4.5: Cytoplazma

Cytoplazma składa się z organelli i szkieletu rusztowań białkowych zwanych cytoszkieletem zawieszonych w roztworze wodnym, cytozolu. Cytozol to bogaty bulion wody, jonów, soli i różnych cząsteczek organicznych.

Fałdowanie i nieprawidłowe fałdowanie białek

Cytoplazma jest miejscem kilku procesów komórkowych, w tym syntezy i fałdowania białek. Wodny charakter cytozolu sprzyja fałdowaniu białek w taki sposób, że łańcuchy boczne aminokwasów hydrofobowych są zakopane w rdzeniu białka, podczas gdy aminokwasy hydrofilowe są skierowane w stronę cytozolu. Jednak stresy komórkowe, takie jak starzenie się i zmiany pH, temperatury lub osmolarności, mogą powodować nieprawidłowe fałdowanie białek. Nieprawidłowo sfałdowane białka mogą gromadzić się razem w cytoplazmie, tworząc nierozpuszczalne agregaty białkowe. Takie agregaty są zaangażowane w zaburzenia neurodegeneracyjne, takie jak choroba Alzheimera i Parkinsona.

Skład i funkcja cytoszkieletu

Cytoszkielet eukariotyczny składa się z trzech rodzajów białek nitkowatych: mikrotubul, mikrowłókien i włókien pośrednich.

Mikrotubule, największy rodzaj włókien, składają się z tubuliny białkowej. Są to dynamiczne struktury, które mogą rosnąć lub kurczyć się poprzez dodawanie lub usuwanie cząsteczek tubuliny z końców ich pasm. Zapewniają stabilność strukturalną komórki i działają jako ścieżki transportu białek, pęcherzyków i niektórych organelli w komórce. Ponadto mikrotubule odgrywają kluczową rolę w podziale komórek, zapewniając ramę, która prowadzi chromosomy do przeciwległych końców komórki.

Mikrofilamenty lub filamenty aktynowe to mniejsze włókna cytoszkieletu zbudowane z białka zwanego aktyną. Białka aktyny mogą szybko się składać i rozkładać, tworząc włókna. Dlatego umożliwiają ruchliwość w organizmach jednokomórkowych, takich jak ameba lub migrację białych krwinek do miejsc infekcji. W komórkach mięśni szkieletowych włókna aktyny przesuwają się wzdłuż włókien miozyny, pośrednicząc w skurczu mięśni.

Filamenty pośrednie nie są tak dynamiczne jak mikrotubule czy filamenty aktynowe. Jednak, podobnie jak pozostałe dwa rodzaje filamentów, zapewniają one również wsparcie strukturalne komórki. Filamenty pośrednie składają się z różnych typów białek w zależności od określonego typu komórki. Na przykład włókna pośrednie we włosach i paznokciach zawierają keratynę, podczas gdy w komórkach mięśniowych włókna te są zbudowane z desmin.