Κυτοσόλη

Κυτοσόλη είναι το υγρό μέρος του περιεχομένου ενός ανθρώπινου κυττάρου και επομένως μέρος του κυτταροπλάσματος. Το κυτοσόλιο αποτελείται από περίπου 80% νερό, το υπόλοιπο τμήμα χωρίζεται σε πρωτεΐνες, λιπίδια, νουκλεοτίδια, σάκχαρα και ιόντα. Εξυπηρετούν σημαντικές μεταβολικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο υδατικό έως ιξώδες κυτοσόλιο.

Τι είναι το κυτοσόλιο;

Το υγρό ως γέλη συστατικό όλων των ευκαρυωτικών κυττάρων ονομάζεται κυτοσόλιο και έτσι είναι μέρος του κυτταροπλάσματος, το συνολικό περιεχόμενο των κυττάρων. Η κυτοσόλη έχει περίπου 80% περιεκτικότητα σε νερό με μεγάλο αριθμό διαφορετικών διαλυμένων ουσιών όπως πρωτεΐνες, μέταλλα, κατιόντα, ανιόντα, σάκχαρα, ένζυμα, βιταμίνες, ορμόνες και πολλά άλλα μόρια και ενώσεις που απαιτούνται για ενδιάμεσες μεταβολικές διεργασίες.

Άλλες ουσίες, που απαιτούνται επίσης για τον ενδιάμεσο μεταβολισμό αλλά δεν είναι διαλυτές στο νερό, βρίσκονται σε οργανίδια ή ειδικά κυστίδια, σε μικροσκοπικά κυστίδια που περιβάλλονται από μεμβράνη. Τα κενά σχηματίζουν διαμερίσματα παρόμοια με τα κυστίδια αλλά πολύ μεγαλύτερα. Παίζουν σημαντικό ρόλο στην φαγοκυττάρωση, την ένταξη ξένων ουσιών ή ξένων οργανισμών και την προσωρινή συμπερίληψη εκκρίσεων. Το κυτοσόλιο διασχίζεται από ένα πυκνό και συνεχώς μεταβαλλόμενο δίκτυο, τον κυτταροσκελετό. Αποτελείται από νήματα ακτίνης, ενδιάμεσα νήματα και μικροσωληνίσκους.

Ο κυτταροσκελετός χρησιμοποιείται για τη μηχανική εσωτερική και εξωτερική σταθεροποίηση του κυττάρου, αλλά επίσης αλληλεπιδρά με το κυτοσόλιο. Πολλές μεταβολικές διεργασίες στο κυτοσόλιο, όπως η σύνθεση και η διάσπαση των αμινοξέων, ο σχηματισμός πολυπεπτιδίων ως πρόδρομος στην παραγωγή πρωτεϊνών, γλυκολυτικών διεργασιών και πολλά άλλα, λειτουργούν μόνο σε συνεργασία ορισμένων συστατικών του κυτταροσκελετού με το κυτοσόλιο και σε αντάλλαγμα με τα εγκλεισμένα οργανίδια και κυστίδια.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Ένας μεγάλος αριθμός ενζυματικά ελεγχόμενων μεταβολικών διεργασιών εκτελείται παράλληλα στο κυτοσόλιο, μερικές από τις οποίες είναι ασυμβίβαστες μεταξύ τους. Η εξέλιξη των πολυκυτταρικών οργανισμών (ευκαρυωτικά) δημιούργησε επομένως τη δυνατότητα οριοθέτησης μικροσκοπικών περιοχών εντός του κυτοσολίου χρησιμοποιώντας μεμβράνες, τα λεγόμενα διαμερίσματα κυττάρων.

Μέσω του σχηματισμού διαχωρισμένων οργανικών, κυστιδίων, κενοτόπων και άλλων κυτταρικών διαμερισμάτων, τα αποικοδομητικά και αναγεννητικά ένζυμα στο ίδιο κύτταρο μπορούν να εμπλακούν σε αντίθετες μεταβολικές διαδικασίες παράλληλα. Μία από τις κύριες λειτουργίες του κυτοσολίου είναι η ανταλλαγή ουσιών σε συνεργασία με μέρη του κυτταροσκελετού και των διαμερισμάτων, δηλαδή η απελευθέρωση απαιτούμενων ουσιών και η απορρόφηση άλλων ουσιών που δεν απαιτούνται ή δεν απαιτούνται πλέον προκειμένου να ανακυκλωθούν ή να προωθηθούν για απόρριψη. Ένα άλλο σημαντικό καθήκον της κυτοσόλης είναι, σε συνεργασία με τον κυτταροσκελετό, ειδικά με τους μικροσωληνίσκους, να αναλάβει και να οργανώσει μεταφορά εντός του κυττάρου.

Προκειμένου να αντιμετωπίσει τις διάφορες εργασίες μεταφοράς, το κυτοσόλιο μπορεί να αλλάξει το ιξώδες του πολύ γρήγορα από υδατικό σε πήκτωμα και αντίστροφα. Το πλήθος των βιοχημικών μετατροπών που ελέγχονται καταλυτικά από ένζυμα, βιταμίνες και ορμόνες περιλαμβάνουν επίσης διαδικασίες οξείδωσης και αναγωγής, τις λεγόμενες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις, οι οποίες δεν συμβαίνουν μόνο στα μιτοχόνδρια. Τα μιτοχόνδρια είναι κυτταρικά οργανίδια με το δικό τους RNA που παίζουν σημαντικό ρόλο μέσω της λεγόμενης αναπνευστικής αλυσίδας, στην οποία, μεταξύ άλλων, αντιδράσεις οξειδοαναγωγής μεταξύ τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) και διφωσφορικής αδενοσίνης (ADP). Τα κύτταρα που είναι πολύ πεινασμένα για ενέργεια λόγω των καθηκόντων τους μπορούν να περιέχουν αρκετές χιλιάδες μιτοχόνδρια.

Το κυτοσόλιο όχι μόνο διατηρεί τα μόρια και τις ενώσεις που απαιτούνται για να επιτρέψει την αντίστοιχη διαδικασία σύνθεσης ή αποδόμησης, αλλά μέρος των διαδικασιών γενετικής μετάφρασης λαμβάνει χώρα επίσης μέσα στο κυτοσόλιο. Το λεγόμενο RNA messenger, αντίγραφα των συμπληρωματικών αλληλουχιών νουκλεϊκών οξέων του RNA, μετατρέπονται στο κυτοσόλιο στη σύνθεση των προδρόμων πρωτεϊνών (πεπτίδια και πολυπεπτίδια), δηλαδή σε μια αντίστοιχη αλληλουχία αμινοξέων.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Η κυτοσόλη, το υγρό μέρος του κυτταροπλάσματος, έχει ήδη σχηματιστεί κατά την κυτταρική διαίρεση. Η σύνθεσή του ελέγχεται ορμονικά και ενζυματικά μέσω διακυτταρικής και εξωκυτταρικής ανταλλαγής ουσιών. Το κυτοσόλιο έχει διαφορετική σύνθεση ανάλογα με τον τύπο των κυττάρων και την κατάσταση και, όπως ήδη αναφέρθηκε, μπορεί να ποικίλει στο ιξώδες σε ταχεία διαδοχή από υγρό σε μορφή γέλης και αντίστροφα.

Οι υδρόφοβες ενώσεις που απαιτούνται από το κύτταρο που δεν μπορούν να διαλυθούν στο υδατικό κυτοσόλιο αποθηκεύονται σε κινητά κυστίδια ή κενοτόπια και μεταφέρονται στον τόπο όπου χρειάζεται. Υπάρχει επίσης μια ανταλλαγή ουσιών με τον κυτταρικό πυρήνα, ο οποίος διαχωρίζεται από το κυτοσόλιο με μια διπλή μεμβράνη, η οποία λαμβάνει χώρα συνήθως μέσω των πυρηνικών πόρων στην κυτταρική μεμβράνη. Οι βέλτιστες τιμές ή παράμετροι του κυτοσολίου δεν μπορούν να δοθούν λόγω της διαφορετικής σύνθεσης ανάλογα με τον τύπο και την κατάσταση του κυττάρου.

Ασθένειες & Διαταραχές

Η αφθονία των καθηκόντων και των λειτουργιών που εκπληρώνουν τα συστατικά του κυτταροπλάσματος - συμπεριλαμβανομένου του κυτοσολίου - υποδηλώνει ότι οι μεταβολικές διεργασίες μπορούν να διαταραχθούν ή να απενεργοποιηθούν εντελώς μέσω των επιπτώσεων των τοξινών ή των ασθενειών, με ελαφρές έως σοβαρές συνέπειες για ολόκληρο τον οργανισμό.

Ειδικότερα, μπορεί να διαταραχθεί η ανταλλαγή ουσιών μεταξύ των μιτοχονδρίων και του κυτοσολίου. Είναι γνωστές πολλές διαφορετικές αιτίες μιτοχονδριακών παθήσεων, μερικές από τις οποίες μπορεί επίσης να είναι γενετικές. Συνήθως η παροχή ενέργειας των κυττάρων είναι ανεπαρκής, γεγονός που οδηγεί σε συμπτώματα όπως μυϊκή αδυναμία και γενικές καταστάσεις εξάντλησης. Εάν υπάρχουν συμπτώματα ανεπάρκειας ή σύνδρομα ανεπάρκειας, συνήθως δεν είναι ο διαταραγμένος μεταβολισμός στο κυτοσόλιο που είναι η αιτία του προβλήματος, αλλά η ανεπαρκής παροχή.

Μια γνωστή, αν και σπάνια, γενετική ασθένεια είναι η μυοπάθεια του Brody. Το γενετικό ελάττωμα οδηγεί σε μειωμένη δραστηριότητα μιας Ca2 + -ATPase στους σκελετικούς μύες, έτσι ώστε να υπάρχει συσσώρευση ιόντων Ca2 + στο κυτοσόλιο. Αυτό σημαίνει ότι οι σκελετικοί μύες μπορούν να χαλαρώσουν μόνο μετά από συστολή με καθυστέρηση.