Citozolis – kas tai? Funkcijos, sudėtis ir pH ląstelėje

Kas yra citozolis?

Citozolis (plg. citoplazmą, į kurią taip pat įeina organelės) yra vidinis ląstelės skystis, kuriame vyksta dalis ląstelės medžiagų apykaitos. Jis sudaro pagrindinę citoplazmos dalį už organelių membranų ribų ir veikia kaip terpė, kurioje tirpsta jonai, mažos ir didelės molekulės bei dauguma ląstelės fermentų.

Sudėtis

Citozolį daugiausia sudaro vanduo, ištirpę jonai, mažos molekulės ir didelės vandenyje tirpios molekulės (pvz., baltymai). Jame yra apie 20–30 % baltymų pagal masę; dauguma šių baltymų yra fermentai, strukturiniai baltymai ir transporto baltymai.

• Vanduo – pagrindinė terpė, sudaro didžiąją dalį citozolio tūrio.
• Joniai – K+, Na+, Cl–, Mg2+, mažai Ca2+; jonų koncentracijos citozolyje skiriasi nuo ekstraląstelinio skysčio ir yra svarbios membraninėms potencialo ir signalų perdavimo funkcijoms.
• Mažos nepavaldžios molekulės – ATP, gliukozės tarpiniai produktai, amino rūgštys, nukleotidai ir kt.
• Didelės makromolekulės – baltymai, ribosomos (laisvos ribosomos synth., o dalis baltymų sintezės vyksta citozolyje), ARJ, bei įvairūs kompleksai (pvz., proteazomos).
• Phase-separated kondensatai – membranų neturinčios struktūros (pvz., stresinių granulės), kurios susidaro dėl biocheminių sąveikų ir kompartimentalizuoja reakcijas.

Funkcijos

Citozolio funkcijos yra daugialypės. Svarbiausios:

• Metabolizmas: čia vyksta daugelis medžiagų apykaitos kelių, pavyzdžiui, glikolizėje dalyvaujančių fermentų veikla.
• Signalų perdavimas: citozolyje veikiantys baltymai atlieka svarbų vaidmenį signalų perdavimo keliuose, regeneracijoje ir ląstelės atsakuose į išorinius dirgiklius.
• Baltymų sintezė ir skaidymas: daug baltymų sintetinama laisvose ribosomose citozolyje; čia veikia ir proteazomos, skaidančios nereikalingus arba pažeistus baltymus.
• Jonų ir mažų molekulių transportas: citozolis veikia kaip sankaupa ir tarpinė terpė molekulių judėjimui tarp organelių ir membranos.
• Struktūrinė parama: citozolyje esantis citozkeletonas (aktinas, mikrotubulės, tarpiniai filamentai) suteikia formą, padeda judėti ir transportuoti organeles.

pH ir buferinės savybės

Normalus žmogaus citozolio pH yra (maždaug) 7,0 (t. y. neutralus), o ekstraląstelinio skysčio pH yra 7,4. Citozolio pH prižiūrimas įvairių fermentų ir jonų siurbliais (pvz., H+ kanalai, Na+/H+ mainai) ir turi įtakos fermentų aktyvumui, baltymų struktūrai bei jonų balansui. Ląstelėse gali būti vietinių pH skirtumų, ypač greitų metabolinių reakcijų arba signalo metu.

Fizinės ir mikroskopinės savybės

Citozolio tekstūra apibūdinama kaip granuliuota, nes norint ištirti tekstūrą, reikia naudoti elektroninį mikroskopą, kuris prieš tyrimą turi būti dehidratuotas. Dehidratacija ir paruošimo metodai sukelia artefaktus, todėl „granoliuotumas“ dalinai yra preparatavimo pasekmė. Gyvoje ląstelėje citozolis elgiasi kaip tanki, klampi terpė su vadinamuoju „molekuliniu prisotumu“ (molecular crowding), kas keičia difuziją ir reaktyvius greičius.

Reakcijų greičiai citozolyje priklauso nuo klampumo, dalelių tankumo ir vietinių kompartimentų. Šiuos procesus tiriant naudojami fluorescenciniai žymekliai, FRAP (fluorescencijos atkūrimo po fotoblekavimo), NMR ir kitokios gyvosios ląstelės technikos.

Specialūs reiškiniai ir klinikinė reikšmė

Citozolio pusiausvyros sutrikimai gali prisidėti prie ligų: netinkama jonų homeostazė, baltymų agregacija (neurodegeneracinėse ligose), sutrikusi signalizacija ar metabolizmas — visa tai gali turėti patologinių pasekmių. Taip pat daugelis vaistų ir toksinų veikia citozolį, moduliuodami fermentų veiklą, jonų koncentracijas arba baltymų sintezę.

Santrauka

Citozolis yra gyvybiškai svarbi ląstelės terpė, kurioje vyksta daug biocheminių procesų — nuo glikolizės ir baltymų sintezės iki signalų perdavimo ir jonų reguliacijos. Jis susideda daugiausia iš vandens, jonų, mažų molekulių ir didelių baltymų (apie 20–30 % baltymų), turi neutralų pH (~7,0) ir sudėtingas fizines savybes, kurias lemia molekulinis prisotumas ir citozkeletonas.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra citozolis?

K: Kokį vaidmenį atlieka citozolyje esantys baltymai?

K: Iš ko dažniausiai sudarytas citozolis?

K: Koks yra normalus žmogaus citozolio pH?

K: Koks yra tarpląstelinio skysčio pH?

K: Kodėl citozolio tekstūra apibūdinama kaip grūdėta?

K: Kokią citozolio dalį sudaro baltymai?

Paieška pagal raidę