Cytoplasma

De Cytoplasma vult de binnenkant van een menselijke cel. Het bestaat uit het cytosol, een vloeibare of gelachtige substantie, de organellen (mitochondria, Golgi-apparaat enz.) En het celskelet. Over het algemeen wordt het cytoplasma gebruikt voor enzymatische biosynthese en katalyse, evenals voor materiaalopslag en intracellulair materiaaltransport.

Wat is cytoplasma?

De definitie van de term cytoplasma is niet uniform in de literatuur. Sommige auteurs beschouwen de volledige bioactieve inhoud van de menselijke cel, inclusief de kern in zijn geheel, als het cytoplasma. Andere auteurs tellen de organellen die zich in de cel bevinden, zoals mitochondriën en het endoplasmatisch reticulum en de celkern niet als cytoplasma, maar gebruiken de term protoplasma, waaronder ze de volledige inhoud van de levende menselijke cel opnemen.

Het cytoplasma bevat de kern en talrijke organellen (tot vele duizenden) en wordt doorkruist door microfilamenten, tussenliggende filamenten en microtubuli. Dit zijn het cytoskelet, eiwitten die de cel kracht en structuur geven en het intracellulaire transport van stoffen mogelijk maken - inclusief transport door biomembranen. Het vloeibare of gelachtige deel van het cytoplasma wordt het cytosol genoemd. Veranderingen in de consistentie binnen bepaalde gebieden van het cytosol verplaatsen ook organellen binnen de cel.

Om veel parallelle biochemische reacties in de cel mogelijk te maken, kunnen door biomembranen binnen het cytoplasma ruimtes, zogenaamde compartimenten, worden gevormd. Ze maken de verschillende omgevingscondities mogelijk 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 bestaat uit polysacchariden, DNA, RNA en organische en anorganische moleculen en ionen. De pH-waarde van het cytoplasma is met 7,0 nagenoeg neutraal en wordt door buffering zo stabiel mogelijk gehouden. De pH-waarde kan ook met ionenpompen worden gestabiliseerd of licht gewijzigd.

Het cytoskelet, dat de cel zijn kracht en vorm geeft en zorgt voor het intracellulaire transport van stoffen, bestaat uit actinefilamenten (microfilamenten), intermediaire filamenten en microtubuli. Het cytoskelet is onderhevig aan een dynamisch constructie- en hermodelleringsproces dat structurele aanpassingen mogelijk maakt. Actinefilamenten bestaan ​​uit lange-keten eiwitpolymeren met een extreem dunne diameter van ongeveer 6 tot 9 nanometer. Tussenliggende filamenten bestaan ​​op een veel complexere manier uit verschillende structurele eiwitten (keratines) en er zijn 5 verschillende typen.

De buisvormige microtubuli met een diameter van ongeveer 24 nanometer zijn opgebouwd uit kleine bolvormige eenheden tubuline. Microtubuli kunnen in lengte variëren van fracties van een micrometer tot enkele honderden micrometers. Afhankelijk van de taak kunnen microtubuli van zeer korte tot stabiele lange levensduur zijn.

Functie en taken

De afzonderlijke componenten van het complexe cytoplasma hebben een breed scala aan functies en taken. De belangrijkste taken zijn de opslag van bepaalde stoffen en de enzymatisch-katalytische bioactiviteit, dat wil zeggen het opbouwen en afbreken van stoffen die nodig zijn of niet meer nodig zijn. Het cytoplasma of de cel beschikt over een aantal tools om deze overkoepelende taken uit te voeren.

Aangezien veel conversieprocessen plaatsvinden binnen bepaalde organellen, kan het cytoplasma zorgen voor intracellulair transport van de organellen naar de optimale "locatie" in de cel door de consistentie te veranderen van gelachtig naar waterig en vice versa. De microtubuli, die het transport van blaasjes door membranen mogelijk maken, hebben speciale functies. Stoffen waarvoor de membranen niet doorlaatbaar zijn, worden ingesloten in blaasjes (uitsteeksels van het membraan) en met behulp van de microtubuli door de membranen geleid. Microtubuli spelen ook een bijzondere rol bij bewegingen binnen een cel en bij de zelfbewegingen van bepaalde celtypen die door middel van whiplash (bijv. Sperma) bewegen.

Microtubuli krijgen een andere speciale functie in de chromosoomrangschikking tijdens mitose (normale celdeling) na DNA-replicatie. Microtubuli spelen ook een belangrijke rol bij het stabiliseren van axonen (ook wel simpelweg zenuwen genoemd), de zenuwprocessen die zenuwimpulsen overbrengen van de zenuwcel naar het doelweefsel (efferent) of van de sensor naar de zenuwcel (afferent). Het vermogen van het cytoplasma om gesloten reactieruimten in de cel te vormen door de vorming van membranen, stelt de cel in staat om veel biochemische processen tegelijkertijd uit te voeren, die enzymatisch en katalytisch worden aangestuurd en die elk hun eigen reactieomgeving vereisen.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

De bijna onbeheersbare overvloed aan functies die het cytoplasma of bepaalde individuele componenten van het cytoplasma hebben, suggereert dat er complexe en gedifferentieerde functionele stoornissen en klachten kunnen zijn in verband met het cytoplasma. Colchicine, ook wel spilgif genoemd, dient als een voorbeeld van een specifieke disfunctie.

Het is een alkaloïde van de herfstkrokus die zich bindt aan monomere tubuline, deze inactiveert en de vorming van spindels voor celdeling (mitose) voorkomt. Dit voorkomt een normale celdeling. Vinblastine, een chemotherapeutisch middel gebaseerd op een soortgelijk werkingsspectrum, wordt specifiek gebruikt in de aanwezigheid van bepaalde soorten kanker om de tumor zijn groeibasis te ontnemen. Evenzo kunnen vergiften die het vermogen van het cytoplasma om ATP uit de mitochondriën op te nemen en daar ADP afgeven, snel levensbedreigend worden.

Zogenaamde tauopathieën zijn gebaseerd op genmutaties die leiden tot structurele veranderingen in het tau-eiwit. Het tau-eiwit is onmisbaar voor de opbouw van de microtubuli, waardoor vooral op het gebied van het centrale zenuwstelsel (CZS) problemen ontstaan. Ziekten zoals de ziekte van Pick, HDDD-dementie en enkele andere kunnen worden herleid tot een genmutatie die leidt tot afzettingen van tau-eiwit. De bekendste tauopathie is de ziekte van Alzheimer.