Κυτόπλασμα

ο Κυτόπλασμα γεμίζει το εσωτερικό ενός ανθρώπινου κυττάρου. Αποτελείται από το κυτοσόλιο, μια υγρή ή σαν γέλη ουσία, τα οργανίδια (μιτοχόνδρια, συσκευή Golgi κ.λπ.) και τον κυτταρικό σκελετό. Συνολικά, το κυτταρόπλασμα χρησιμοποιείται για ενζυματική βιοσύνθεση και κατάλυση, καθώς και για αποθήκευση υλικού και ενδοκυτταρική μεταφορά υλικού.

Τι είναι το κυτταρόπλασμα;

Ο ορισμός του όρου κυτταρόπλασμα δεν είναι ομοιόμορφος στη βιβλιογραφία. Μερικοί συγγραφείς θεωρούν ότι ολόκληρο το βιοδραστικό περιεχόμενο του ανθρώπινου κυττάρου, συμπεριλαμβανομένου του πυρήνα στο σύνολό του, είναι το κυτόπλασμα. Άλλοι συγγραφείς δεν μετρούν τα οργανίδια που περιέχονται στο κύτταρο όπως τα μιτοχόνδρια και το ενδοπλασματικό δίκτυο και ο κυτταρικός πυρήνας ως κυτταρόπλασμα, αλλά χρησιμοποιούν τον όρο πρωτόπλασμα, κάτω από τον οποίο καταλαμβάνουν ολόκληρο το περιεχόμενο του ζωντανού ανθρώπινου κυττάρου.

Το κυτταρόπλασμα περιέχει τον πυρήνα και πολυάριθμα οργανίδια (έως και πολλές χιλιάδες), και διασχίζεται από μικροφίλμ, ενδιάμεσα νημάτια και μικροσωληνίσκους. Αυτοί είναι ο κυτταροσκελετός, πρωτεΐνες που δίνουν στην κυτταρική αντοχή και δομή και επιτρέπουν την ενδοκυτταρική μεταφορά ουσιών - συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς μέσω βιομεμβρανών. Το υγρό ή πηκτωματοποιημένο τμήμα του κυτταροπλάσματος ονομάζεται κυτοσόλιο. Αλλαγές στη συνοχή εντός ορισμένων περιοχών του κυτοσολίου μετακινούν επίσης οργανίδια εντός του κυττάρου.

Προκειμένου να επιτραπούν πολλές παράλληλες βιοχημικές αντιδράσεις εντός του κυττάρου, διαστήματα, τα λεγόμενα διαμερίσματα, μπορούν να σχηματιστούν εντός του κυτοπλάσματος από βιομεμβράνες. Επιτρέπουν τις διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες που απαιτούνται σε κάθε περίπτωση.

Ανατομία & δομή

Το κυτταρόπλασμα περιέχει περίπου 80,5 έως 85% νερό, 10 έως 15% πρωτεΐνες, 2 έως 4% λιπίδια, και το υπόλοιπο αποτελείται από πολυσακχαρίτες, DNA, RNA και οργανικά και ανόργανα μόρια και ιόντα. Η τιμή pH του κυτταροπλάσματος είναι σχεδόν ουδέτερη στο 7,0 και διατηρείται όσο το δυνατόν πιο σταθερή με ρυθμιστικό. Η τιμή του pH μπορεί επίσης να σταθεροποιηθεί ή να αλλάξει ελαφρώς χρησιμοποιώντας αντλίες ιόντων.

Ο κυτταροσκελετός, που δίνει στο κύτταρο τη δύναμη και το σχήμα του και εξασφαλίζει την ενδοκυτταρική μεταφορά ουσιών, αποτελείται από νήματα ακτίνης (μικροφίλμ), ενδιάμεσα νήματα και μικροσωληνίσκους. Ο κυτταροσκελετός υπόκειται σε μια δυναμική διαδικασία κατασκευής και αναδιαμόρφωσης που επιτρέπει δομικές προσαρμογές. Τα νήματα ακτίνης αποτελούνται από πολυμερή πρωτεΐνης μακράς αλύσου με εξαιρετικά λεπτή διάμετρο περίπου 6 έως 9 νανόμετρα. Τα ενδιάμεσα νήματα αποτελούνται από διαφορετικές δομικές πρωτεΐνες (κερατίνες) με πολύ πιο περίπλοκο τρόπο και υπάρχουν 5 διαφορετικοί τύποι.

Οι σωληνοειδείς μικροσωληνίσκοι με διάμετρο περίπου 24 νανόμετρα αποτελούνται από μικροσκοπικές σφαιρικές μονάδες τουμπουλίνης. Οι μικροσωληνίσκοι μπορούν να κυμαίνονται σε μήκος από κλάσματα μικρομέτρου έως αρκετές εκατοντάδες μικρόμετρα. Ανάλογα με την εργασία, οι μικροσωληνίσκοι μπορεί να είναι πολύ βραχύβιοι έως σταθεροί μακράς διαρκείας.

Λειτουργία & εργασίες

Τα επιμέρους συστατικά του σύνθετου κυτοπλάσματος έχουν μεγάλη ποικιλία λειτουργιών και εργασιών. Τα κύρια καθήκοντα είναι η αποθήκευση ορισμένων ουσιών και η ενζυματική-καταλυτική βιοδραστικότητα, δηλαδή η δημιουργία και διάσπαση ουσιών που απαιτούνται ή δεν απαιτούνται πλέον. Διάφορα εργαλεία είναι διαθέσιμα στο κυτόπλασμα ή το κελί για την εκτέλεση αυτών των γενικών εργασιών.

Δεδομένου ότι πολλές διεργασίες μετατροπής λαμβάνουν χώρα σε ορισμένα οργανίδια, το κυτταρόπλασμα μπορεί να διασφαλίσει την ενδοκυτταρική μεταφορά των οργανιδίων στη βέλτιστη «θέση» εντός του κυττάρου αλλάζοντας τη συνέπεια από πηκτή σε υδαρή και αντίστροφα. Οι μικροσωληνίσκοι, που επιτρέπουν τη μεταφορά κυστιδίων μέσω μεμβρανών, αναλαμβάνουν ειδικές λειτουργίες. Ουσίες στις οποίες οι μεμβράνες δεν είναι διαπερατές περικλείονται σε κυστίδια (προεξοχές της μεμβράνης) και οδηγούνται μέσω των μεμβρανών με τη βοήθεια των μικροσωληνίσκων. Οι μικροσωληνίσκοι διαδραματίζουν επίσης ειδικό ρόλο στις κινήσεις εντός ενός κυττάρου και στις αυτο-κινήσεις ορισμένων τύπων κυττάρων που κινούνται μέσω του μαστίγιο (π.χ. σπέρμα).

Οι μικροσωληνίσκοι αναλαμβάνουν μια άλλη ειδική λειτουργία στη διάταξη του χρωμοσώματος κατά τη διάρκεια της μίτωσης (φυσιολογική κυτταρική διαίρεση) μετά την αντιγραφή του DNA. Οι μικροσωληνίσκοι διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στη σταθεροποίηση των αξόνων (επίσης απλά αναφέρονται ως νεύρα), των νευρικών διεργασιών που μεταδίδουν νευρικές παλμούς από το νευρικό κύτταρο στον ιστό στόχο (αναβράζον) ή από τον αισθητήρα στο νευρικό κύτταρο (προσαγωγό). Η ικανότητα του κυτοπλάσματος να σχηματίζει κλειστούς χώρους αντίδρασης εντός του κυττάρου μέσω του σχηματισμού μεμβρανών επιτρέπει στο κύτταρο να εκτελεί πολλές βιοχημικές διεργασίες ταυτόχρονα, οι οποίες ελέγχονται ενζυματικά και καταλυτικά και το καθένα απαιτεί το δικό του περιβάλλον αντίδρασης.

Μπορείτε να βρείτε το φάρμακό σας εδώ

Ασθένειες

Η σχεδόν ανεξέλεγκτη αφθονία λειτουργιών που έχει το κυτόπλασμα ή ορισμένα επιμέρους συστατικά του κυτταροπλάσματος, υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχουν πολύπλοκες και διαφοροποιημένες λειτουργικές διαταραχές και παράπονα σε σχέση με το κυτόπλασμα. Η κολχικίνη, επίσης γνωστή ως δηλητήριο ατράκτου, χρησιμεύει ως παράδειγμα συγκεκριμένης δυσλειτουργίας.

Είναι ένα αλκαλοειδές του φθινοπώρου κρόκου που συνδέεται με τη μονομερή τουμπουλίνη, το απενεργοποιεί και αποτρέπει το σχηματισμό των ατράκτων για κυτταρική διαίρεση (μίτωση). Αυτό αποτρέπει την κανονική κυτταρική διαίρεση. Η βινμπλαστίνη, ένας χημειοθεραπευτικός παράγοντας που βασίζεται σε ένα παρόμοιο φάσμα δραστηριότητας, χρησιμοποιείται ειδικά παρουσία ορισμένων τύπων καρκίνου για να στερήσει τον όγκο από τη βάση ανάπτυξης του. Ομοίως, τα δηλητήρια που εμποδίζουν την ικανότητα του κυτοπλάσματος να λαμβάνει ATP από τα μιτοχόνδρια και να παρέχουν ADP εκεί μπορεί γρήγορα να απειληθούν για τη ζωή.

Οι λεγόμενες tauopathies βασίζονται σε γονιδιακές μεταλλάξεις που οδηγούν σε δομικές αλλαγές στην πρωτεΐνη tau. Η πρωτεΐνη tau είναι απαραίτητη για τη δομή των μικροσωληνίσκων, έτσι ώστε να προκύπτουν προβλήματα ειδικά στην περιοχή του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ). Ασθένειες όπως η νόσος του Pick, η άνοια HDDD και μερικά άλλα μπορούν να εντοπιστούν σε μια γονιδιακή μετάλλαξη που οδηγεί σε αποθέσεις πρωτεΐνης tau. Η πιο γνωστή ταυροπάθεια είναι η νόσος του Alzheimer.