Cytoplazma vypĺňa vnútro ľudskej bunky. Skladá sa z cytosolu, kvapalnej alebo gélovej látky, organel (mitochondrie, Golgiho aparát a ďalšie) a cytoskelet. Celkovo cytoplazma slúži na enzymatickú biosyntézu a katalýzu, ako aj na ukladanie látok a intracelulárny transport.
Čo je to cytoplazma?
Definícia cytoplazmy nie je v literatúre jednotná. Niektorí autori považujú celý bioaktívny obsah ľudskej bunky vrátane jadra za celú cytoplazmu. Medzi ďalších autorov nepatria organely obsiahnuté v bunke, ako napr mitochondrie a endoplazmatické retikulum a jadro v cytoplazme, ale používajú výraz protoplazma, pod ktorým zahrňujú celý obsah živej ľudskej bunky. Jadro a početné organely (až mnoho tisíc) sú uzavreté v cytoplazme a sú v ňom prechádzané mikrofilamenty, intermediárne vlákna a mikrotubuly. Toto je cytoskeleton, proteíny ktoré dávajú bunku pevnosť a štruktúra a umožňujú intracelulárny transport látok - vrátane transportu cez biomembrány. Kvapalná alebo gélovitá časť cytoplazmy sa nazýva cytosol. Zmeny konzistencie v špecifických oblastiach cytosolu tiež prenášajú organely v bunke. Aby sa umožnilo paralelné prebiehanie mnohých biochemických reakcií v bunke, môžu sa v cytoplazme vymedzenej biomembránami vytvárať priestory nazývané kompartmenty. Umožňujú rôzne podmienky prostredia požadované v každom prípade.
Anatómia a štruktúra
Cytoplazma obsahuje asi 80.5% až 85% voda, 10% až 15% proteíny, 2% až 4% lipidya zvyšok sa rozdelí medzi polysacharidy, DNA, RNA a organické a anorganické molekuly a ióny. PH cytoplazmy je približne neutrálne pri 7.0 a udržuje sa čo najstabilnejšie pufrovaním. Na dodatočnú stabilizáciu alebo miernu zmenu PH je možné použiť iónové čerpadlá. Cytoskelet, ktorý dáva bunke svoje pevnosť a tvar a zaisťuje intracelulárne hmota transport, sa skladá z aktínových vlákien (mikrofilamentov), intermediárnych vlákien a mikrotubulov. Cytoskelet podlieha dynamickému procesu montáže a prestavby, ktorý umožňuje štrukturálne úpravy. Aktínové vlákna sú zložené z proteínových polymérov s dlhým reťazcom s extrémne tenkým priemerom asi 6 až 9 nanometrov. Medzivlákna sú oveľa zložitejšie a skladajú sa z rôznych štruktúr proteíny (keratíny) a rozlišuje sa 5 rôznych typov. Tubulárne mikrotubuly, ktorých priemer je približne 24 nanometrov, sú zložené z malých guľových jednotiek tubulínu. Mikrotubuly môžu dosahovať dĺžky od zlomkov mikrometra až po niekoľko stoviek mikrometrov. Mikrotubuly môžu byť veľmi krátkodobé až stabilne dlhodobé, v závislosti od konkrétnej úlohy.
Funkcia a úlohy
Jednotlivé zložky komplexnej cytoplazmy majú širokú škálu funkcií a úloh. Úlohy na vyššej úrovni spočívajú v skladovaní určitých látok a v enzymaticko-katalytickej bioaktivite, tj v odbúravaní a odbúravaní látok, ktoré sú potrebné alebo už nie sú potrebné. Na vykonávanie týchto úloh na vyššej úrovni má cytoplazma alebo bunka k dispozícii množstvo nástrojov. Pretože v konkrétnych organelách dochádza k mnohým procesom premeny, cytoplazma môže zabezpečiť intracelulárny transport organel do optimálneho „miesta“ v bunke zmenou ich konzistencie z gélovej na vodnú a naopak. Špeciálne funkcie vykonávajú mikrotubuly, ktoré umožňujú transport vezikúl cez membrány. Látky, pre ktoré membrány nie sú priepustné, sa zachytávajú do vezikúl (výčnelkov membrán) a transportujú sa cez membrány pomocou mikrotubulov. Mikrotubuly tiež zohrávajú osobitnú úlohu pri pohyboch v bunke a pri vnútorných pohyboch určitých typov buniek, ktoré sa pohybujú pomocou bičíkov (napr. spermie). Ďalšiu špeciálnu funkciu vykonávajú mikrotubuly v chromozómovej zostave počas mitózy (normálne bunkové delenie) po replikácii DNA. Podobne hrajú mikrotubuly dôležitú úlohu pri stabilizácii axónov (tiež známych ako nervy), nervové procesy, ktoré slúžia na prenos nervových impulzov z nervová bunka do cieľového tkaniva (eferentné) alebo zo senzora do nervovej bunky (aferentné). Schopnosť cytoplazmy vytvárať v bunke uzavreté reakčné priestory tvorením membrán umožňuje bunke umožniť súčasný výskyt mnohých biochemických procesov, ktoré sú riadené enzymaticky-katalyticky a každý vyžaduje svoje vlastné reakčné prostredie.
Choroby
Takmer nezvládnuteľné množstvo funkcií, ktoré zastáva cytoplazma alebo určité jednotlivé zložky cytoplazmy, naznačuje, že sa môžu vyskytnúť rovnako zložité a diferencované dysfunkcie a ochorenia súvisiace s cytoplazmou. kolchicín, tiež známy ako vretenový jed, slúži ako príklad špecifickej dysfunkcie. Je to alkaloid z jesenný šafran ktorý sa viaže na monomérny tubulín, deaktivuje ho a zabraňuje tvorbe vretien na delenie buniek (mitóza). Zabráni sa tak normálnemu deleniu buniek. vinblastín, chemoterapeutické činidlo s podobným spektrom účinku, sa používa špecificky v prítomnosti určitých typov rakovina pripraviť nádor o základ pre rast. Podobne toxíny, ktoré interferujú so schopnosťou cytoplazmy brať ATP z mitochondrie a dodávať ADP sa tam môžu rýchlo stať životu nebezpečné. Takzvané tauopatie majú na svedomí gen mutácie, ktoré viesť k štrukturálnym zmenám v proteíne tau. Tau proteín je nevyhnutný pre zostavenie mikrotubulov, čo spôsobuje problémy hlavne v strede nervový systém (CNS). Choroby ako Pickova choroba, HDDD demencie a niekoľko ďalších súvisí kauzálne s a gen mutácia, ktorá vedie k usadeninám tau proteínu. Najznámejšia tauopatia je Alzheimerova choroba ochorenia.
