Tsütosool: raku sisemine vedelik — koostis ja erinevus tsütoplasmast

Tsütosool — raku sisemine vedelik: koostis, pH, valgud ja erinevused tsütoplasmast. Selge ülevaade tsütosooli rollist raku ainevahetuses ja funktsioonidest.

Tsütosool (vrd. tsütoplasma, mis hõlmab ka organelle) on raku sisemine vedelik ja osa raku ainevahetusest toimub siin. Tsütosool on mitmes mõttes raku „vedel keskkond“ — selles saavad toimuma keemilised reaktsioonid, liiguvad makromolekulid ning paiknevad raku struktuurid ja liikumisega seotud komponendid.

Koostis ja omadused

Tsütosool koosneb peamiselt veest, lahustunud ioonidest, väikestest molekulidest ja suurtest vees lahustuvatest molekulidest (nt valk). Peamised koostisosad ja omadused on:

• Vesi: moodustab suure osa ruumala ja on lahustunud aineid kandva faasi peamine komponent.
• Valgud: Valgud (enzüümid, strukturaalsed valgud, retseptorid jm) võivad tsütosoolis moodustada nii lahustuvaid komplekse kui ka ajutisi „molekulaarseid masinad“; nende osakaal tsütosoolis on ligikaudu 20–30% kuivainest.
• Ioonid ja madalmolekulaarsed ained: tsütosool sisaldab peamiselt K+, väiksemas koguses Na+, Cl−, Mg2+ ja väga madalat vaba Ca2+ kontsentratsiooni (vaba Ca2+ tavaliselt ~10−7 M), samuti nukleotiide, suhkrud ja metaboliidid.
• Makulaarne tihedus ja viskoossus: tsütosool ei ole lihtsalt „lahus“ — suurte molekulide rohkus tekitab makromolekulaarsed kokkusuru (macromolecular crowding) ja mõjutab reaktsioonikiiruseid ning difusiooni.

Tsütosooli funktsioonid

Tsütosool on aktiivne keemiliste protsesside keskkond. Näiteks:

• Valgud mängivad olulist rolli signaaliülekande radadel ja glükolüüsis, samuti paljudes teistes metaboolsetes radades.
• Siin toimub enamik raku kiiremaid ainevahetusreaktsioone, sealhulgas glükolüüs ja mitmesugused biosünteesid.
• Tsütosoolis asuvad ka ribosoomid (vabal kujul või ER külgnevuses), kus toimub valgusüntees ning mõningad valgud volditakse ja vajadusel juhitakse šaperoonide abil.
• Tsütosool osaleb raku mehaanilises toetuses läbi koosseisude nagu tsütoskeleton (mikrofilamendid, mikrotorud jm), mis annab vormi, võimaldab liikumist ja organellide paiknemist.
• Tsütosool võimaldab info jaotust: signaalmolekulid liiguvad, moodustuvad ajutised kompleksid ja lokaalset reageerimist soodustavad faaside eraldumised (phase separation).

Erinevus tsütoplasmast

Tihti segatakse termineid: tsütosool on see vedelik ja selles leiduvad lahustunud komponendid ning tsütoskeletaalne võrk, samas kui tsütoplasma hõlmab tsütosooli pluss kõik raku sees paiknevad organelle (nt mitokondrid, endoplasmaatiline retiikulum, Golgi kompleks jms). Seega on tsütosool tsütoplasma osa, mitte kogu sisu.

Uurimisviisid ja tekstuuri kirjeldus

Tsütosooli tekstuuri kirjeldamine kui granulaarset võib olla tingitud asjaolust, et tekstuuri uurimiseks tuleb kasutada elektronmikroskoopi, mis nõuab enne uuringut dehüdratatsiooni. Selline ettevalmistus võib tekitada artefakte. Tänapäevased meetodid — elusraku fluorestsentsmikroskoopia (GFP-sildistus), FRAP, üksiktelesa jälgimine ja krüoelektronmikroskoopia — võimaldavad uurida tsütosooli dünaamikat ja korraldust säilitades paremini toestadoodud olekut.

Erinevused prokarüootides ja eukarüootides

Prokarüootide (nt bakterite) puhul ei ole eraldi membraaniga organelle, seega paiknevad metaboolsed rajad ja geneetiline materjal otse tsütosoolis (nukleoid, ribosoomid). Eukarüootides on paljud protsessid ja organellid jagatud membraansetesse kompartimentidesse, kuid tsütosool jääb endiselt võtmerolliga metaboolsete reaktsioonide ja rakustruktuuri seisukohalt.

Funktsionaalne ja kliiniline tähtsus

Tsütosooli koostise tasakaal on eluliselt tähtis: ioonide ja osmolaalsuse muutused mõjutavad raku mahtu ja funktsiooni, ning tsütosoolsete ensüümide muutused võivad viia metaboolsete häireteni. Mitmed toksiinid ja patoloogilised protsessid (nt valkude valet voldumine) toimivad tsütosooli mõjutades ja võivad põhjustada raku kahjustusi.

Kokkuvõtteks: tsütosool on raku tegevuste jaoks elutähtis, dünaamiline ja kompleksne vedelikune keskkond — see pakub reaktsioonide areeni, toetab raku arhitektuuri ning osaleb signaalide ja ainete liikumises rakkude sees.

Küsimused ja vastused

K: Mis on tsütosool?

K: Millist rolli mängivad tsütosoolis olevad valgud?

K: Millest koosneb tsütosool enamasti?

K: Milline on inimese normaalne tsütosooli pH?

K: Milline on rakuvälise vedeliku pH?

K: Miks kirjeldatakse tsütosooli tekstuuri kui granulaarset?

K: Kui suur osa tsütosoolist on valk?

Otsing