4.5 : Zytoplasma

Das Zytoplasma besteht aus Organellen, einer wässrigen Lösung, die als Zytosol bezeichnet wird, und einem Proteingerüst, dass Zytoskelett genannt wird. Das Zytosol ist eine reichhaltige Mischung aus Ionen, kleinen organischen Molekülen wie Glukose und Makromolekülen wie Proteinen. Im Zytoplasma finden verschiedene zelluläre Prozesse, wie die Proteinsynthese, statt.

Die Zusammensetzung des Zytosols fördert die Proteinfaltung, so dass hydrophobe Aminosäureseitenketten von der wässrigen Lösung weg und zum Proteinkern hin ausgerichtet sind. Jedoch werden Fehlfaltungen der Proteine durch zelluläre Stressoren wie das Altern oder Veränderungen des pH-Wertes, der Temperatur oder der Osmolarität verursacht. Falsch gefaltete Proteine können sich als unlösliche Ablagerungen im Zytoplasma aggregieren. Unlösliche Proteinaggregate sind an neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und amyotropher Lateralsklerose beteiligt.

Die Zusammensetzung und Funktion des Zytoskeletts

Das eukaryotische Zytoskelett besteht aus drei Arten von Zytoskelettfilamenten: Mikrotubuli, Aktinfilamente und Intermediärfilamente.

Mikrotubuli bilden den größten Filamenttyp und bestehen aus dem Protein Tubulin. Mikrotubuli sind dynamische Strukturen, die durch das Hinzufügen oder Entfernen von Tubulinmolekülen an den Enden ihrer Stränge wachsen oder schrumpfen können. Sie sorgen für strukturelle Stabilität und bieten Bahnen für den Transport von Proteinen und Vesikeln innerhalb der Zelle. Darüber hinaus spielen die Mikrotubuli eine entscheidende Rolle in der Zellteilung, indem sie ein Gerüst bilden, das die Chromosomen zu den gegenüberliegenden Enden der Zelle führt.

Die Aktinfilamente sind der kleinste Typ der Zytoskelettfilamente und bestehen aus dem Protein Aktin. Die Aktinfilamente können sich schnell zusammensetzen und zerlegen. Daher ermöglichen sie die Bewegung in Einzellern wie Amöben oder die Wanderung der weißen Blutkörperchen zu Infektionsherden. In Skelettmuskelzellen bewegen sich die Aktinfilamente entlang der Myosinfilamente und bewirken so die Muskelkontraktion.

Intermediärfilamente sind nicht so dynamisch wie Mikrotubuli oder Aktinfilamente. Sie unterstützen die Struktur und bestehen aus verschiedenen Arten von Proteinen, die für den spezifischen Zelltyp abgestimmt sind. Zum Beispiel enthalten Intermediärfilamente der Haare und Nägel Keratin, während Muskelzellen Desmin enthalten.