ציטוזול

ציטוזול הוא החלק הנוזלי מתכולת התא האנושי ובכך חלק מהציטופלזמה. הציטוזול מורכב מכ- 80% מים, החלק שנותר מחולק לחלבונים, ליפידים, נוקלאוטידים, סוכרים ויונים. הם משרתים תהליכים מטבוליים חשובים המתרחשים בציטוזול מימי עד צמיג.

מה זה ציטוזול?

המרכיב הנוזל עד לג'ל מכל התאים האוקריוטים נקרא ציטוזול ולכן הוא חלק מהציטופלזמה, התוכן הכולל של התאים. ציטוזול מכיל כ- 80 אחוז מים עם כמות גדולה של חומרים מומסים שונים כמו חלבונים, מינרלים, קטיונים, אניונים, סוכרים, אנזימים, ויטמינים, הורמונים ומולקולות ותרכובות רבות אחרות הנדרשות לתהליכים מטבוליים ביניים.

חומרים אחרים, הנדרשים גם למטבוליזם הביניים אך אינם מסיסים במים, נמצאים באברונים או בשלפוחיות מיוחדות, בשלפוחיות זעירות המוקפות קרום. הוווואולים יוצרים תאים הדומים לשלפוחית ​​אך גדולים בהרבה. הם ממלאים תפקיד חשוב בפגוציטוזיס, הכללת חומרים זרים או אורגניזמים זרים והכללת זמנית של הפרשות. הציטוזול חוצה רשת צפופה ומשתנה כל הזמן, הציטוס שלד. זה מורכב מחוטי אקטין, חוטי ביניים ומצעיות מיקרו.

שלד הציטוס משמש לייצוב הפנימי והחיצוני המכני של התא, אך הוא גם אינטראקציה עם הציטוזול. תהליכים מטבוליים רבים בציטוזול כמו סינתזה והתפרקות של חומצות אמינו, היווצרות פוליפפטידים כמבשר לייצור חלבונים, תהליכים גליקוליטיים ועוד ועוד, פועלים רק בשיתוף פעולה עם רכיבים מסוימים של הציטוסול עם הציטוזול ובתמורה לאורגנלים ולפיות שלפוחית.

פונקציה, אפקט ומשימות

מספר גדול של תהליכים מטבוליים מבוקרים אנזימטית פועלים במקביל בציטוזול, שחלקם אינם תואמים זה את זה. התפתחותם של אורגניזמים רב-תאיים (איוקריוטות) יצרה אפוא את האפשרות לתחום אזורים זעירים בתוך הציטוזול באמצעות ממברנות, מה שמכונה תאי תאים.

בשל היווצרות אברונים מופרדים, שלפוחיות, ווקולות ותאים תאיים אחרים, אנזימים משפילים ומחדשים באותו התא יכולים להיות מעורבים בתהליכים מטבוליים הפוכים במקביל. אחד מתפקידיו העיקריים של הציטוזול הוא החלפת חומרים בשיתוף עם חלקים מהציטוס שלד והתאים, כלומר לשחרר חומרים נדרשים ולקלוט חומרים אחרים שאינם או שאינם נדרשים עוד על מנת למחזר אותם או להעביר אותם לסילוק. משימה חשובה נוספת של הציטוזול היא, בשיתוף עם הציטוס שלד, במיוחד עם המיקרו-צינורות, להשתלט ולארגן טרנספורטים בתוך התא.

כדי להתמודד עם משימות ההובלה השונות, הציטוזול יכול לשנות את צמיגותו במהירות רבה מימית לדמויית ג'ל ולהפך. ריבוי ההמרות הביוכימיות הנשלטות באופן קטליטי על ידי אנזימים, ויטמינים והורמונים כוללים גם תהליכי חמצון והפחתה, מה שנקרא תגובות רדוקס, שלא מתרחשות רק במיטוכונדריה. מיטוכונדריה הן אברוני תאים עם RNA משלהם הממלאים תפקיד מרכזי באמצעות מה שמכונה שרשרת הנשימה, שבה, בין היתר, תגובות רדוקס בין אדנוזין טריפוספט (ATP) לבין דיפוספט אדנוזין (ADP). תאים אשר רעבים מאוד לאנרגיה בגלל משימותיהם יכולים להכיל כמה אלפי מיטוכונדריה.

הציטוזול לא רק מכיל את המולקולות והתרכובות הנדרשות כדי לאפשר תהליכי סינתזה או השפלה המתאימים, אלא שחלק מתהליכי התרגום הגנטי מתרחש גם בתוך הציטוזול. מה שמכונה RNA messenger, עותקים של רצפי חומצות הגרעין המשלימים של ה- RNA, מומרים בציטוזול לסינתזה של מבשרי חלבונים (פפטידים ופוליפפטידים), כלומר לרצף מקביל של חומצות אמינו.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

ציטוזול, החלק הנוזלי של הציטופלזמה, נוצר כבר במהלך חלוקת תאים. הרכיבו נשלט בצורה הורמונאלית ואנזימטית באמצעות חילופי חומרים בין-תאיים ותאים. לציטוזול יש הרכב שונה, תלוי בסוג התא ובמצב, וכאמור, יכול להשתנות בצמיגות ברצף מהיר מנוזל לדמויית ג'ל ולהיפך.

תרכובות הידרופוביות הנדרשות על ידי התא שלא ניתן להמיס בציטוזול המימי מאוחסנות ב שלפוחית ​​הניידת או בוווואולות ומועברות למקום בו הן נדרשות. יש גם חילופי חומרים עם גרעין התא, המופרד מהציטוזול על ידי קרום כפול, אשר בדרך כלל מתרחש דרך נקבוביות הגרעין בקרום התא. לא ניתן לתת ערכים או פרמטרים אופטימליים של הציטוזול בגלל ההרכב השונה בהתאם לסוג התא ומצבם.

מחלות והפרעות

שפע המשימות והתפקודים שמרכיבי הציטופלזמה - כולל הציטוזול - ממלאים, מצביע על כך שניתן להפריע או לכבות לחלוטין תהליכים מטבוליים באמצעות השפעות של רעלים או מחלות, עם השלכות קלות עד חמורות על האורגניזם כולו.

בפרט, ניתן להפריע לחילופי חומרים בין המיטוכונדריה לציטוזול. ידועים סיבות רבות ושונות למחלות מיטוכונדריות, שחלקן יכולות להיות גם גנטיות. בדרך כלל אספקת האנרגיה של התאים אינה מספיקה, מה שמוביל לתסמינים כמו חולשת שרירים ומצבים כלליים של תשישות. אם יש תסמיני מחסור או תסמונות מחסור, לרוב לא מדובר בחילוף חומרים מופרע בציטוזול שגורם הבעיה, אלא אספקה ​​לא מספקת.

מחלה גנטית ידועה, גם אם נדירה, היא המיתופתיה של ברודי. הפגם הגנטי מוביל לפעילות מופחתת של Ca2 + -ATPase בשרירי השלד, כך שיש הצטברות של יוני Ca2 + בציטוזול. המשמעות היא ששרירי השלד יכולים להירגע רק לאחר התכווצות באיחור.