Citosol para niños
Datos para niños Citosol |
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 Dibujo de una célula animal típica:
1. Nucléolo |
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| Nombre y clasificación | ||
| Latín | Cytosol; Matrix cytoplasmica | |
| TH | H1.00.01.0.00008 | |
| TH | H1.00.01.0.00008 | |
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El citosol, también conocido como hialoplasma o matriz citoplasmática, es el líquido que se encuentra dentro de las células. Forma la mayor parte del fluido que hay dentro de una célula. Este líquido está separado por membranas en diferentes compartimentos. Por ejemplo, la matriz mitocondrial divide la mitocondria en varias secciones.
En las células eucariotas, el citosol está dentro de la membrana celular. Es parte del citoplasma, que también incluye la mitocondria, los plastidios y otros orgánulos. El citosol no contiene los fluidos ni las estructuras internas de estos orgánulos. El núcleo celular es una parte separada. Así, el citosol es el líquido que rodea a los orgánulos.
En las células procariotas, la mayoría de las reacciones químicas del metabolismo ocurren en el citosol. Algunas otras reacciones suceden en las membranas. En las células eucariotas, muchas rutas metabólicas también ocurren en el citosol. Sin embargo, otras se llevan a cabo dentro de los orgánulos.
El citosol es una mezcla compleja de sustancias disueltas en agua. Aunque el agua es su componente principal, su estructura y propiedades dentro de las células aún no se comprenden del todo. La concentración de iones como el sodio y el potasio es diferente en el citosol que en el fluido extracelular. Estas diferencias son importantes para procesos como la regulación osmótica. También son clave para la comunicación entre células y para generar señales eléctricas en células especiales. El citosol también contiene muchas macromoléculas. Estas pueden cambiar el comportamiento de otras moléculas debido a la aglomeración macromolecular.
Aunque antes se pensaba que el citosol era una solución simple, tiene varios niveles de organización. Estos incluyen gradientes de concentración de moléculas pequeñas, como el calcio. También hay grandes complejos de enzimas que realizan rutas metabólicas. Además, existen complejos de proteínas, como los proteasomas, que delimitan y separan partes del citosol.
Contenido
¿Qué es el citosol?
El término citosol fue usado por primera vez en 1965 por H.A. Lardy. Al principio, se refería al líquido que se obtenía al romper células y separar sus partes insolubles. Este extracto celular no es exactamente igual a la parte líquida del citoplasma de una célula viva.
Hoy en día, el término citosol se usa para referirse a la parte líquida del citoplasma en una célula intacta. Esto no incluye las partes del citoplasma que están dentro de los orgánulos. Para evitar confusiones, a veces se usa la frase "citoplasma acuoso" para describir el contenido líquido del citoplasma en las células vivas.
Propiedades y composición del citosol
La cantidad de citosol en una célula varía. Por ejemplo, en las bacterias, el citosol es la mayor parte de la célula. En las células vegetales, la vacuola central es el compartimento principal. El citosol está hecho principalmente de agua, iones disueltos, moléculas pequeñas y muchas moléculas solubles en agua, como las proteínas. La mayoría de estas moléculas no proteicas son muy pequeñas.
Esta mezcla de moléculas pequeñas es muy compleja. Muchas de ellas participan en el metabolismo. Por ejemplo, las plantas pueden producir más de 200,000 moléculas pequeñas diferentes. Sin embargo, no todas estarán en la misma especie o en una sola célula. Se calcula que en células como la E. coli o la levadura de pan, hay poco menos de 1,000 metabolitos.
El agua en el citosol
El agua forma aproximadamente el 70% del volumen total de una célula típica. El pH del líquido dentro de la célula es de 7.4. El pH del citosol humano varía entre 7.0 y 7.4. Tiende a ser más alto cuando una célula se está desarrollando.
La viscosidad del citosol es similar a la del agua pura. Sin embargo, las moléculas pequeñas se mueven unas cuatro veces más lento en el citosol que en el agua pura. Esto se debe a que chocan con la gran cantidad de macromoléculas que hay dentro del citosol. Estudios en crustáceos llamados Artemias mostraron cómo el agua afecta las funciones celulares. Una reducción del 20% de agua en la célula detiene el metabolismo. La actividad metabólica disminuye a medida que la célula pierde agua y se detiene al perder el 70% de su nivel normal.
Aunque el agua es vital, su estructura en el citosol no se entiende completamente. Esto se debe a que los métodos de estudio no pueden medir variaciones muy pequeñas.
Iones en el citosol
Las concentraciones de iones en el citosol son muy diferentes a las del líquido extracelular. El citosol tiene más proteínas y ácidos nucleicos cargados que el exterior de la célula.
| Ion | Concentración en citosol (milimolar) | Concentración en sangre (milimolar) |
|---|---|---|
| Potasio | 139 | 4 |
| Sodio | 12 | 145 |
| Cloruro | 4 | 116 |
| Bicarbonato | 12 | 29 |
| Aminoácidos en proteínas | 138 | 9 |
| Magnesio | 0.8 | 1.5 |
| Calcio | < 0.0002 | 1.8 |
El citosol tiene más iones de potasio y menos iones de sodio que el líquido extracelular. Esta diferencia es vital para la regulación osmótica. Si los niveles de iones fueran iguales, el agua entraría continuamente a la célula. Esto se debe a que hay más macromoléculas dentro de la célula. Los iones de sodio son expulsados y los de potasio entran a la célula. Esto crea una carga negativa en la membrana. Para equilibrar esto, los iones de cloruro también salen de las células. La salida de iones de sodio y cloruro compensa el efecto osmótico de las moléculas orgánicas dentro de la célula.
Las células pueden soportar grandes cambios osmóticos. Lo hacen acumulando protectores osmóticos como la betaína o la trehalosa en el citosol. Algunas de estas moléculas permiten que las células sobrevivan cuando están completamente secas. Esto les permite entrar en un estado de animación suspendida llamado criptobiosis. En este estado, el citosol y los protectores osmóticos se comportan como un vidrio sólido. Esto ayuda a proteger las proteínas y membranas celulares de los daños por desecación.
La baja concentración de calcio en el citosol permite que los iones de calcio actúen como mensajeros. Una señal, como una hormona, abre los canales de calcio. Esto hace que el calcio entre rápidamente al citosol. Este aumento de calcio activa otras moléculas de señalización, como la calmodulina. Otros iones, como el cloruro y el potasio, también pueden tener funciones de señalización en el citosol.
Macromoléculas en el citosol
Las proteínas que no están unidas a la membrana celular o al citoesqueleto se disuelven en el citosol. La cantidad de proteína en las células es muy grande. Puede alcanzar los 200 mg/ml, ocupando entre el 20% y el 30% del volumen del citosol.
En las células procariotas, el citosol contiene el material genético de la célula. Este se encuentra en una estructura llamada nucleoide. Es una masa irregular de ADN y proteínas. Estas proteínas controlan la copia y la duplicación de los cromosomas bacterianos. En las células eucariotas, el material genético está dentro del núcleo celular. El núcleo está separado del citosol por poros que impiden el paso de moléculas grandes.
La alta concentración de macromoléculas en el citosol causa un efecto llamado aglomeración macromolecular. Esto significa que las moléculas tienen menos espacio para moverse. Este efecto puede cambiar mucho la velocidad y el equilibrio de las reacciones químicas en el citosol. Es importante porque favorece que las macromoléculas se unan. Por ejemplo, cuando varias proteínas se unen para formar complejos.
Organización del citosol
Aunque los componentes del citosol no están separados por membranas, no siempre están mezclados al azar. Hay varios niveles de organización que pueden ubicar moléculas específicas en lugares definidos dentro del citosol.
Gradientes de concentración
Las moléculas pequeñas se mueven rápidamente en el citosol. Sin embargo, se pueden formar gradientes de concentración dentro de este compartimento. Un ejemplo son las "chispas de calcio". Estas aparecen por un corto tiempo alrededor de un canal de calcio abierto. Miden unos 2 micrómetros y duran solo unos milisegundos. Varias chispas pueden unirse para formar gradientes más grandes, llamadas "olas de calcio". También pueden formarse gradientes de otras moléculas pequeñas, como el oxígeno y el ATP, alrededor de las mitocondrias.
Complejos de proteínas
Las proteínas pueden unirse para formar complejos. Estos complejos a menudo contienen varias proteínas con funciones similares. Por ejemplo, enzimas que realizan varios pasos de la misma ruta metabólica. Esta organización permite que los sustratos pasen directamente de una enzima a la siguiente. Esto hace que la ruta sea más rápida y eficiente. También evita que se liberen productos intermedios inestables.
Compartimentos de proteínas
Algunos complejos de proteínas tienen una gran cavidad central aislada del resto del citosol. Un ejemplo es el proteasoma. Aquí, un grupo de subunidades forma un cuerpo hueco que contiene proteasas. Estas degradan proteínas del citosol. Como serían dañinas si se mezclaran libremente, el proteasoma está limitado por proteínas reguladoras. Estas reconocen las proteínas que deben ser degradadas y las introducen en la cavidad.
Otra clase importante son los microcompartimentos bacterianos. Están hechos de una capa de proteína que encierra varias enzimas. Estos compartimentos suelen medir entre 100 y 200 nanómetros. Un ejemplo es el carboxioma, que contiene enzimas para la fijación de carbono.
El citoesqueleto y su efecto
Aunque el citoesqueleto no es parte del citosol, esta red de filamentos limita el movimiento de partículas grandes en la célula. Por ejemplo, las partículas de más de 25 nanómetros (aproximadamente el tamaño de un ribosoma) no pueden entrar en ciertas partes del citosol. Estas "zonas de exclusión" pueden tener una red de fibras de actina más densa. Estos microdominios pueden influir en cómo se distribuyen las estructuras grandes, como los ribosomas y los orgánulos, dentro del citosol.
Funciones del citosol
El citosol no tiene una única función. Es el lugar donde ocurren muchos procesos celulares. Por ejemplo, la transmisión de señales desde la membrana celular hacia el núcleo o los orgánulos. También es el sitio de muchos procesos de la citocinesis, después de que la envoltura nuclear se rompe en la mitosis.
Otra función importante del citosol es transportar metabolitos. Los metabolitos son sustancias que se usan o producen en el metabolismo. Para moléculas solubles en agua, como los aminoácidos, esto es sencillo. Se difunden rápidamente por el citosol. Sin embargo, las moléculas hidrofóbicas, como los ácidos grasos, son transportadas por proteínas especiales. Estas proteínas mueven las moléculas entre las membranas celulares. Las moléculas que entran a la célula por endocitosis o que van a ser secretadas también pueden ser transportadas en vesículas. Las vesículas son pequeñas esferas de lípidos que se mueven a lo largo del citoesqueleto con ayuda de proteínas motoras.
El citosol es el lugar principal del metabolismo en las células procariotas. También es muy importante para el metabolismo en las células eucariotas. Por ejemplo, en los mamíferos, casi la mitad de las proteínas de la célula están en el citosol. Las principales rutas metabólicas en los animales que ocurren en el citosol son la producción de proteínas, la vía de las pentosas fosfato, la glucólisis y la gluconeogénesis. La ubicación de estas rutas puede ser diferente en otros organismos. Por ejemplo, la síntesis de ácidos grasos en las plantas ocurre en los cloroplastos.
Véase también
En inglés: Cytosol Facts for Kids
- Sistemina
