Tsütoplasma täidab inimese raku sisemuse. See koosneb tsütosoolist, vedelast või geelitaolisest ainest, organellidest (mitokondrid, Golgi aparaat jt) ja tsütoskelett. Üldiselt teenib tsütoplasma ensümaatilist biosünteesi ja katalüüsi, samuti ainete säilitamist ja rakusisest transporti.
Mis on tsütoplasma?
Tsütoplasma määratlus pole kirjanduses ühtne. Mõned autorid peavad kogu inimese raku bioaktiivset sisaldust, sealhulgas tuuma, tsütoplasmaks tervikuna. Teised autorid ei sisalda rakus sisalduvaid organelle, näiteks mitokondrid ja endoplasmaatiline retikulum ning tsütoplasma tuum, kuid kasutavad terminit protoplasm, mille alla nad allutavad kogu inimese elusraku sisu. Tuum ja arvukad organellid (kuni mitu tuhat) on suletud tsütoplasmasse ning seda läbivad mikrofilamendid, vahepealsed kiud ja mikrotuubulid. Need on tsütoskelett, valgud mis annavad raku tugevus ja struktuur ning võimaldavad ainete rakusisest transporti, sealhulgas transporti biomembraanide kaudu. Tsütoplasma vedelat või geelitaolist osa nimetatakse tsütosooliks. Tsütosooli teatud piirkondade konsistentsi muutused transpordivad rakke ka organellides. Selleks, et rakus saaksid paljud biokeemilised reaktsioonid toimuda paralleelselt, võib biomembraanide piiritletud tsütoplasmas moodustada ruume, mida nimetatakse sektsioonideks. Need võimaldavad igal juhul nõuda erinevaid keskkonnatingimusi.
Anatoomia ja struktuur
Tsütoplasmas on umbes 80.5–85% vesi, 10–15% valgud, 2–4% lipiididja ülejäänud jaotatakse polüsahhariidid, DNA, RNA ning orgaanilised ja anorgaanilised molekulid ja ioonid. Tsütoplasma pH on ligikaudu neutraalne 7.0 juures ja seda hoitakse puhverdamise abil võimalikult stabiilsena. Ioonpumpasid saab kasutada PH täiendavaks stabiliseerimiseks või kergeks muutmiseks. Tsütoskelett, mis annab rakule oma tugevus ja kuju ning tagab rakusisese mass transport koosneb aktiinifilamentidest (mikrofilamentidest), vahepealsetest filamendidest ja mikrotuubulitest. Tsütoskelett allub dünaamilisele monteerimis- ja ümberehitamisprotsessile, mis võimaldab struktuurseid kohandusi. Aktiinifilamentid koosnevad pika ahelaga valgupolümeeridest, mille läbimõõt on umbes 6–9 nanomeetrit. Vahepealsed niidid on palju keerukamad, mis koosnevad erinevatest struktuursetest valgud (keratiinid) ja eristatakse 5 erinevat tüüpi. Ligikaudu 24 nanomeetri läbimõõduga torukujulised mikrotuubulid koosnevad tubuliini pisikestest kerakujulistest ühikutest. Mikrotuubulite pikkus võib ulatuda mikromeetri fraktsioonidest kuni mitmesaja mikromeetrini. Mikrotuubulid võivad olenevalt ülesandest olla väga lühiajalised kuni stabiilselt pikaealised.
Funktsioon ja ülesanded
Kompleksse tsütoplasma üksikutel komponentidel on väga erinevad funktsioonid ja ülesanded. Kõrgema taseme ülesanded seisnevad teatud ainete säilitamises ja ensümaatilises-katalüütilises bioaktiivsuses, st vajalike või enam vajalike ainete lagundamises ja lagundamises. Nende kõrgema taseme ülesannete täitmiseks on tsütoplasmas või rakus kasutada mitmeid tööriistu. Kuna paljud konversiooniprotsessid toimuvad spetsiifilistes organellides, võib tsütoplasma pakkuda rakusisest transporti organellidele raku optimaalsesse “asukohta”, muutes nende konsistentsi geelilaadsest vesiseks ja vastupidi. Spetsiaalseid funktsioone täidavad mikrotuubulid, mis võimaldavad vesiikulite transporti membraanide kaudu. Ained, mille membraanid ei ole läbilaskvad, jäävad vesiikulitesse (membraanide väljaulatuvad osad) kinni ja transporditakse läbi membraanide mikrotuubulite abil. Mikrotuubulitel on eriline roll ka rakusisestel liikumistel ja teatavate lipuliikide abil liikuvate rakutüüpide sisemistel liikumistel (nt. sperma). Veel ühte erifunktsiooni täidavad mikrotuubulid kromosoomikoosseisus mitoosi (normaalse rakujagunemise) ajal pärast DNA replikatsiooni. Samuti mängivad mikrotuubulid olulist rolli aksonite stabiliseerimisel (tuntud ka lihtsalt kui närve), närviprotsessid, mis toimivad närviimpulsside edastamiseks närvirakk sihtkoesse (efferent) või sensorilt närvirakku (aferent). Tsütoplasma võime moodustada membraane moodustades rakus suletud reaktsiooniruume võimaldab rakul võimaldada paljudel biokeemilistel protsessidel, mida kontrollitakse ensümaatiliselt katalüütiliselt ja millest igaühel on vaja oma reaktsioonikeskkonda.
Haigused
Tsütoplasma või tsütoplasma teatud üksikute komponentide peaaegu juhitamatu funktsioonide arvukus viitab sellele, et võivad esineda sama keerukad ja diferentseeritud düsfunktsioonid ja tsütoplasmaga seotud vaevused. Kolhitsiin, tuntud ka kui spindlimürk, on konkreetse düsfunktsiooni näiteks. See on sügisene krookus mis seondub monomeerse tubuliiniga, inaktiveerides selle ja takistades spindlite moodustumist rakkude jagunemiseks (mitoos). Seega on rakkude normaalne jagunemine ära hoitud. Vinblastiin, sarnase toimespektriga kemoterapeutilist ainet, kasutatakse spetsiaalselt teatud tüüpi toimeainete juuresolekul vähk võtta kasvajalt kasvu alus. Samamoodi toksiinid, mis häirivad tsütoplasma võimet ATP-d võtta mitokondrid ja toimetada seal kiiresti eluohtlikuks. Niinimetatud tauopaatiad on tingitud geen mutatsioonid, mis viima tau-valgu struktuurimuutustele. Tau-valk on mikrotuubulite kokkupanekuks hädavajalik, põhjustades probleeme eelkõige keskosas närvisüsteem (CNS). Sellised haigused nagu Picki tõbi, HDDD dementsus ja mitmed teised on põhjuslikult seotud a-ga geen mutatsioon, mis viib tau valgu ladestumiseni. Tuntuim tauopaatia on Alzheimeri haigus.
