Zellplasma im menschlichen Körper

Als Zellplasma oder Zytoplasma wird der komplette Inhalt der Zelle mit Ausnahme der Zellorganellen bezeichnet. Zytoplasma ist eine organische Flüssigkeit, die die Grundsubstanz jeder Zelle bildet. Neben Wasser besteht Zellplasma vor allem aus Proteinen, Nährstoffen und Enzymen, die für die Funktion der Zelle essentiell sind.

Das Zytoplasma bildet die Grundstruktur einer Zelle und gibt ihr ihre Form, indem es die Zelle komplett ausfüllt. Jede Zelle, sowohl die von Bakterien, Pflanzen und Tieren, besteht aus Zytoplasma. Zytoplasma hat eine gelartige Konsistenz. Alle Bestandteile einer Zelle sind darin enthalten. Nach außen hin wird das Zellplasma durch die Zellmembran vom extrazellulärem Raum abgegrenzt.

Das Zytoplasma selbst besteht aus der Zellflüssigkeit (Zytosol), den Zellorganellen und dem Zytoskelett. Beim Zytoskelett handelt es sich um stabilisierende Proteine, die ein dynamisches Netzwerk bilden und der Zelle Struktur verleihen. Als Zellorganellen bezeichnet man alle funktionellen Systeme innerhalb einer Zelle, wie z.B. den Zellkern, Mitochondrien, das Endoplasmatisches Retikulum und den Ribosomen. Organellen werden typischerweise von einer eigenen Membran umschlossen und kommen nur in Eukaryoten vor.

Das Zellplasma oder auch Zytoplasma beschreibt die organische Substanz innerhalb von Zellen mit Ausnahme sämtlicher Zellorganellen, wie zum Beispiel Mitochondrien und Ribosomen. Das Zellplasma hat eine flüssige bis gelartige Konsistenz und macht den Hauptanteil einer Zelle aus. Dabei setzt sich diese Zellflüssigkeit (Zytosol) aus verschiedenen Bestandteilen zusammen.

Den Hauptanteil mit circa 80% macht dabei Wasser (H₂O) aus und vielen darin gelösten Substanzen wie Zucker, Elektrolyte und Nährstoffe. Dieses ist wichtig, um der Zelle eine Form zu geben und das Volumen innerhalb der Zellmembran auszufüllen.

Zu ungefähr 10% besteht das Zellplasma aus Proteinen. Proteine sind unerlässlich als Bestandteile von Enzymen und sind auch an Struktur- und Transportprozessen der Zellen beteiligt.
Einen geringen Anteil mit circa 4% machen Fette (Lipide) aus. Fette werden für den Aufbau und den Erhalt der Zellmembran benötigt und sind außerdem Ausgangsstoffe für weitere Produkte, wie zum Beispiel Entzündungsmediatoren. Darüber hinaus sind noch weitere Komponenten wichtig, die jedoch nur in sehr geringen Konzentrationen im Zellplasma enthalten sind. Dazu gehören unter anderem mehrere Ionen, wie beispielsweise Natrium (Na⁺) und Chlorid (Cl^-). Diese geladenen Teilchen stellen sicher, dass das Zellplasma die richtige Umgebung für diverse Stoffwechselwege darstellt. Das Zellplasma beinhaltet neben der Zellflüssigkeit auch einen stabilisierenden Anteil, den man als Zytoskelett bezeichnet. Diese Zytoskelett besteht aus fadenförmigen Proteinen, die die Zellflüssigkeit durchspannen und dabei die dreidimensionale Form der Zelle gewährleistet.

Die wichtigste Funktion des Zytoplasmas ist es, der Zelle ihre Struktur zu geben: weil innerhalb einer Zelle keine Luft enthalten ist, muss das Zytoplasma alle Leerräume der Zelle mit Flüssigkeit ausfüllen. Außerdem werden durch das Innere einer Zelle viele Stoffe transportiert, wobei das Zytoplasma als Medium für den Stofftransport dient. Die Zelle speichert Wasser und Nährstoffe in Form von Zytoplasma und kann durch Änderung der Zytoplasma-Zusammensetzung auf Einflüsse von außen reagieren.

Viele wichtige Zellbestandteile werden in Form von Proteinen im Zellplasma zusammengebaut. Dafür wird das im Zellkern enthaltene Erbgut in eine RNA umgeschrieben, die dann ausgeschleust wird und im Zytoplasma als Bauanleitung für die Proteinbiosynthese dient. Neben dem Aufbau von Proteinen, dem Transport verschiedener Stoffe und der Speicherung unterschiedlicher Substanzen hat das Zytoplasma noch eine weitere wichtige Funktion: der Abbau von Metaboliten, die während dem Stoffwechsel anfallen und anderen nicht benötigten Substanzen.

Die Zellmembran beschreibt bei prokaryotischen und eukaryotischen Zellen die Umhüllung des Zellplasmas. Dadurch schützt die Zellmembran die Zelle vor den äußeren Einflüssen. Der Grundaufbau der Zellmembran ist bei allen Zellen gleich. Das Grundgerüst ist eine doppelte Fettschicht (Lipiddoppelschicht). Diese besteht aus verschiedenen Fetten (Lipiden), wie zum Beispiel Phospholipiden und Sphingolipiden. Dabei unterscheiden sich die beiden Fettschichten in ihrer Zusammensetzung an Fetten. Eingelagert in diese Lipiddoppelschicht sind noch verschiedene Proteine. Diese haben verschieden Funktionen. Manche fungieren als Kanäle, um Stoffe in und aus der Zelle transportieren zu können, andere sind Rezeptoren für wiederum unterschiedliche Moleküle. Die Eigenschaft, wie flüssig, beziehungsweise wie beweglich die Zellmembran ist, wird durch das Vorhandensein von Cholesterin beeinflusst.

Die Aufgaben des Zytoplasmas umfassen den Stofftransport sowie den Auf- und Abbau von Proteinen, Enzymen, Signalmolekülen und Metaboliten. Eine weitere wichtige Aufgabe ist die Generierung von Energie innerhalb der Mitochondrien in Form von ATP, die für nahezu alle Prozesse der Zelle benötigt wird.

Im Zytoplasma gibt das Zytoskelett der Zelle ihre Struktur und stellt eine Verbindung zur Zellumgebung außerhalb der angrenzenden Zellmembran her. Zellorganellen im Zytoplasma übernehmen spezialisierte Aufgaben und das flüssige Metier des Zytoplasmas bietet eine optimale Umgebung für viele biochemische Reaktionen, die im Rahmen des Stoffwechsels in einer Zelle ablaufen müssen. Das Zytoplasma wirkt regulierend auf diese Reaktionen, verbindet die verschiedenen Zellbestandteile miteinander und ermöglicht so eine Kommunikation innerhalb der Zelle.

Weitere Informationen zum Zellstoffwechsel finden Sie hier: Zellatmung beim Menschen

Das Zytoplasma besteht neben Wasser zum Großteil aus Proteinen und ist generell farblos. Mittels verschiedener Färbetechniken können die Strukturen inklusive das Zytoplasma gefärbt werden um sie sichtbar zu machen. Die weit verbreitete Hämatoxylin-Eosin-Färbung (HE-Färbung) färbt das Zytoplasma orange, jedoch ist die Farbe abhängig vom Zustand der Zelle: aktive und proliferierende Zellen zum Beispiel haben viel RNA im Zellplasma, das blauviolett angefärbt wird.

Weitere Informationen zu Färbetechniken finden Sie hier: Histologie