Tsütoplasma

Tsütoplasma täidab inimese raku sisemuse. See koosneb tsütosoolist, vedelast või geelilaadsest ainest, organellidest (mitokondrid, Golgi aparaat jne) ja rakulisest luustikust. Tsütoplasmat kasutatakse üldiselt ensümaatiliseks biosünteesiks ja katalüüsiks, samuti materjalide säilitamiseks ja rakusisese materjali transportimiseks.

Mis on tsütoplasma?

Tsütoplasma mõiste määratlus ei ole kirjanduses ühtne. Mõned autorid peavad tsütoplasmaks kogu inimese raku bioaktiivset sisaldust, sealhulgas tuuma tervikuna. Teised autorid ei loe rakus sisalduvaid organellide nagu mitokondrid ja endoplasmaatiline retikulum ning raku tuuma tsütoplasmaks, vaid kasutavad terminit protoplasm, mille all nad moodustavad inimese elusraku kogu sisu.

Tsütoplasmas on tuum ja arvukad organellid (kuni mitu tuhat) ning seda läbivad mikrofilamendid, vahekiud ja mikrotuubulid. Need on tsütoskelett, valgud, mis annavad rakkudele tugevuse ja struktuuri ning võimaldavad ainete rakusisest transporti, sealhulgas transporti läbi biomembraanide. Tsütoplasma vedelat või geelilaadset osa nimetatakse tsütosooliks. Muutused konsistentsis tsütosooli teatud piirkondades liiguvad raku sees ka organellid.

Rakus paljude paralleelsete biokeemiliste reaktsioonide võimaldamiseks võivad tsütoplasmas biomembraanid moodustada ruumid, nn sektsioonid. Need võimaldavad igal juhul erinevaid keskkonnatingimusi.

Anatoomia ja struktuur

Tsütoplasma sisaldab umbes 80,5–85% vett, 10–15% valke, 2–4% lipiide ja ülejäänud osa koosneb polüsahhariididest, DNA-st, RNA-st ning orgaanilistest ja anorgaanilistest molekulidest ja ioonidest. Tsütoplasma pH väärtus on 7,0 juures peaaegu neutraalne ja hoitakse puhverdamisega võimalikult stabiilsena. Ioonpumpade abil saab pH väärtust ka stabiliseerida või pisut muuta.

Tsütoskelett, mis annab rakule tugevuse ja kuju ning tagab ainete rakusisese transpordi, koosneb aktiini filamentidest (mikrokiud), vahefilamentidest ja mikrotuubulitest. Tsütoskeleti suhtes rakendatakse dünaamilist ehitus- ja ümberehitusprotsessi, mis võimaldab struktuurilisi kohandusi. Aktiini kiud koosnevad pikaahelalistest valkpolümeeridest, mille õhuke läbimõõt on umbes 6–9 nanomeetrit. Vahekiud koosnevad paljudest struktuurvalkudest (keratiinidest) palju keerukamal viisil ja neid on 5 erinevat tüüpi.

Umbes 24 nanomeetri läbimõõduga torukujulised mikrotuubulid koosnevad väikestest tubuliini globaalsetest ühikutest. Mikrotuubulite pikkus võib ulatuda mikromeetri fraktsioonidest kuni mitmesaja mikromeetrini. Sõltuvalt ülesandest võivad mikrotuubulid olla väga lühiajalised kuni stabiilsed pikaealised.

Funktsioon ja ülesanded

Keeruka tsütoplasma üksikutel komponentidel on lai valik funktsioone ja ülesandeid. Ülimad ülesanded on teatud ainete hoidmine ja ensümaatiliselt katalüütiline bioaktiivsus, st vajalike või enam mittevajalike ainete kogumine ja lagundamine. Nende üldiste ülesannete täitmiseks on tsütoplasmas või rakus saadaval hulk tööriistu.

Kuna paljud muundamisprotsessid toimuvad teatud organellides, saab tsütoplasma tagada organellide rakusisese transportimise raku optimaalsesse “asukohta”, muutes konsistentsi geelitaolisest vesiseks ja vastupidi. Mikrotuubulid, mis võimaldavad vesiikulite membraanide kaudu transportida, täidavad spetsiaalseid funktsioone. Ained, millele membraanid pole läbilaskvad, suletakse vesiikulitesse (membraani mügarikud) ja juhitakse mikrotuubulite abil läbi membraanide. Mikrotuubulitel on eriline roll ka rakusisestel liikumistel ja teatud rakutüüpide iseliikumistel, mis liiguvad piitsa abil (nt sperma).

Mikrotuubulid võtavad mitoosi (normaalne rakujagunemine) ajal pärast DNA replikatsiooni kromosoomi paigutuses veel ühe erifunktsiooni. Mikrotuubulitel on oluline roll ka aksonite (neid nimetatakse ka lihtsalt närvideks) stabiliseerimisel - närviprotsessides, mis edastavad närviimpulsse närvirakust sihtkoesse (efferent) või andurist närvirakku (aferents). Tsütoplasma võime moodustada rakus suletud reaktsiooniruume membraanide moodustamise kaudu võimaldab rakul juhtida samaaegselt paljusid biokeemilisi protsesse, mida juhitakse ensümaatiliselt ja katalüütiliselt ning millest igaüks vajab oma reaktsioonikeskkonda.

Ravimid leiate siit

Haigused

Tsütoplasma või selle teatud üksikute komponentide funktsionaalsuse peaaegu käsitsematu arvukus viitab sellele, et tsütoplasmaga võivad esineda keerulised ja diferentseeritud funktsionaalsed häired ja kaebused. Kolhitsiin, mida nimetatakse ka spindlimürgiks, on konkreetse funktsioonihäire näide.

See on sügiskrooki alkaloid, mis seostub monomeerse tubuliiniga, inaktiveerib selle ja hoiab ära rakujagunemise (mitoosi) moodustavate spindlite moodustumise. See hoiab ära normaalse rakkude jagunemise. Vinblastiini, keemiaravi ainet, mis põhineb sarnasel aktiivsusspektril, kasutatakse konkreetselt teatud tüüpi vähktõve juuresolekul, et jätta kasvaja ilma oma kasvubaasist. Samuti võivad kiiresti eluohtlikuks muutuda mürgid, mis takistavad tsütoplasma võimet võtta ATP-d mitokondritest ja toimetada sinna ADP-d.

Niinimetatud tauopaatiad põhinevad geenimutatsioonidel, mis põhjustavad tau valgu struktuurimuutusi. Tau valk on mikrotuubulite struktuuri jaoks asendamatu, nii et probleemid tekivad eriti kesknärvisüsteemi (KNS) piirkonnas. Selliseid haigusi nagu Picki tõbi, HDDD dementsus ja mõned teised on võimalik kindlaks teha geenimutatsioonina, mis viib tau-valgu ladestumiseni. Tuntuim tauopaatia on Alzheimeri tõbi.