Tsütoplasma

Tsütoplasma täidab inimese raku sisemuse. See koosneb tsütosoolist, vedelast või geelilaadsest ainest, organellidest (mitokondrid, Golgi aparaat jne) ja rakukerest. Üldiselt kasutatakse tsütoplasmat ensümaatiliseks biosünteesiks ja katalüüsiks, samuti materjali säilitamiseks ja rakusisese materjali transportimiseks.

Mis on tsütoplasma?

Tsütoplasma mõiste määratlus ei ole kirjanduses ühtne. Mõned autorid peavad tsütoplasmaks kogu inimese raku, sealhulgas tuuma bioaktiivset sisaldust. Teised autorid ei arvesta rakus sisalduvaid organellid nagu mitokondrid ja endoplasmaatiline retikulum ning raku tuum tsütoplasmasse, kuid kasutavad terminit protoplasm, mille all nad moodustavad elava inimese raku kogu sisu.

Rakutuum ja arvukad organellid (kuni mitu tuhat) on suletud tsütoplasmasse ja 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. Konsistentsi muutused tsütosooli teatud piirkondades transpordivad raku sees ka organellid.

Rakus paljude paralleelsete biokeemiliste reaktsioonide võimaldamiseks võivad tsütoplasmas biomembraanide abil 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 on 7,0 juures peaaegu neutraalne ja hoitakse puhverdamise teel võimalikult stabiilsena. Ioonpumpade abil saab pH väärtust ka pisut stabiliseerida või muuta.

Tsütoskelett, mis annab rakule tugevuse ja kuju ning tagab ainete rakusisese transpordi, koosneb aktiini filamentidest (mikrofilamentidest), vahefilamentidest ja mikrotuubulitest. Tsütoskeleti suhtes rakendatakse dünaamilist ehitus- ja ümberehitusprotsessi, mis võimaldab struktuurilisi kohandusi. Aktiini kiud koosnevad pika ahelaga valgupolümeeridest, 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 alluvate ülesannete täitmiseks on tsütoplasmas või rakus saadaval hulk tööriistu.

Kuna paljud muundamisprotsessid toimuvad teatud organellides, saab tsütoplasma tagada organellide rakusisese transpordi 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 kaudu läbi membraanide. Mikrotuubulitel on eriline roll ka rakusisestel liikumistel ja teatud rakutüüpide iseliikumistel, mis liiguvad piitsa abil (nt sperma).

Mikrotuubulid võtavad pärast DNA replikatsiooni mitoosi (normaalne rakujagunemine) ajal 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 tsütoplasma teatavate üksikute komponentide funktsioonide peaaegu käsitamatu arvukus näitab, et see võib põhjustada tsütoplasmaga võrdselt keerukaid ja diferentseeritud funktsionaalseid häireid ja kaebusi. Kolhitsiin, mida nimetatakse ka spindlimürgiks, on konkreetse funktsioonihäire näide.

See on sügiskrookide 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 veel mõned muud haigused saab jälgida geenimutatsioonil, mis viib tau-valgu ladestumiseni. Tuntuim tauopaatia on Alzheimeri tõbi.