Sytosoli: solun sisäinen neste, koostumus ja merkitys
Sytosoli (vrt. sytoplasma, joka sisältää myös organellit) on solun sisäinen neste, ja osa solun aineenvaihdunnasta tapahtuu siellä.
Sytosolissa olevilla proteiineilla on tärkeä rooli signaalinsiirtoreiteissä ja glykolyysissä.
Sytosoli koostuu enimmäkseen vedestä, liuenneista ioneista, pienistä molekyyleistä ja suurista vesiliukoisista molekyyleistä (kuten proteiinista). Se sisältää noin 20-30 % proteiinia.
Ihmisen normaali sytosolinen pH on (suurin piirtein) 7,0 (eli neutraali), kun taas solunulkoisen nesteen pH on 7,4.
Se, että sytosolin koostumusta kuvataan rakeiseksi, johtuu siitä, että koostumuksen tutkimiseksi on käytettävä elektronimikroskooppia, joka edellyttää kuivausprosessia ennen tutkimusta.
Koostumus tarkemmin
Sytosoli on monimutkainen seos, jossa liukenee suurin osa solun vesipohjaisista aineista. Sen pääpiirteitä ovat:
- Vesi: sytosolin suurin komponentti, usein ~70 % solun tilavuudesta (arvio riippuu solutyypistä).
- Proteiinit ja muut makromolekyylit: proteiinit muodostavat merkittävän osan sytosolin kuiva-aineesta (noin 20–30 % kokonaismassasta). Myös RNA ja vapaana olevat ribosomit löytyvät usein sytosolista.
- Ioni- ja pieniä molekyylejä: K+ on tyypillisesti korkeamman pitoisuuden solunsisällä kuin Na+, ja Ca2+-pitoisuus lepopitoisuudessa on erittäin matala (n. 100 nM), vaikka se voi paikallisesti nousta signaloinnin aikana. ATP, ADP, glukoosi- ja muut metabolitit ovat mM-luokkaa.
- Entsyymit ja metaboliset reitit: monet solun reaktiot (esim. glykolyysi) tapahtuvat sytosolissa.
- Solun tukirakenne: osa mikrotubuluksista ja aktiinifilamenteista kulkee ja toimii sytosolissa, vaikka niitä pidetään usein erillisenä rakenteena.
Toiminnot
Sytosolin tehtävät ovat moninaiset ja elintärkeät solun toiminnalle:
- Aineenvaihdunta: glykolyysi ja monet muut välittömät metaboliset reitit tapahtuvat sytosolissa.
- Signaalinsiirto: sytosolin proteiinit välittävät ja vahvistavat soluun tulevia signaaleja sekä ohjaavat reaktioita oikeaan aikaan ja paikkaan.
- Proteiinisynteesi: vapaat ribosomit sytosolissa rakentavat soluissa pysyviä sytosolisia proteiineja; osa proteiineista syntyy ER:llä kiinnitetyillä ribosomeilla.
- Molekyylien liikenne ja diffuusio: pienet molekyylit voivat diffundoitua suhteellisen vapaasti, mutta makromolekyylien liikkuvuutta rajoittaa molekyyliköyhyys ja vuorovaikutukset muiden komponenttien kanssa.
- Ioni- ja pH-bufferointi: sytosoli ylläpitää ionitasapainoa ja puskuroi pH:ta, mikä on välttämätöntä entsyymien toiminnalle.
- Membraneless-organellet: sytosolissa voi muodostua nestemäisiä faasierottumia (esim. stressigranulat, P-bodies), jotka organisoivat biomolekyylejä ilman kalvoa.
Tutkimus, rakenne ja erityispiirteet
Sytosolin tutkiminen elävissä soluissa on kehittynyt: elektronimikroskopiassa näytteenkuivaus ja fiksointi voivat aiheuttaa rakenteiden "rakeisen" kuvan, kun taas eläväsolutekniikat (fluoresenssimikroskopia, FRAP, NMR, proteomiikka, metabolomiikka) antavat tietoa dynamiikasta ja pitoisuuksista ilman kuivausartefakteja.
Muita huomioitavia piirteitä:
- Molekyylinen ahtaus (macromolecular crowding): korkea proteiinien ja muiden makromolekyylien tiheys vaikuttaa reaktioiden kineettiseen käyttäytymiseen ja voi suosia tiettyjen kompleksi- ja aggregaattien muodostumista.
- Paikalliset ympäristöt: sytosoli ei ole täysin homogeeninen; lähellä kalvoja, organelleja tai kuiturakenteita on mikroympäristöjä, joissa pH, ionipitoisuudet ja proteiinikonentraatiot poikkeavat keskimääräisestä.
- Sairaudet ja homeostaasi: sytosolin koostumuksen muutokset liittyvät moniin sairauksiin — esimerkkeinä proteiinien aggregaatio neurodegeneratiivisissa sairauksissa tai solun hapetusstressin vaikutukset aineenvaihduntaan.
Käytännön huomioita
Tavallisesti sytosolin pH ihmisellä on noin 7,0–7,2, kun taas solunulkoisen nesteen pH on noin 7,4. Nämä arvot voivat vaihdella solutyypin, aineenvaihdunnan ja stressitilanteiden mukaan.
Yhteenvetona: sytosoli on aktiivinen, heterogeeninen ja dynamiikkaa sisältävä ympäristö, jossa suuret määrät biokemiallisia reaktioita ja molekyylien järjestäytymistä tapahtuu ja joka on elintärkeä solun toiminnalle.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on sytosoli?
V: Sytosoli on solun sisäinen neste, jossa solun aineenvaihdunta tapahtuu.
K: Mikä rooli sytosolissa olevilla proteiineilla on?
V: Sytosolissa olevilla proteiineilla on tärkeä rooli signaalinsiirtoreiteissä ja glykolyysissä.
K: Mistä sytosoli koostuu useimmiten?
V: Sytosoli koostuu pääasiassa vedestä, liuenneista ioneista, pienistä molekyyleistä ja suurista vesiliukoisista molekyyleistä (kuten proteiineista).
K: Mikä on ihmisen normaali sytosolin pH?
V: Ihmisen normaali sytosolin pH on noin 7,0 (neutraali).
K: Mikä on solunulkoisen nesteen pH?
V: Solunulkoisen nesteen pH on 7,4.
K: Miksi sytosolin rakennetta kuvataan rakeiseksi?
V: Se, että sytosolin koostumus kuvataan rakeiseksi, johtuu siitä, että koostumuksen tutkiminen edellyttää elektronimikroskoopin käyttöä, mikä edellyttää kuivausprosessia ennen tutkimusta.
Kysymys: Kuinka monta prosenttia sytosolista on proteiinia?
V: Sytosoli sisältää noin 20-30 prosenttia proteiinia.
