Sitoplazma ve Sitosol
Sitoplazma, plazma zarı tarafından çevrelenen, çekirdek dışındaki her şeyi ifade etmektedir; bu, sitosol ile birlikte organelleri, sitoskeletonu ve içinde asılı duran inklüzyonları içermektedir. Sitosol, sitoplazmanın çoğu ara metabolizmanın gerçekleştiği sulu, jel benzeri fazıdır; proteinler ve diğer makromoleküllerle yoğun bir şekilde doludur ve burada gerçekleşen reaksiyonların davranışını şekillendiren kalabalık bir ortam oluşturmaktadır.
Tanım
Sitoplazma, hücrenin plazma zarı içindeki, çekirdek hariç tüm içeriğini ifade etmektedir; sitosol ise onun sulu, çözünür fazıdır, organellerin asılı olduğu ve birçok metabolik reaksiyonun gerçekleştiği ortamdır.
Kapsam
Bu madde, sitoplazmayı sitosolden ayırmakta ve bunların bileşimlerini, makromoleküler kalabalıklaşma (macromolecular crowding) gibi fiziksel özelliklerini ve barındırdıkları süreçleri tanımlamaktadır. Bu, hücre biyolojisinde bir referans ve eğitim konusudur. Bireysel organellerin ve sitoskeletonun ayrıntılı ele alınışı ilgili maddelerde yer almakta olup, herhangi bir klinik rehberlik sağlanmamaktadır.
Temel sorular
- Sitoplazma ile sitosol arasındaki fark nedir?
- Sitosolde ne çözünmüş veya asılı haldedir?
- Sitosolün yoğun, kalabalık yapısı biyokimyayı nasıl etkiler?
- Hangi hücresel süreçler sitosolde, hangileri organellerde gerçekleşir?
Anahtar kavramlar
- Sitoplazma ve sitosol karşılaştırması
- Sulu bir faz olarak sitosol
- Makromoleküler kalabalıklaşma (macromolecular crowding)
- Sitoplazmik inklüzyonlar (örn. glikojen, lipid damlacıkları)
- Sitosolde ara metabolizma
- Sitoplazmanın difüzyonu ve viskozitesi
- Biyomoleküler yoğunlaşmalar (biomolecular condensates)
Temel kuramlar
- Makromoleküler kalabalıklaşma (macromolecular crowding)
- Zhou, Rivas ve Minton, sitosoldeki makromoleküllerin yüksek toplam konsantrasyonunun mevcut hacmin büyük bir kısmını nasıl kapladığını, bunun termodinamik olarak kompakt durumları, birleşme reaksiyonlarını ve seyreltik çözeltiye göre değişen reaksiyon hızlarını nasıl desteklediğini açıklamaktadır.
Mekanizmalar
Sitosol, iyonların, metabolitlerin ve yüksek yoğunlukta protein ve RNA'nın konsantre bir sulu çözeltisidir; bu kalabalıklaşma (crowding), hacmin önemli bir kısmının dışlandığı anlamına gelmektedir, bu da termodinamik olarak makromoleküler sıkışmayı ve bağlanmayı desteklemekte, seyreltik koşullara kıyasla reaksiyon hızlarını ve denge durumlarını etkilemektedir. Sitoplazma içinde zarla çevrili organeller, sitoskeletal ağ ve glikojen granülleri ile lipid damlacıkları gibi depolama inklüzyonları (inclusions) asılı bulunmaktadır. Glikoliz dahil olmak üzere birçok temel metabolik yol sitosolde gerçekleşmekte olup, zarsız biyomoleküler yoğunlaşmalar (membraneless biomolecular condensates) faz ayrımı yoluyla belirli reaksiyonları sınırlayıcı bir zar olmaksızın organize etmek üzere oluşabilmektedir.
Klinik önem
Sitoplazma, hücre metabolizmasının çoğunun ve doku kesitlerinde görülen depolama materyallerinin bulunduğu yerdir, bu nedenle bileşimi histoloji ve patoloji açısından önem taşımaktadır. Bu madde, referans ve eğitim amacıyla normal sitoplazmik biyolojiyi tanımlamakta olup, tanı veya tedavi rehberliği sunmamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Buradaki açıklama, makromoleküler kalabalıklaşma (macromolecular crowding) üzerine yapılan biyofiziksel derlemelere ve standart hücre biyolojisi ders kitaplarına dayanmaktadır; klinik rehberlik içeriğinden ziyade tanımlayıcı temel bilim niteliğindedir.
Tarihçe
On dokuzuncu yüzyıl mikroskopistleri, hücrenin protoplazmasını çekirdekten ayırmış ve çekirdek dışı içeriği adlandırmak için sitoplazma terimi kullanıma sunulmuştur. Biyokimya metabolik yolları lokalize ettikçe ve elektron mikroskobu organelleri çözümledikçe, çözünür fraksiyon sitosol olarak adlandırılmaya başlanmıştır. Zhou ve meslektaşları tarafından gözden geçirilen daha sonraki biyofiziksel çalışmalar, bu fraksiyonun seyreltik bir çözeltiden çok uzak olduğunu ve makromoleküler kalabalıklaşmanın (macromolecular crowding) hücresel biyokimyayı güçlü bir şekilde koşullandırdığını kabul etmiştir; son çalışmalar ise sitoplazmik organizasyonun bir modu olarak zarsız yoğunlaşmaları (membraneless condensates) eklemiştir.
Öne çıkan isimler
- Allen P. Minton
- Huan-Xiang Zhou
- Germán Rivas
İlgili konular
Temel eserler
- zhou-2008
- alberts-2015
Sıkça sorulan sorular
- Sitoplazma ve sitosol aynı şey midir?
- Hayır. Sitoplazma, plazma zarının içindeki, çekirdek hariç her şeyi, yani organelleri ve sitoskeletonu içermektedir; sitosol ise sadece çevresindeki çözünür sulu fazdır, sitoplazmanın bir bileşenidir.
- Sitosoldeki kalabalıklaşma neden önemlidir?
- Makromoleküller hacmin büyük bir kısmını kapladığı için, moleküllerin etkin konsantrasyonları ve davranışları seyreltik çözeltiden farklılık göstermekte, kompakt protein konformasyonlarını ve bağlanma etkileşimlerini desteklemekte, bu da reaksiyonların hücrede nasıl ilerlediğini etkilemektedir.