Цитоплазмата запълва вътрешността на човешката клетка. Състои се от цитозол, течно или гелоподобно вещество, органелите (митохондрии, Апарат на Голджи и други) и цитоскелета. Като цяло цитоплазмата обслужва ензимен биосинтез и катализа, както и съхранение на вещества и вътреклетъчен транспорт.
Какво е цитоплазма?
Определението за цитоплазма не е еднообразно в литературата. Някои автори смятат, че цялото биоактивно съдържание на човешката клетка, включително ядрото, е изцяло цитоплазма. Други автори не включват органелите, съдържащи се в клетката, като напр митохондрии и ендоплазматичният ретикулум, и ядрото в цитоплазмата, но използват термина протоплазма, под който те отчитат цялото съдържание на живата човешка клетка. Ядрото и многобройните органели (до много хиляди) са затворени в цитоплазмата и тя се пресича от микрофиламенти, междинни нишки и микротубули. Това са цитоскелетът, протеини които дават на клетката сила и структурират и позволяват вътреклетъчен транспорт на вещества - включително транспорт през биомембрани. Течността или гелообразната част на цитоплазмата се нарича цитозол. Промените в консистенцията в определени региони на цитозола също транспортират органели в клетката. За да се позволи много биохимични реакции да се случват паралелно в клетката, в цитоплазмата, очертани от биомембрани, могат да се образуват пространства, наречени отделения. Те позволяват различни условия на околната среда, изисквани във всеки отделен случай.
Анатомия и структура
Цитоплазмата съдържа около 80.5% до 85% вода, 10% до 15% протеини, 2% до 4% липиди, а останалата част се разпределя между полизахариди, ДНК, РНК и органични и неорганични молекули и йони. РН на цитоплазмата е приблизително неутрално при 7.0 и се поддържа възможно най-стабилно чрез буфериране. Йонните помпи могат да се използват за допълнително стабилизиране или леко изменение на PH. Цитоскелетът, който дава на клетката своето сила и форма и осигурява вътреклетъчно маса транспорт, се състои от актинови нишки (микрофиламенти), междинни нишки и микротубули. Цитоскелетът е подложен на динамичен процес на сглобяване и ремоделиране, който позволява структурни корекции. Актиновите нишки са съставени от дълговерижни протеинови полимери с изключително тънък диаметър от около 6 до 9 нанометра. Междинните нишки са много по-сложни, съставени от различни структурни протеини (кератини) и се различават 5 различни вида. Тръбните микротубули, с диаметър около 24 нанометра, са съставени от малки глобуларни единици тубулин. Микротубулите могат да достигнат дължини, вариращи от части от микрометър до няколкостотин микрометра. Микротубулите могат да бъдат много краткотрайни до стабилно дълголетни, в зависимост от конкретната задача.
Функция и задачи
Отделните компоненти на сложната цитоплазма имат голямо разнообразие от функции и задачи. Задачите на по-високо ниво се състоят в съхранението на определени вещества и в ензимно-каталитичната биоактивност, т.е. в разграждането и разграждането на вещества, които са необходими или вече не са необходими. За да изпълнява тези задачи на по-високо ниво, цитоплазмата или клетката разполага с редица инструменти. Тъй като много процеси на преобразуване се случват в рамките на конкретни органели, цитоплазмата може да осигури вътреклетъчен транспорт на органели до оптималното „местоположение“ в клетката чрез промяна на тяхната консистенция от гелообразна към водна и обратно. Специални функции се изпълняват от микротубули, които позволяват транспортиране на везикули през мембраните. Веществата, за които мембраните не са пропускливи, се улавят във везикули (издатини на мембраните) и се транспортират през мембраните с помощта на микротубули. Микротубулите също играят специална роля в движенията в клетката и във вътрешните движения на някои видове клетки, които се движат с помощта на бичури (напр. сперма). Друга специална функция се изпълнява от микротубули в хромозомния сбор по време на митоза (нормално клетъчно делене) след репликация на ДНК. По същия начин микротубулите играят важна роля за стабилизиране на аксоните (известни също като нерви), нервните процеси, които служат за предаване на нервни импулси от нервна клетка към прицелната тъкан (еферентна) или от сензора към нервната клетка (аферентна). Способността на цитоплазмата да образува затворени реакционни пространства в клетката чрез образуване на мембрани позволява на клетката да позволи много биохимични процеси, които се контролират ензимно-каталитично и всеки от тях изисква собствена реакционна среда, да протичат едновременно.
Болести
Почти неуправляемото изобилие от функции, задържани от цитоплазмата или някои отделни компоненти на цитоплазмата, предполагат, че могат да възникнат еднакво сложни и диференцирани дисфункции и заболявания, свързани с цитоплазмата. колхицин, известен също като вретено отрова, служи като пример за специфична дисфункция. Това е алкалоид на есенен минзухар който се свързва с мономерен тубулин, инактивирайки го и предотвратявайки образуването на вретена за клетъчно делене (митоза). По този начин се предотвратява нормалното клетъчно делене. Винбластин, химиотерапевтично средство с подобен спектър на действие, се използва специално в присъствието на някои видове рак да лиши тумора от основата за растеж. По същия начин токсините, които пречат на способността на цитоплазмата да приема АТФ от митохондрии и доставянето на ADP там може бързо да стане животозастрашаващо. Така наречените тауопатии се дължат на ген мутации, които олово до структурни промени в тау протеина. Тау протеинът е от съществено значение за сглобяването на микротубули, причинявайки проблеми особено в централната част нервната система (ЦНС). Болести като болест на Пик, HDDD деменция и няколко други са причинно свързани с a ген мутация, която води до депозити на тау протеин. Най-известната тауопатия е Алцхаймер заболяване.
