Was ist das Cytosol?
Das Cytosol ist der flüssige Teil der Zelle, der sich außerhalb des Zellkerns befindet, und die Strukturen, die mit Membranen bedeckt sind, die als Organellen bekannt sind. Es ist ein Gel, in dem der größte Teil des Zellstoffwechsels stattfindet. Etwa 70% des Volumens einer tierischen Zelle besteht aus dem Cytosol, daher wird es auch als intrazelluläre Flüssigkeit bezeichnet .
Die intrazelluläre Flüssigkeit war ursprünglich als Protoplasma bekannt, bevor viel über den Inhalt von Zellen bekannt war. Das Zytoplasma ist eine spezifischere Bezeichnung für den Inhalt einer Zelle innerhalb der Zellmembran, ausgenommen des Zellkerns. Die cytoplasmatische Matrix ist ein anderer Begriff für das Cytosol.
Ein Großteil dieser zellulären Matrix besteht aus Wasser, aber es sind viele Dinge darin gelöst. Es gibt Ionen, kleine organische Moleküle und größere Moleküle wie wasserlösliche Proteine. Die Filamente, aus denen sich das Zytoskelett zusammensetzt, befinden sich ebenfalls in der zytoplasmatischen Matrix.
Die Konzentration der Ionen im Cytosol kann sich stark von der außerhalb der Zelle unterscheiden. Dies kann physiologische Auswirkungen auf den Organismus haben. Beispielsweise ist die Konzentration an positiven Kaliumionen viel höher, während die negative Natriumionenkonzentration viel niedriger ist. Die Zelle pumpt negative Natrium- und Chloridionen aus der Zelle, um zu verhindern, dass sie übermäßig viel Wasser aufnehmen.
Das Cytosol enthält sehr wenig Kalzium. Calcium ist ein üblicher sekundärer Botenstoff, der Signale von außerhalb der Zelle an intrazelluläre Ziele weiterleitet, die selbst Signale an Moleküle weiterleiten, um Reaktionen auszulösen oder zu beenden. Die Bindung eines Hormons an einen Zellmembranrezeptor ist eine Möglichkeit, die Kalziumsignalisierung zu aktivieren.
Ein wichtiger Zellstoffwechsel findet innerhalb der Zellmembranen in Organellen wie den Mitochondrien oder dem endoplasmatischen Retikulum (ER) statt. Studien mit Hefen zeigen jedoch, dass der größte Teil des Zellstoffwechsels im Cytosol stattfindet. Darin werden kleine Moleküle abgebaut oder synthetisiert, um die Bausteine für größere Moleküle bereitzustellen, die als Makromoleküle bekannt sind . Ein Protein ist ein Beispiel für ein Makromolekül, und die Proteinsynthese findet in der zytoplasmatischen Matrix statt.
Es scheint, dass die Konzentration der Moleküle im Cytosol sehr hoch ist, was zu einem Phänomen führt, das als makromolekulares Crowding bekannt ist. Dies bedeutet, dass ein einzelnes Molekül weniger Raum hat, um seine Reaktion auszuführen, wodurch die relative Konzentration anderer Moleküle erhöht wird. Schätzungen der Proteinbindungsraten und der chemischen Reaktionen, die in experimentellen biochemischen Assays durchgeführt werden, treffen möglicherweise aufgrund dieses Verdichtungseffekts nicht auf das zu, was tatsächlich in einer Zelle geschieht.
In der zytoplasmatischen Matrix befinden sich einige große Komplexe. Zum Beispiel gibt es Proteasome . Dies sind große Ansammlungen von Proteinkomplexen, die die im Cytosol enthaltenen Proteine abbauen. Auch andere Proteine mit ähnlichen Funktionen verbinden sich zu Komplexen, so dass sie ihr Produkt direkt von einem Enzym zum nächsten weitergeben können. Dies macht die Gesamtreaktion effizienter und wird als Channeling bezeichnet .