Цитоплазма состоит из органелл и каркаса белковых каркасов, называемых цитоскелетами, суспензированных в водном растворе, цитозоле. Цитозоль представляет собой богатый бульон воды, ионов, солей и различных органических молекул.

Сворачивание и неправильное сворачивание белка

Цитоплазма является местом для нескольких клеточных процессов, включая синтез белка и сворачивание. Водная природа цитозоля способствует сворачиванию белка таким образом, что боковые цепи гидрофобных аминокислот спрятаны в белковом ядре, в то время как гидрофильные аминокислоты обращены к цитозолю. Тем не менее, клеточные стрессы, такие как старение и изменения pH, температуры или осмолярности, могут вызвать неправильное сворачивание белка. Неправильно свернутые белки могут накапливаться вместе в цитоплазме, образуя нерастворимые белковые агрегаты. Такие агрегаты участвуют в нейродегенеративных расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Состав и функции цитоскелета

Эукариотический цитоскелет состоит из трех типов филаментных белков — микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов.

Микротрубочки, самый большой тип филаментов, состоят из белка тубулина. Они представляют собой динамические структуры, которые могут увеличиваться или уменьшаться при добавлении или удалении молекул тубулина с концов их нитей. Они обеспечивают структурную стабильность клетки и действуют как пути для транспортировки белков, везикул и некоторых органелл внутри клетки. Кроме того, микротрубочки играют решающую роль в делении клеток, обеспечивая каркас, который направляет хромосомы к противоположным концам клетки.

Микрофиламенты, или актиновые филаменты, представляют собой более мелкие цитоскелетные филаменты, состоящие из белка под названием актин. Белки актина могут быстро собираться и разбираться, образуя филаменты. Таким образом, они обеспечивают подвижность одноклеточных организмов, таких как амеба, или миграцию белых кровяных телец к местам инфекции. В клетках скелетных мышц актиновые филаменты скользят вдоль миозиновых филаментов, опосредуя сокращение мышц.

Промежуточные филаменты не так динамичны, как микротрубочки или актиновые филаменты. Однако, как и два других типа филаментов, они также обеспечивают структурную поддержку элемента. Промежуточные филаменты состоят из различных типов белков в зависимости от конкретного типа клеток. Например, промежуточные нити в волосах и ногтях содержат кератин, в то время как в мышечных клетках эти нити состоят из десминов.