in deze context vaak worden waargenomen. De insluitsels kunnen bestaan uit componenten van het cytoplasma of lichaamsvreemde stoffen. Cytoplasmatische nucleaire insluitsels zijn de meest voorkomende vorm. Ze kunnen het gevolg zijn van bezwering van de nucleaire envelop, zoals gezien in tumoren. Soms worden cytoplasmatische structuren echter tijdens telofase in de nieuw gevormde dochterkernen opgenomen. Dit fenomeen kan bijvoorbeeld voorkomen in colchicine vergiftiging. Gewoonlijk worden dergelijke insluitsels gescheiden van het karyoplasma door delen van de nucleaire envelop en vertonen ze degeneratie. Ze kunnen echter ook in het karyoplasma doordringen. Dit is vaak het geval bij glycogeeninsluitsels, zoals bij diabetici. Kleinere glycogeendeeltjes dringen waarschijnlijk vanuit het cytoplasma via nucleaire poriën het karyoplasma binnen, waar ze grote aggregaten vormen. Het is echter ook mogelijk dat het karyoplasma het glycogeen synthetiseert en het laat polymeriseren tot grotere deeltjes. Naast infecties worden nucleaire insluitsels voornamelijk geassocieerd met vergiftiging. De insluitsels kunnen ernstige effecten hebben op mitose. Als de interfase-nucleus bijvoorbeeld een duidelijke verandering ondergaat, treden er negatieve gevolgen op voor de cellen en het hele organisme. Deze verbindingen worden vooral besproken in de context van groeistoornissen. Het karyoplasma kan ook volledig ontsnappen uit een celkern in de context van breuken van het membraan. Deze verbinding wordt benut door de icing-methode van de dermatologie.
