citosol

citosol è la parte liquida del contenuto di una cellula umana e quindi parte del citoplasma. Il citosol è costituito per circa l'80% da acqua, la restante parte è suddivisa in proteine, lipidi, nucleotidi, zuccheri e ioni. Servono importanti processi metabolici che avvengono nel citosol da acquoso a viscoso.

Cos'è il citosol?

Il componente da liquido a gel di tutte le cellule eucariotiche è chiamato citosol ed è quindi parte del citoplasma, il contenuto totale delle cellule. Il citosol ha un contenuto di acqua di circa l'80% con un gran numero di diverse sostanze disciolte come proteine, minerali, cationi, anioni, zuccheri, enzimi, vitamine, ormoni e molte altre molecole e composti necessari per i processi metabolici intermedi.

Altre sostanze, anch'esse necessarie per il metabolismo intermedio ma non solubili in acqua, si trovano in organelli o vescicole speciali, in minuscole vescicole circondate da una membrana. I vacuoli formano compartimenti simili alle vescicole ma molto più grandi. Svolgono un ruolo importante nella fagocitosi, nell'inclusione di sostanze estranee o organismi estranei e nell'inclusione temporanea di secrezioni. Il citosol è attraversato da una rete densa e in continua evoluzione, il citoscheletro. Consiste di filamenti di actina, filamenti intermedi e microtubuli.

Il citoscheletro viene utilizzato per la stabilizzazione meccanica interna ed esterna della cellula, ma interagisce anche con il citosol. Molti processi metabolici nel citosol, come la sintesi e la scomposizione degli amminoacidi, la formazione di polipeptidi come precursori della produzione di proteine, processi glicolitici e molto altro, funzionano solo in collaborazione di alcuni componenti del citoscheletro con il citosol e in scambio con gli organelli e le vescicole racchiusi.

Funzione, effetto e compiti

Un gran numero di processi metabolici controllati enzimaticamente corrono in parallelo nel citosol, alcuni dei quali sono incompatibili tra loro. L'evoluzione degli organismi multicellulari (eucarioti) ha quindi creato la possibilità di delimitare minuscole aree all'interno del citosol utilizzando membrane, i cosiddetti compartimenti cellulari.

Attraverso la formazione di organelli separati, vescicole, vacuoli e altri compartimenti cellulari, enzimi degradanti e rigeneranti nella stessa cellula possono essere coinvolti in processi metabolici opposti in parallelo. Una delle funzioni principali del citosol è quella di scambiare sostanze in collaborazione con parti del citoscheletro e dei compartimenti, ovvero rilasciare le sostanze richieste e assorbire altre sostanze che non sono o non sono più necessarie per riciclarle o inviarle allo smaltimento. Un altro compito importante del citosol è, in collaborazione con il citoscheletro, in particolare con i microtubuli, prendere il controllo e organizzare i trasporti all'interno della cellula.

Per far fronte ai vari compiti di trasporto, il citosol può cambiare molto rapidamente la sua viscosità da acquosa a gelatinosa e viceversa. La moltitudine di conversioni biochimiche controllate cataliticamente da enzimi, vitamine e ormoni include anche processi di ossidazione e riduzione, le cosiddette reazioni redox, che non avvengono solo nei mitocondri. I mitocondri sono organelli cellulari con il proprio RNA che svolgono un ruolo importante attraverso la cosiddetta catena respiratoria, in cui, tra le altre cose, si verificano reazioni redox tra adenosina trifosfato (ATP) e adenosina difosfato (ADP). Le cellule che sono molto affamate di energia a causa dei loro compiti possono contenere diverse migliaia di mitocondri.

Il citosol non solo contiene le molecole e i composti necessari per consentire i corrispondenti processi di sintesi o degradazione, ma parte dei processi di traduzione genetica avviene anche all'interno del citosol. I cosiddetti RNA messaggeri, copie delle sequenze di acidi nucleici complementari dell'RNA, vengono convertiti nel citosol nella sintesi di precursori di proteine ​​(peptidi e polipeptidi), cioè in una corrispondente sequenza di amminoacidi.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Il citosol, la parte liquida del citoplasma, si forma già durante la divisione cellulare. La sua composizione è controllata ormonalmente ed enzimaticamente tramite lo scambio intercellulare ed extracellulare di sostanze. Il citosol ha una composizione diversa a seconda del tipo di cellula e della situazione e, come già accennato, può variare di viscosità in rapida successione da liquido a gelatinoso e viceversa.

I composti idrofobici richiesti dalla cellula che non possono essere sciolti nel citosol acquoso vengono immagazzinati in vescicole mobili o vacuoli e trasportati nel luogo in cui sono necessari. C'è anche uno scambio di sostanze con il nucleo cellulare, che è separato dal citosol da una doppia membrana, che normalmente avviene attraverso i pori nucleari della membrana cellulare. Non è possibile fornire valori o parametri ottimali del citosol a causa della diversa composizione a seconda del tipo di cellula e della situazione.

Malattie e disturbi

L'abbondanza di compiti e funzioni che i componenti del citoplasma - incluso il citosol - svolgono, suggerisce che i processi metabolici possono essere interrotti o completamente disattivati ​​a causa degli effetti di tossine o malattie, con conseguenze da lievi a gravi per l'intero organismo.

In particolare, lo scambio di sostanze tra i mitocondri e il citosol può essere disturbato. Sono note molte cause diverse di malattie mitocondriali, alcune delle quali possono anche essere genetiche. Di solito l'apporto energetico delle cellule è insufficiente, il che porta a sintomi come debolezza muscolare e stati generali di esaurimento. Se ci sono sintomi da carenza o sindromi da carenza, di solito non è un metabolismo disturbato nel citosol che è la causa del problema, ma un apporto inadeguato.

Una malattia genetica ben nota, anche se rara, è la miopatia di Brody. Il difetto genetico porta ad una ridotta attività di una Ca2 + -ATPasi nei muscoli scheletrici, cosicché c'è un accumulo di ioni Ca2 + nel citosol. Ciò significa che i muscoli scheletrici possono rilassarsi solo dopo una contrazione con un ritardo.