ציטופלזמה: מבנה, פונקציה ומחלות

הציטופלסמה ממלאת את החלק הפנימי של תא אנושי. הוא מורכב מציטוזול, חומר נוזלי או דמוי ג'ל, האברונים (המיטוכונדריה, מכשירי גולגי ואחרים) ושלד הציטו. בסך הכל, הציטופלסמה משרתת ביוסינתזה אנזימטית וקטליזה, כמו גם אחסון חומרים ותחבורה תוך תאית.

מהו ציטופלזמה?

ההגדרה של ציטופלזמה אינה אחידה בספרות. מחברים מסוימים רואים את כל התוכן הביו-אקטיבי של התא האנושי, כולל הגרעין, כציטופלזמה בשלמותה. מחברים אחרים אינם כוללים את האברונים הכלולים בתא, כגון המיטוכונדריה ואת הרטיקולום האנדופלזמי, והגרעין בציטופלזמה, אך השתמשו במונח פרוטופלזמה, במסגרתו הם מכניסים את כל תכולת התא האנושי החי. הגרעין והאברונים הרבים (עד אלפים רבים) סגורים בציטופלסמה, והיא עוברת על ידי מיקרופילמנטים, חוטים בינוניים ומיקרובוביות. אלה השלד הציטו, חלבונים שנותנים לתא כוח ומבנים ומאפשרים הובלה של חומרים תוך תאיים - כולל הובלה דרך ביוממברנות. החלק הנוזל או דמוי הג'ל של הציטופלזמה נקרא ציטוזול. שינויים בעקביות באזורים ספציפיים של הציטוזול גם מעבירים אברונים בתוך התא. כדי לאפשר לתגובות ביוכימיות רבות להתרחש במקביל בתוך התא, ניתן ליצור חללים המכונים תאים בתוך הציטופלסמה שתוחמה על ידי ביוממברנות. הם מאפשרים את התנאים הסביבתיים השונים הנדרשים בכל אחד מהמקרים.

אנטומיה ומבנה

הציטופלזמה מכילה כ- 80.5% עד 85% מַיִם, 10% עד 15% חלבונים, 2% עד 4% שומנים, והיתר מחולק בין פוליסכרידים, DNA, RNA, ואורגני ואורגני מולקולות ויונים. ה- pH של הציטופלזמה הוא ניטרלי בקירוב ב- 7.0 ונשמר יציב ככל האפשר על ידי חציצה. בעזרת משאבות יון ניתן לייצב או לשנות מעט את ה- PH. השלד הציטו, שנותן לתא את זה כוח ומעצבים ומבטיחים תאיים מסה הובלה, מורכב מחוטי אקטין (מיקרופילמנטים), חוטי ביניים ומיקרובוביות. שלד הציטוט נתון לתהליך דינמי של הרכבה ושיפוץ המאפשר התאמות מבניות. חוטי האקטין מורכבים מפולימרי חלבון ארוכי שרשרת בקוטר דק במיוחד של כ -6 עד 9 ננומטר. חוטים בינוניים מורכבים הרבה יותר ומורכבים ממבנים שונים חלבונים (קרטינים), ו -5 סוגים שונים מובחנים. צינוריות צינוריות, בקוטר של כ- 24 ננומטר, מורכבות מיחידות כדוריות זעירות של טובולין. צינורות המיקרו יכולים להגיע לאורכים הנעים בין שברים של מיקרומטר לכמה מאות מיקרומטר. צינורות מיקרו יכולים להיות קצרי טווח מאוד לאורך זמן, בהתאם למשימה העומדת על הפרק.

פונקציה ומשימות

לרכיבים הבודדים של הציטופלזמה המורכבת מגוון רחב של פונקציות ומשימות. משימות ברמה גבוהה יותר כוללות אחסון של חומרים מסוימים ופעילות ביולוגית אנזימטית-קטליטית, קרי, בפירוק והשפלה של חומרים הנחוצים או שאינם נחוצים עוד. לביצוע משימות ברמה גבוהה יותר לרשות הציטופלזמה או התא מספר כלים. מכיוון שתהליכי המרה רבים מתרחשים בתוך אברונים ספציפיים, הציטופלסמה יכולה לספק הובלה תוך תאית של אברונים ל"מיקום "האופטימלי בתא על ידי שינוי העקביות שלהם מג'ל למיימי ולהיפך. פונקציות מיוחדות מבוצעות על ידי מיקרובובולות, המאפשרות הובלת שלפוחית ​​דרך הממברנות. חומרים שעבורם ממברנות אינן חדירות נלכדים בשלפוחיות (בליטות של הממברנות) ומועברים דרך הממברנות בעזרת מיקרובוביות. מיקרו-צינורות ממלאים תפקיד מיוחד גם בתנועות בתוך התא ובתנועות הפנימיות של סוגי תאים מסוימים הנעים באמצעות פלאגלה (למשל זרע). פונקציה מיוחדת נוספת מבוצעת על ידי מיקרו-צינורות בהרכבת כרומוזומים במהלך המיטוזה (חלוקת תאים רגילה) לאחר שכפול ה- DNA. כמו כן, למיקרובוביות יש תפקיד חשוב בייצוב האקסונים (הידוע גם בשם עצבים), תהליכי העצבים המשמשים להעברת דחפים עצביים מה- תא עצב לרקמת היעד (efferent) או מהחיישן לתא העצב (afferent). היכולת של הציטופלזמה ליצור חללי תגובה סגורים בתוך התא על ידי יצירת קרומים מאפשרת לתא לאפשר לתהליכים ביוכימיים רבים, הנשלטים אנזימטית-קטליטית, וכל אחד מהם דורש סביבות תגובה משלו, להתרחש בו זמנית.

מחלות

השפע הכמעט בלתי ניתן לניהול של פונקציות המוחזקות על ידי הציטופלזמה או רכיבים בודדים מסוימים של הציטופלזמה מצביע על כך שעלולים להופיע תפקודים ותלאות מורכבות ומובחנות באותה מידה הקשורות לציטופלזמה. קולכיצין, המכונה גם רעל ציר, משמש כדוגמה להפרעה בתפקוד ספציפי. זה אלקלואיד של כרכום סתיו הנקשר לטובולין מונומרי, מנטרל אותו ומונע היווצרות צירים לחלוקת תאים (מיטוזה). ניתן למנוע בכך חלוקת תאים רגילה. וינבלסטין, חומר כימותרפי עם ספקטרום פעולה דומה, משמש במיוחד בנוכחות סוגים מסוימים של סרטן לשלול מהגידול את בסיס הצמיחה. באופן דומה, רעלים המפריעים ליכולתו של הציטופלזמה לקחת ATP מה- המיטוכונדריה ולספק ADP שם יכול להפוך במהירות לסכנת חיים. מה שמכונה טאופואטיות נובעות מ גֵן מוטציות ש עוֹפֶרֶת לשינויים מבניים בחלבון הטאו. חלבון הטאו חיוני להרכבת מיקרו-צינורות וגורם לבעיות בעיקר במרכז מערכת העצבים (CNS). מחלות כמו מחלת פיק, HDDD דמנציה וכמה אחרים קשורים באופן סיבתי לא גֵן מוטציה המובילה להפקדות של חלבון טאו. הטאופתיה הידועה ביותר היא אלצהיימר המחלה.