Citoplazma aizpilda cilvēka šūnas interjeru. Tas sastāv no citozola, šķidras vai želejveida vielas, organoīdiem (mitohondriji, Golgi aparāts un citi) un citoskelets. Kopumā citoplazma kalpo fermentatīvai biosintēzei un katalīzei, kā arī vielas uzglabāšanai un intracelulārai transportēšanai.
Kas ir citoplazma?
Citoplazmas definīcija literatūrā nav vienota. Daži autori uzskata, ka viss cilvēka šūnas bioaktīvais saturs, ieskaitot kodolu, kopumā ir citoplazma. Citi autori neietver šūnā esošos organellus, piemēram, mitohondriji un endoplazmatiskais tīklojums, kā arī kodols citoplazmā, taču lieto terminu protoplazma, zem kura viņi apņem visu dzīvās cilvēka šūnas saturu. Kodols un daudzi organoīdi (līdz daudziem tūkstošiem) ir slēgti citoplazmā, un to šķērso mikrošķiedras, starpposma pavedieni un mikrotubulas. Tie ir citoskelets, proteīni kas dod šūnu spēks un strukturētu un ļautu vielu pārvadāt šūnās, ieskaitot transportēšanu caur biomembrānām. Citoplazmas šķidrumu vai želejveida daļu sauc par citozolu. Konsistences izmaiņas noteiktos citosola reģionos šūnā transportē arī organoīdus. Lai šūnā paralēli notiktu daudzas bioķīmiskas reakcijas, citoplazmā, ko norobežo biomembrānas, var izveidot telpas, ko sauc par nodalījumiem. Tie pieļauj dažādus vides apstākļus, kas nepieciešami katrā gadījumā.
Anatomija un struktūra
Citoplazmā ir apmēram 80.5% līdz 85% ūdensNo 10% līdz 15% proteīniNo 2% līdz 4% lipīdi, un atlikusī daļa tiek sadalīta starp polisaharīdi, DNS, RNS, kā arī organiskas un neorganiskas molekulas un joni. Citoplazmas pH ir aptuveni neitrāls 7.0 līmenī un tiek saglabāts pēc iespējas stabilāks, buferējot. Jona sūkņus var izmantot, lai papildus stabilizētu vai nedaudz mainītu PH. Citoskelets, kas piešķir šūnai tās īpašību spēks un forma un nodrošina intracelulāru masa transportā, sastāv no aktīna pavedieniem (mikrošķiedras), starpposma pavedieniem un mikrocaurulītēm. Citoskelets ir pakļauts dinamiskam montāžas un pārveidošanas procesam, kas ļauj veikt strukturālas korekcijas. Aktīna pavedieni sastāv no garās ķēdes olbaltumvielu polimēriem ar ārkārtīgi plānu diametru no aptuveni 6 līdz 9 nanometriem. Starpposma pavedieni ir daudz sarežģītāki, un tos veido dažādas struktūras proteīni (keratīni), un tiek diferencēti 5 dažādi veidi. Cauruļveida mikrocaurules, kuru diametrs ir aptuveni 24 nanometri, sastāv no niecīgām lodveida tubulīna vienībām. Mikrocaurules var sasniegt garumu, sākot no mikrometra daļām līdz vairākiem simtiem mikrometru. Mikrocaurules var būt ļoti īslaicīgas vai stabili ilgmūžīgas, atkarībā no veicamā uzdevuma.
Funkcija un uzdevumi
Atsevišķām kompleksa citoplazmas sastāvdaļām ir ļoti dažādas funkcijas un uzdevumi. Augstāka līmeņa uzdevumi ir noteiktu vielu uzglabāšana un fermentu-katalītiskā bioaktivitāte, ti, vajadzīgo vai vairs nevajadzīgo vielu sadalīšana un sadalīšanās. Lai veiktu šos augstākā līmeņa uzdevumus, citoplazmas vai šūnas rīcībā ir vairāki rīki. Tā kā daudzi konversijas procesi notiek noteiktos organoīdos, citoplazma var nodrošināt organellu intracelulāru transportēšanu uz optimālo “atrašanās vietu” šūnā, mainot to konsistenci no gēlveida uz ūdens un otrādi. Īpašas funkcijas veic mikrocaurules, kas ļauj vezikulām transportēt caur membrānām. Vielas, kurām membrānas nav caurlaidīgas, tiek iesprostotas pūslīšos (membrānu izvirzījumos) un tiek transportētas caur membrānām ar mikrotubulu palīdzību. Mikrotubuliem ir īpaša loma arī kustībās šūnā un atsevišķu šūnu tipu iekšējās kustībās, kas pārvietojas ar karodziņu palīdzību (piem., sperma). Vēl vienu īpašu funkciju veic mikrotubulas hromosomu montāžā mitozes laikā (normāla šūnu dalīšanās) pēc DNS replikācijas. Tāpat mikrotubuliem ir svarīga loma aksonu stabilizācijā (pazīstama arī vienkārši kā nervi), nervu procesi, kas kalpo nervu impulsu pārraidei no nervu šūna uz mērķa audiem (efferents) vai no sensora uz nervu šūnu (aferents). Citoplazmas spēja veidot slēgtas reakcijas telpas šūnā, veidojot membrānas, ļauj šūnai vienlaikus ļaut notikt daudziem bioķīmiskiem procesiem, kurus kontrolē fermentatīvi katalītiski un kuriem katram nepieciešama sava reakcijas vide.
Slimības
Gandrīz nevadāmā citoplazmas vai atsevišķu citoplazmas komponentu funkciju pārpilnība liecina, ka var rasties tikpat sarežģītas un diferencētas disfunkcijas un kaites, kas saistītas ar citoplazmu. Kolhicīns, kas pazīstams arī kā vārpstas inde, kalpo kā īpašas disfunkcijas piemērs. Tas ir alkaloīds rudens krokuss kas saistās ar monomēru tubulīnu, to inaktivējot un novēršot vārpstu veidošanos šūnu dalīšanai (mitozei). Tādējādi tiek novērsta normāla šūnu dalīšanās. Vinblastīns, ķīmijterapijas līdzeklis ar līdzīgu darbības spektru, tiek īpaši izmantots dažu veidu klātbūtnē vēzis atņemt audzējam augšanas pamatu. Līdzīgi toksīni, kas traucē citoplazmas spēju ņemt ATP no mitohondriji un ADP piegāde var ātri kļūt dzīvībai bīstama. Tā sauktās tauopātijas ir saistītas ar gēns mutācijas, kas vadīt uz strukturālām izmaiņām tau proteīnā. Tau olbaltumviela ir būtiska mikrotubulu salikšanai, radot problēmas it īpaši centrālajā daļā nervu sistēmas (CNS). Tādas slimības kā Pick slimība, HDDD demenci un vairāki citi ir cēloņsakarībā saistīti ar a gēns mutācija, kas noved pie tau proteīna nogulsnēm. Vispazīstamākā tauopātija ir Alcheimera slimība.
