Tế bào chất và Bào tương

Tế bào chất là tất cả những gì được bao bọc bởi màng sinh chất ngoại trừ nhân, bao gồm bào tương cùng với các bào quan, bộ xương tế bào và các thể vùi lơ lửng bên trong nó. Bào tương là pha dạng gel nước của tế bào chất, nơi diễn ra hầu hết quá trình chuyển hóa trung gian; nó chứa đầy đặc các protein và các đại phân tử khác, một môi trường đông đúc định hình hành vi của các phản ứng diễn ra ở đó.

Definition

Tế bào chất là thành phần bên trong tế bào nằm trong màng sinh chất, ngoại trừ nhân, và bào tương là pha hòa tan, dạng nước của nó, là môi trường nơi các bào quan lơ lửng và nơi nhiều phản ứng trao đổi chất xảy ra.

Scope

Mục này phân biệt tế bào chất với bào tương và mô tả thành phần của chúng, các tính chất vật lý như sự đông đúc của đại phân tử, và các quá trình mà chúng là nơi diễn ra. Đây là một chủ đề tham khảo và giáo dục trong sinh học tế bào. Việc xử lý chi tiết các bào quan riêng lẻ và bộ xương tế bào xuất hiện trong các mục liên quan, và không có hướng dẫn lâm sàng nào được cung cấp.

Core questions

• Sự khác biệt giữa tế bào chất và bào tương là gì?
• Những gì được hòa tan hoặc lơ lửng trong bào tương?
• Bản chất đông đặc, đông đúc của bào tương ảnh hưởng đến hóa sinh như thế nào?
• Những quá trình tế bào nào diễn ra trong bào tương so với trong các bào quan?

Key concepts

• Tế bào chất so với bào tương
• Bào tương là một pha nước
• Sự đông đúc của đại phân tử
• Các thể vùi trong tế bào chất (ví dụ: glycogen, giọt lipid)
• Chuyển hóa trung gian trong bào tương
• Khuếch tán và độ nhớt của tế bào chất
• Các chất ngưng tụ sinh học

Key theories

Sự đông đúc của đại phân tử

Zhou, Rivas và Minton mô tả cách nồng độ tổng cộng cao của các đại phân tử trong bào tương chiếm một phần lớn thể tích có sẵn, về mặt nhiệt động học ủng hộ các trạng thái cô đặc, các phản ứng liên kết và tốc độ phản ứng thay đổi so với dung dịch pha loãng.

Mechanisms

Bào tương là một dung dịch nước đậm đặc của các ion, chất chuyển hóa và mật độ cao của protein và RNA; sự đông đúc này có nghĩa là một phần đáng kể thể tích bị loại trừ, điều này về mặt nhiệt động học ủng hộ sự cô đặc và liên kết của đại phân tử và ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và trạng thái cân bằng so với điều kiện pha loãng. Nằm lơ lửng trong tế bào chất là các bào quan có màng, mạng lưới bộ xương tế bào và các thể vùi dự trữ như hạt glycogen và giọt lipid. Nhiều con đường trao đổi chất cốt lõi, bao gồm đường phân, xảy ra trong bào tương, và các chất ngưng tụ sinh học không màng có thể hình thành bằng cách phân tách pha để tổ chức các phản ứng cụ thể mà không cần màng bao bọc.

Clinical relevance

Tế bào chất là nơi diễn ra phần lớn quá trình trao đổi chất của tế bào và các vật liệu dự trữ được thấy trong các lát cắt mô, vì vậy thành phần của nó có liên quan đến mô học và bệnh học. Mục này mô tả sinh học tế bào chất bình thường để tham khảo và giáo dục và không đưa ra hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Thông tin ở đây dựa trên các đánh giá vật lý sinh học về sự đông đúc của đại phân tử và trong các sách giáo khoa sinh học tế bào tiêu chuẩn; đây là khoa học cơ bản mô tả chứ không phải nội dung hướng dẫn lâm sàng.

History

Các nhà hiển vi học thế kỷ XIX đã phân biệt nguyên sinh chất của tế bào với nhân, và thuật ngữ tế bào chất được đưa ra để gọi các thành phần không phải nhân. Khi hóa sinh học định vị các con đường trao đổi chất và kính hiển vi điện tử phân giải các bào quan, phần hòa tan được gọi là bào tương. Công trình vật lý sinh học sau này, được Zhou và các đồng nghiệp xem xét, đã nhận ra rằng phần này không phải là một dung dịch pha loãng và sự đông đúc của đại phân tử ảnh hưởng mạnh mẽ đến hóa sinh tế bào, và các nghiên cứu gần đây đã bổ sung các chất ngưng tụ không màng như một phương thức tổ chức tế bào chất.

Key figures

• Allen P. Minton
• Huan-Xiang Zhou
• Germán Rivas

Seminal works

• zhou-2008
• alberts-2015

Frequently asked questions

Tế bào chất và bào tương có phải là một không?

Không. Tế bào chất là tất cả mọi thứ bên trong màng sinh chất trừ nhân, bao gồm các bào quan và bộ xương tế bào; bào tương chỉ là pha nước hòa tan xung quanh, một thành phần của tế bào chất.

Tại sao sự đông đúc trong bào tương lại quan trọng?

Vì các đại phân tử chiếm một phần lớn thể tích, nồng độ hiệu quả và hành vi của các phân tử khác với dung dịch pha loãng, ủng hộ các cấu trúc protein cô đặc và tương tác liên kết, điều này ảnh hưởng đến cách các phản ứng diễn ra trong tế bào.