Il Citoplasma riempie l'interno di una cellula umana. È costituito dal citosol, una sostanza liquida o gelatinosa, dagli organelli (mitocondri, apparato di Golgi, ecc.) E dallo scheletro cellulare. Nel complesso, il citoplasma viene utilizzato per la biosintesi enzimatica e la catalisi, nonché per l'immagazzinamento del materiale e il trasporto del materiale intracellulare.
Cos'è il citoplasma?
La definizione del termine citoplasma non è uniforme in letteratura. Alcuni autori considerano l'intero contenuto bioattivo della cellula umana, compreso il nucleo nella sua interezza, il citoplasma. Altri autori non contano gli organelli contenuti nella cellula come i mitocondri e il reticolo endoplasmatico e il nucleo cellulare come citoplasma, ma usano il termine protoplasma, sotto il quale sussumono l'intero contenuto della cellula umana vivente.
Il nucleo cellulare e numerosi organelli (fino a molte migliaia) sono racchiusi nel citoplasma, ed è attraversato da microfilamenti, filamenti intermedi e microtubuli. Questi sono il citoscheletro, proteine che conferiscono forza e struttura alle cellule e consentono il trasporto intracellulare di sostanze, compreso il trasporto attraverso le biomembrane. La parte liquida o gelatinosa del citoplasma è chiamata citosol. I cambiamenti nella consistenza all'interno di alcune aree del citosol spostano anche gli organelli all'interno della cellula.
Al fine di consentire molte reazioni biochimiche parallele all'interno della cellula, gli spazi, i cosiddetti compartimenti, possono essere formati all'interno del citoplasma dalle biomembrane. Consentono le diverse condizioni ambientali richieste in ciascun caso.
Anatomia e struttura
Il citoplasma contiene circa dall'80,5 all'85% di acqua, dal 10 al 15% di proteine, dal 2 al 4% di lipidi e il resto è costituito da polisaccaridi, DNA, RNA e molecole e ioni organici e inorganici. Il valore del pH del citoplasma è quasi neutro a 7,0 ed è mantenuto il più stabile possibile mediante tamponamento. Il valore del pH può anche essere stabilizzato o leggermente modificato utilizzando pompe ioniche.
Il citoscheletro, che conferisce alla cellula la sua forza e forma e assicura il trasporto intracellulare delle sostanze, è costituito da filamenti di actina (microfilamenti), filamenti intermedi e microtubuli. Il citoscheletro è soggetto a un processo di costruzione e rimodellamento dinamico che consente adattamenti strutturali. I filamenti di actina sono costituiti da polimeri proteici a catena lunga con un diametro estremamente sottile compreso tra 6 e 9 nanometri. I filamenti intermedi sono costituiti da diverse proteine strutturali (cheratine) in un modo molto più complesso e ne esistono 5 diversi tipi.
I microtubuli tubolari con un diametro di circa 24 nanometri sono costituiti da minuscole unità globulari di tubulina. I microtubuli possono variare in lunghezza da frazioni di micrometro a diverse centinaia di micrometri. A seconda dell'attività, i microtubuli possono essere di durata molto breve o stabili di lunga durata.
Funzione e compiti
I singoli componenti del complesso citoplasma hanno un'ampia varietà di funzioni e compiti. I compiti principali sono lo stoccaggio di determinate sostanze e la bioattività enzimatico-catalitica, ovvero la formazione e la scomposizione di sostanze che sono necessarie o non più necessarie. Sono disponibili numerosi strumenti per il citoplasma o la cellula per eseguire queste attività generali.
Poiché molti processi di conversione avvengono all'interno di alcuni organelli, il citoplasma può garantire il trasporto intracellulare degli organelli nella "posizione" ottimale all'interno della cellula cambiando la consistenza da gelatinosa a acquosa e viceversa. I microtubuli, che consentono il trasporto delle vescicole attraverso le membrane, assumono funzioni speciali. Le sostanze alle quali le membrane non sono permeabili sono racchiuse in vescicole (protuberanze della membrana) e guidate attraverso le membrane con l'aiuto dei microtubuli. I microtubuli svolgono anche un ruolo speciale nei movimenti all'interno di una cellula e negli auto-movimenti di alcuni tipi di cellule che si muovono per mezzo del colpo di frusta (es. Sperma).
I microtubuli svolgono un'altra funzione speciale nella disposizione cromosomica durante la mitosi (normale divisione cellulare) dopo la replicazione del DNA. I microtubuli svolgono anche un ruolo importante nella stabilizzazione degli assoni (chiamati anche semplicemente nervi), i processi nervosi che trasmettono gli impulsi nervosi dalla cellula nervosa al tessuto bersaglio (efferente) o dal sensore alla cellula nervosa (afferente). La capacità del citoplasma di formare spazi di reazione chiusi all'interno della cellula attraverso la formazione di membrane consente alla cellula di eseguire molti processi biochimici simultaneamente, che sono controllati enzimaticamente e cataliticamente e ciascuno richiede il proprio ambiente di reazione.
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L'abbondanza quasi ingestibile di funzioni che il citoplasma o alcuni componenti individuali del citoplasma hanno, suggerisce che ci possono essere disturbi e disturbi funzionali complessi e differenziati in connessione con il citoplasma. La colchicina, nota anche come veleno del fuso, serve come esempio di una disfunzione specifica.
È un alcaloide del croco autunnale che si lega alla tubulina monomerica, la inattiva e previene la formazione dei fusi per la divisione cellulare (mitosi). Ciò impedisce la normale divisione cellulare. La vinblastina, un agente chemioterapico basato su uno spettro di attività simile, viene utilizzata specificamente in presenza di alcuni tipi di cancro al fine di privare il tumore della sua base di crescita. Allo stesso modo, le tossine che ostacolano la capacità del citoplasma di assumere l'ATP dai mitocondri e rilasciare l'ADP possono rapidamente diventare pericolose per la vita.
Le cosiddette tauopatie si basano su mutazioni geniche che portano a cambiamenti strutturali nella proteina tau. La proteina tau è indispensabile per la struttura dei microtubuli, in modo che i problemi sorgano soprattutto nell'area del sistema nervoso centrale (SNC). Malattie come la malattia di Pick, la demenza HDDD e poche altre possono essere ricondotte a una mutazione genetica che porta a depositi di proteina tau. La tauopatia più nota è la malattia di Alzheimer.
