Cytoplazma

Rozbalit box

Obsah boxu

Cytoplazma je souhrnné označení pro veškerý obsah buňky, který je ohraničen cytoplazmatickou membránou, s výjimkou jádra u eukaryotických buněk. Jedná se o dynamické, polotekuté prostředí, ve kterém jsou uloženy buněčné organely a probíhá zde většina metabolických procesů buňky. U prokaryot, která nemají pravé jádro, označuje cytoplazma veškerý vnitřní obsah buňky.

Hlavními složkami cytoplazmy jsou:

Cytosol: Vodný, gelovitý roztok, který tvoří základní hmotu cytoplazmy.
Organely: Specializované struktury s specifickými funkcemi, jako jsou mitochondrie nebo endoplazmatické retikulum.
Cytoskelet: Síť proteinových vláken, která buňce dodává tvar, pevnost a umožňuje pohyb.
Inkluze: Dočasné struktury obsahující zásobní nebo odpadní látky.

🔬 Složení a struktura

Cytoplazma je komplexní a vysoce organizovaný systém. Její základní složky spolupracují na zajištění všech životních funkcí buňky.

Cytosol

Cytosol, označovaný také jako základní cytoplazma, tvoří tekutou složku, která vyplňuje prostor mezi organelami. Skládá se převážně z vody (až 70–80 %), ve které jsou rozpuštěny ionty (např. draslík, sodík), malé organické molekuly (aminokyseliny, glukóza) a velké makromolekuly, především proteiny (hlavně enzymy). Díky vysoké koncentraci makromolekul má cytosol gelovitou konzistenci. Probíhá zde mnoho klíčových metabolických drah, například glykolýza, části glukoneogeneze a pentózového cyklu.

Organely

Organely jsou "malé orgány" buňky, z nichž každá má specifickou strukturu a funkci. V eukaryotických buňkách jsou organely obaleny vlastní membránou, což umožňuje oddělení různých chemických dějů (tzv. kompartmentace). Mezi nejdůležitější organely v cytoplazmě patří:

Mitochondrie: Zajišťují buněčné dýchání a produkci ATP, hlavního zdroje energie.
Ribozomy: Místo syntézy proteinů. Nacházejí se volně v cytosolu nebo vázané na endoplazmatické retikulum.
Endoplazmatické retikulum: Síť membrán podílející se na syntéze proteinů (drsné ER) a lipidů (hladké ER).
Golgiho aparát: Upravuje, třídí a balí proteiny a lipidy pro transport na jiná místa v buňce nebo mimo ni.
Lyzozomy: Obsahují trávicí enzymy a rozkládají odpadní materiály a staré části buňky.
Peroxizomy: Odbourávají mastné kyseliny a detoxikují škodlivé látky.

Cytoskelet

Cytoskelet je dynamická síť proteinových vláken a trubiček, která prostupuje celou cytoplazmou. Poskytuje buňce mechanickou oporu, udržuje její tvar, ukotvuje organely na jejich místech a slouží jako systém "kolejnic" pro transport váčků a jiných komponent uvnitř buňky. Cytoskelet se skládá ze tří hlavních typů vláken:

Mikrofilamenta: Nejtenčí vlákna, tvořená proteinem aktinem. Jsou klíčová pro pohyb buňky a změny jejího tvaru.
Intermediární filamenta: Středně silná vlákna (např. z keratinu), která poskytují buňce pevnost v tahu.
Mikrotubuly: Nejsilnější, duté trubičky tvořené proteinem tubulinem. Hrají zásadní roli při buněčném dělení a vnitrobuněčném transportu.

Buněčné inkluze

Buněčné inkluze jsou dočasné, metabolicky neaktivní látky nebo struktury nacházející se v cytosolu. Nejsou obaleny membránou. Slouží především jako zásobárny energie a stavebních materiálů nebo jako úložiště odpadních produktů.

Zásobní inkluze: Například glykogenová zrna v jaterních a svalových buňkách nebo kapénky lipidů v tukových buňkách.
Pigmentové inkluze: Obsahují pigmenty, jako je melanin v kožních buňkách.
Krystalické inkluze: Mohou obsahovat krystalizované proteiny nebo minerály.

⚙️ Funkce

Cytoplazma je centrem buněčného života a plní řadu nezastupitelných funkcí:

Strukturální podpora: Prostřednictvím cytoskeletu udržuje tvar a integritu buňky.
Místo metabolických drah: V cytosolu probíhá mnoho základních anabolických i katabolických procesů, jako je glykolýza nebo syntéza mastných kyselin a neesenciálních aminokyselin.
Vnitrobuněčný transport: Umožňuje pohyb molekul, organel a váčků mezi různými částmi buňky, často s využitím cytoskeletu jako dopravní sítě.
Ukládání látek: Slouží jako zásobárna živin (glykogen, lipidy) a iontů.
Přenos signálů: Hraje roli v buněčné signalizaci, kdy se signální molekuly pohybují cytoplazmou a spouštějí buněčné odpovědi.
Buněčné dělení: Cytoskelet se aktivně podílí na rozdělení chromozomů a následném rozdělení celé buňky (cytokinezi).

⏳ Historie objevů

Pojem protoplazma pro označení živé hmoty v buňkách zavedl v roce 1839 Jan Evangelista Purkyně. Termín cytoplazma, který specificky označuje buněčný obsah mimo jádro, byl zaveden později, aby se odlišil od karyoplazmy (obsahu jádra). Termín cytosol pro tekutou složku cytoplazmy poprvé použil H. A. Lardy v roce 1965. Detailní pochopení komplexní struktury cytoplazmy, zejména cytoskeletu a organel, umožnil až vynález a zdokonalení elektronového mikroskopu ve 20. století.

🦠 Rozdíly v organismech

Ačkoliv je základní definice cytoplazmy univerzální, existují významné rozdíly mezi různými typy buněk.

Prokaryotická vs. Eukaryotická buňka

Hlavní rozdíl spočívá v absenci membránou ohraničených organel a pravého jádra u prokaryot.

Prokaryotická cytoplazma: Je jednodušší, neobsahuje membránové organely jako mitochondrie nebo endoplazmatické retikulum. Genetický materiál (nukleoid) je uložen volně v cytoplazmě. Ribozomy jsou menší (70S).
Eukaryotická cytoplazma: Je vysoce kompartmentovaná. Obsahuje řadu membránových organel, které umožňují efektivnější a specializovanější buněčné procesy.

Rostlinná vs. Živočišná buňka

Rostlinná buňka: Charakteristickým rysem je přítomnost velké centrální vakuoly, která může zabírat až 90 % objemu buňky a odtlačuje cytoplazmu s organelami k buněčné stěně. V cytoplazmě se také nacházejí chloroplasty, místo fotosyntézy. Často je zde pozorovatelné aktivní proudění cytoplazmy (cyklóza), které usnadňuje transport látek.
Živočišná buňka: Nemá buněčnou stěnu, chloroplasty ani velkou centrální vakuolu. Může obsahovat malé vakuoly. Cytoplazma vyplňuje celý objem buňky.

💡 Pro laiky: Buňka jako město

Představte si buňku jako rušné a dokonale fungující město.

Městské hradby: Tvoří hranice města a kontrolují, co smí dovnitř a ven.
Cytoplazma: Je celý prostor a infrastruktura uvnitř hradeb. Zahrnuje vše – ulice, budovy, vzduch i pozemky.
Cytosol: Je jako vzduch a pozemky ve městě. Vyplňuje veškerý volný prostor a poskytuje prostředí, ve kterém se vše odehrává.
Organely: Jsou to specializované budovy a továrny. Mitochondrie jsou elektrárny vyrábějící energii. Ribozomy jsou továrny na výrobu stavebních dílů (proteinů). Lyzozomy fungují jako recyklační dvory a spalovny odpadu.
Cytoskelet: Představuje dopravní síť – silnice, dálnice a koleje. Umožňuje rychlý transport nákladu (molekul) z jedné továrny do druhé a zároveň slouží jako lešení, které drží budovy na svém místě a dává městu tvar.
Inkluze: Jsou to skladiště a dočasné skládky, kde město uchovává zásoby jídla, energie nebo dočasně uskladňuje odpad.

V tomto "městě" se tedy v cytoplazmě odehrává veškerý ruch – výroba, doprava, komunikace i úklid, což zajišťuje život a prosperitu celé buňky.

Zdroje