Cytoplasme

le Cytoplasme remplit l'intérieur d'une cellule humaine. Il se compose du cytosol, une substance liquide ou gélatineuse, des organites (mitochondries, appareil de Golgi, etc.) et du squelette cellulaire. Dans l'ensemble, le cytoplasme est utilisé pour la biosynthèse enzymatique et la catalyse ainsi que pour le stockage de matière et le transport de matière intracellulaire.

Qu'est-ce que le cytoplasme?

La définition du terme cytoplasme n'est pas uniforme dans la littérature. Certains auteurs considèrent que tout le contenu bioactif de la cellule humaine, y compris le noyau dans son intégralité, est le cytoplasme. D'autres auteurs ne comptent pas les organites contenus dans la cellule comme les mitochondries et le réticulum endoplasmique et le noyau cellulaire jusqu'au cytoplasme, mais utilisent le terme de protoplasme, sous lequel ils subsument tout le contenu de la cellule humaine vivante.

Le noyau cellulaire et de nombreux organites (jusqu'à plusieurs milliers) sont enfermés dans le cytoplasme, et il est traversé par des microfilaments, des filaments intermédiaires et des microtubules. Ce sont le cytosquelette, des protéines qui confèrent à la cellule force et structure et permettent le transport intracellulaire de substances - y compris le transport à travers les biomembranes. La partie liquide ou gélatineuse du cytoplasme est appelée cytosol. Les changements de cohérence dans certaines zones du cytosol déplacent également les organites à l'intérieur de la cellule.

Afin de permettre de nombreuses réactions biochimiques parallèles à l'intérieur de la cellule, des espaces, appelés compartiments, peuvent être formés dans le cytoplasme par des biomembranes. Ils permettent les différentes conditions environnementales requises dans chaque cas.

Anatomie et structure

Le cytoplasme contient environ 80,5 à 85% d'eau, 10 à 15% de protéines, 2 à 4% de lipides et le reste est composé de polysaccharides, d'ADN, d'ARN et de molécules et d'ions organiques et inorganiques. La valeur du pH du cytoplasme est presque neutre à 7,0 et est maintenue aussi stable que possible par tamponnage. La valeur du pH peut également être stabilisée ou légèrement modifiée à l'aide de pompes ioniques.

Le cytosquelette, qui donne à la cellule sa force et sa forme et assure le transport intracellulaire des substances, est constitué de filaments d'actine (microfilaments), de filaments intermédiaires et de microtubules. Le cytosquelette est soumis à un processus de construction et de remodelage dynamique qui permet des adaptations structurelles. Les filaments d'actine sont constitués de polymères de protéines à longue chaîne avec un diamètre extrêmement mince d'environ 6 à 9 nanomètres. Les filaments intermédiaires sont constitués de différentes protéines structurales (kératines) de manière beaucoup plus complexe, et une distinction est faite entre 5 types différents.

Les microtubules tubulaires d'un diamètre d'environ 24 nanomètres sont constitués de minuscules unités globulaires de tubuline. Les microtubules peuvent avoir une longueur allant de fractions de micromètre à plusieurs centaines de micromètres. Selon la tâche, les microtubules peuvent avoir une durée de vie très courte à stable et longue.

Fonction et tâches

Les composants individuels du cytoplasme complexe ont une grande variété de fonctions et de tâches. Les tâches primordiales sont le stockage de certaines substances et la bioactivité enzymatique-catalytique, c'est-à-dire la constitution et la décomposition de substances qui sont ou ne sont plus nécessaires. Un certain nombre d'outils sont disponibles pour le cytoplasme ou la cellule pour effectuer ces tâches primordiales.

Étant donné que de nombreux processus de conversion ont lieu au sein de certains organites, le cytoplasme peut assurer le transport intracellulaire des organites à «l'emplacement» optimal dans la cellule en changeant la consistance de gélatineuse à aqueuse et vice versa. Les microtubules, qui permettent le transport des vésicules à travers les membranes, remplissent des fonctions spéciales. Les substances auxquelles les membranes ne sont pas perméables sont enfermées dans des vésicules (protubérances des membranes) et guidées à travers les membranes à l'aide des microtubules. Les microtubules jouent également un rôle particulier dans les mouvements à l'intérieur d'une cellule et dans les auto-mouvements de certains types de cellules qui se déplacent au moyen d'un coup du lapin (par exemple, le sperme).

Les microtubules remplissent une autre fonction spéciale dans la disposition des chromosomes pendant la mitose (division cellulaire normale) après la réplication de l'ADN. Les microtubules jouent également un rôle important dans la stabilisation des axones (également simplement appelés nerfs), les processus nerveux qui transmettent l'influx nerveux de la cellule nerveuse au tissu cible (efférent) ou du capteur à la cellule nerveuse (afférente). La capacité du cytoplasme à former des espaces de réaction fermés dans la cellule par la formation de membranes permet à la cellule d'exécuter simultanément de nombreux processus biochimiques, qui sont contrôlés par voie enzymatique et catalytique et chacun nécessite son propre environnement de réaction.

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Maladies

L'abondance presque ingérable de fonctions du cytoplasme ou de certains composants individuels du cytoplasme suggère qu'il peut y avoir des troubles fonctionnels complexes et différenciés et des plaintes en rapport avec le cytoplasme. La colchicine, également connue sous le nom de poison du fuseau, sert d'exemple d'un dysfonctionnement spécifique.

C'est un alcaloïde du crocus d'automne qui se lie à la tubuline monomère, l'inactive et empêche la formation des fuseaux pour la division cellulaire (mitose). Cela empêche la division cellulaire normale. La vinblastine, agent chimiothérapeutique basé sur un spectre d'activité similaire, est utilisée spécifiquement en présence de certains types de cancer afin de priver la tumeur de sa base de croissance. De même, les poisons qui entravent la capacité du cytoplasme à prélever l'ATP des mitochondries et à y délivrer de l'ADP peuvent rapidement mettre la vie en danger.

Les soi-disant tauopathies sont basées sur des mutations génétiques qui conduisent à des changements structurels de la protéine tau. La protéine tau est indispensable à la structure des microtubules, de sorte que des problèmes surviennent notamment au niveau du système nerveux central (SNC). Des maladies telles que la maladie de Pick, la démence HDDD et quelques autres peuvent être attribuées à une mutation génétique qui conduit à des dépôts de protéine tau. La tauopathie la plus connue est la maladie d'Alzheimer.