تفاوت اصلی – سیتوزول و سیتوپلاسم
سیتوزول (Cytosol) و سیتوپلاسم (cytoplasm) دو جزء تشکیل دهنده سلول هستند. سیتوزول بخشی از سیتوپلاسم است. این مایع درون سلولی (intracellular fluid) است. بیشتر واکنش‌های متابولیک در سیتوزول انجام می‌شود. آب فراوان‌ترین جزء در سیتوزول و سیتوپلاسم است. تفاوت اصلی بین سیتوزول و سیتوپلاسم در این است که سیتوزول جزء سیتوپلاسم یک سلول است در حالی که سیتوپلاسم جزء سلولی است که توسط غشای سلولی احاطه شده است.
سیتوزول چیست؟
سیتوزول مایعی است که به عنوان ماتریکس سیتوپلاسم در نظر گرفته می‌شود. این مایع از مایع درون سلولی تشکیل شده و توسط غشای سلولی به ماتریکس میتوکندری، ساختارهای استروما مانند کلروپلاست تقسیم می‌شود. در یوکاریوت‌ها، سیتوزول جزء سیتوپلاسم است. اندامک‌های موجود در سیتوپلاسم را احاطه می‌کند. در پروکاریوت‌ها، واکنش‌های متابولیک در سیتوزول رخ می‌دهد. بیشتر واکنش‌های متابولیک یوکاریوتی در داخل اندامک‌ها به جای سیتوزول رخ می‌دهد.
ترکیب و خواص سیتوزول
سیتوزول عمدتاً از آب، مولکول‌های کوچک و بزرگ محلول و یون‌های محلول تشکیل شده است. مولکول‌های غیر پروتئینی را که اندازه آنها کمتر از ۳۰۰ دالتون است را حل می‌کند. در سیتوپلاسم سلول گیاهی، حدود ۲۰۰۰۰۰ مولکول کوچک مختلف را می‌توان در سیتوپلاسم حل کرد. آب حدود ۷۰ درصد از حجم کل سیتوزول را تشکیل می‌دهد. بنابراین، pH سیتوپلاسم pH از ۷.۴-۷.۰ متغیر است. ویسکوزیته نیز مشابه آب است. اما، انتشار از طریق سیتوزول برای مولکول‌های کوچک می‌تواند چهار برابر کند باشد. آب به طور مداوم توسط اسمز وارد سیتوزول می‌شود. غلظت یون‌های کلسیم در سیتوزول کمتر از ۰/۰۰۰۲ میلی‌مولار است که به یون‌های کلسیم اجازه می‌دهد به عنوان پیام‌رسان دوم در مسیرهای سیگنال‌دهی عمل کنند.
سیتوزول حاوی مقدار نسبتاً زیادی از ماکرومولکول‌های باردار مانند پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک است. مقدار پروتئین‌های حل شده در سیتوزول حدود ۲۰۰ میلی گرم در میلی لیتر است. یک مخلوط رشته‌های اسکلت سلولی پیچیده که از میکروتوبول‌ها و رشته‌های اکتین تشکیل شده است را می‌توان در سیتوزول یافت. این رشته‌ها شبکه ای از اسکلت سلولی را تشکیل می‌دهند. شبکه رشته ای و غلظت بالاتر ماکرومولکول‌ها به اثر ازدحام ماکرومولکولی در داخل سیتوزول کمک می‌کند. با توجه به این اثر، سیتوزول خواص خود را از یک محلول ایده آل تغییر می‌دهد. محلول شلوغ سیتوزول توسط انواع مختلف مولکول‌ها در شکل ۱ نشان داده شده است.
شکل ۱- ازدحام ماکرومولکولی
سازمان
سیتوزول از یک گرادیان غلظت برخی مولکول‌ها تشکیل شده است، اگرچه اکثر مولکول‌های کوچک به طور مساوی توزیع شده اند. به عنوان مثال، گرادیان یون کلسیم با باز شدن کانال‌های کلسیم ایجاد می‌شود که تنها برای میلی ثانیه دوام می‌آورد. چندین شیب کلسیم جرقه می‌زنند تا یک گرادیان کلسیم بزرگ را تشکیل دهند که به عنوان امواج کلسیم شناخته می‌شود. علاوه بر این، کمپلکس‌های پروتئینی در سیتوزول تشکیل می‌شوند و به سوبسترا اجازه می‌دهند جایی که یک محصول مستقیماً به مرحله بعدی منتقل می‌شود. برخی از این مجتمع‌ها نیز از یک حفره بزرگ، جدا شده و مرکزی مانند پروتئوزوم تشکیل شده اند. این محفظه‌های پروتئینی حاوی پروتئازهایی هستند که پروتئین‌های سیتوزولی را تجزیه می‌کنند. نمونه دیگری از محفظه پروتئین، ریز محفظه‌ها در باکتری‌ها هستند که ۱۰۰ تا ۲۰۰ نانومتر قطر دارند. کربوکسیزوم نوعی ریز محفظه است که در تثبیت کربن نقش دارد.ریبوزوم مانند اندامک‌ها در یک منطقه خاص با کمک بخش‌های حذف شده. این محفظه‌ها از الیاف اکتین متراکم تر تشکیل شده اند.
عملکرد سیتوزول
سیتوزول به انتقال سیگنال از غشای سلولی به محل موثر، در بیشتر مواقع، هسته کمک می‌کند. انتقال متابولیت‌ها از مکان به مکان توسط سیتوزول تسهیل می‌شود. اسیدهای آمینه مانند مولکول‌های کوچک محلول آزادانه از سیتوزول پخش می‌شوند. مولکول‌های آبگریز بزرگ مانند استرول‌ها و اسیدهای چرب از طریق اتصال به پروتئین‌های خاص منتقل می‌شوند. مولکول‌هایی که در معرض اندوسیتوز قرار می‌گیرند از طریق وزیکول‌ها در سیتوزول منتقل می‌شوند. متابولیسم پروکاریوتی نیز در سیتوزول رخ می‌دهد. در حیوانات، ترجمه، گلیکولیز، مسیر پنتوز فسفات و گلوکونئوژنز در سیتوپلاسم رخ می‌دهد.
سیتوپلاسم چیست؟
سیتوپلاسم جزء یک سلول است که توسط غشای سلولی احاطه شده است. سیتوزول جزء سیتوپلاسم است. به غیر از سیتوزول، سیتوپلاسم حاوی اندامک است. در پروکاریوت‌ها، تمام ساختارهای سلولی در سیتوپلاسم تعبیه شده است. اندامک‌های معلق در سیتوپلاسم در شکل ۲ نشان داده شده است.
شکل ۲: سیتوپلاسم با اندامک‌ها: ۱. هستک ۲. هسته ۳. ریبوزوم ۴. وزیکول ۵. شبکه آندوپلاسمی زبر ۶. دستگاه گلژی ۷. اسکلت سلولی ۸. شبکه آندوپلاسمی‌صاف ۹. میتوکندری ۱۰. واکوئل ۱۱. سیتوزول ۱۲. سانتریول
ترکیب و خواص سیتوپلاسم
سیگنال دهی سلولی از طریق سیتوپلاسم به نفوذپذیری سیتوپلاسم بستگی دارد. این بستگی به انتشار مولکول سیگنال دهنده از طریق سیتوپلاسم دارد. مولکول‌های کوچک سیگنال دهنده مانند یون‌های کلسیم در سیتوپلاسم پخش می‌شوند. سیتوپلاسم همچنین به عنوان یک سل-ژل، گاهی به صورت مایع (سل) و گاهی به عنوان یک توده جامد (ژل) عمل می‌کند. پروتئین‌های حرکتی در سیتوپلاسم منجر به حرکت غیر براونی ذرات در سیتوپلاسم می‌شود.
سیتوپلاسم از سیتوزول، اندامک‌های آن و اجزای سیتوپلاسمی‌تشکیل شده است. اندامک‌های موجود در سیتوپلاسم شامل هسته، میتوکندری، دستگاه گلژی، شبکه آندوپلاسمی، لیزوزوم‌ها و در سلول‌های گیاهی، واکوئل‌ها و کلروپلاست‌ها هستند. برخی از ذرات نامحلول معلق در سیتوپلاسم را انکلوزیون سیتوپلاسمی‌می‌نامند. ذراتی مانند اگزالات کلسیم، گرانول‌هایی مانند نشاسته و گلیکوژن و قطرات چربی به عنوان آخال در سیتوپلاسم شناخته می‌شوند.
ساختار
ناحیه داخلی سیتوپلاسم متراکم است و آندوپلاسم نامیده می‌شود. ناحیه بیرونی سیتوپلاسم را قشر سلولی یا اکتوپلاسم می‌نامند.
عملکرد سیتوپلاسم
سیتوپلاسم در فعالیت‌های سلولی بزرگ مانند گلیکولیز و تقسیم هسته ای درگیر است. ساختار شیشه ای جامد سیتوپلاسم اندامک‌های بزرگ را در جای خود منجمد می‌کند. سیتوزول همچنین در سیتوکینز، که فرآیند تقسیم سیتوپلاسم و سپس تقسیم هسته ای است، نقش دارد. به غیر از آن، عملکرد سیتوزول نیز توسط سیتوپلاسم انجام می‌شود.
تفاوت بین سیتوزول و سیتوپلاسم
تعریف
سیتوزول: سیتوزول مایع موجود در غشای سلولی است.
سیتوپلاسم: سیتوپلاسم جزء سلولی داخل غشای سلولی است.
ترکیب‌بندی
سیتوزول: سیتوزول از آب، یون‌های محلول، مولکول‌های کوچک و بزرگ محلول در آب و پروتئین‌ها تشکیل شده است.
سیتوپلاسم: سیتوپلاسم از ۸۰ درصد آب، اسیدهای نوکلئیک، آنزیم‌ها، لیپیدها، اسیدهای آمینه، کربوهیدرات‌ها و یون‌های غیرآلی تشکیل شده است.
تنوع
سیتوزول: تنوع سیتوزول کم است.
سیتوپلاسم: تنوع اجزا در مقایسه با سیتوزول زیاد است.
اجزاء
سیتوزول: اجزای سیتوزول آب، مولکول‌های کوچک و بزرگ محلول هستند.
سیتوپلاسم: اجزای تشکیل دهنده سیتوپلاسم اندامک‌ها، سیتوزول و اینکلوزیون‌های سیتوپلاسمی (cytoplasmic inclusions) هستند.
متابولیسم
سیتوزول: تمام واکنش‌های شیمیایی در سیتوزول پروکاریوت‌ها رخ می‌دهد.
سیتوپلاسم: سیتوپلاسم در فعالیت‌های سلولی بزرگ مانند گلیکولیز و تقسیم سلولی درگیر است.
کارکرد
سیتوزول: سیتوزول مولکول‌های محلول خود را در موقعیت‌های صحیح برای متابولیسم کارآمد متمرکز می‌کند.
سیتوپلاسم: سیتوپلاسم اندامک‌ها را در جای خود جای داده است و متابولیسم کارآمد را تضمین می‌کند.
عملکرد اضافی
سیتوزول: انتقال سیگنال و انتقال مولکول‌ها در سیتوزول انجام می‌شود.
سیتوپلاسم: تقسیم هسته ای، سیتوکینز و انتقال سیگنال در سیتوپلاسم انجام می‌شود.
نتیجه
هم سیتوزول و هم سیتوپلاسم در مجموع محلول دینامیکی داخل سلول را تشکیل می‌دهند. سیتوپلاسم، که بخش شفاف سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی است، یک مایع نیمه جامد است. سیتوپلاسم قسمت مایع سیتوپلاسم را می‌سازد. بنابراین، تنوع ذرات محلول و نامحلول در سیتوپلاسم زیاد است. اجزای سیتوپلاسم شامل اندامک‌ها، سیتوزول و اجزای سیتوپلاسمی‌است. اندامک‌هایی مانند هسته، میتوکندری، دستگاه گلژی و ذراتی مانند کریستال‌ها، گارنول‌ها و قطرات چربی در سیتوزول معلق هستند. بیشتر مسیرهای متابولیک در سیتوزول در پروکاریوت‌ها و برخی از واکنش‌ها مانند گلیکولیز در یوکاریوت‌ها در سیتوزول رخ می‌دهد. فعالیت‌های سلولی مانند تقسیم سلولی و سیتوکینز در سیتوپلاسم انجام می‌شود. مولکول‌ها در قسمت‌های صحیح سیتوپلاسم توسط سیتوزول متمرکز می‌شوند و اندامک‌ها در مکان‌های صحیح سلول توسط سیتوپلاسم منجمد می‌شوند. همه این ویژگی‌ها نشان می‌دهد که تفاوت اصلی بین سیتوزول و سیتوپلاسم تناسب اندازه آنها در سلول است.
منابع
۱. “Cytosol.” Wikipedia. N.p.: Wikimedia Foundation, 26 Jan. 2017. Web. 6 Mar. 2017.
2. “Cytoplasm.” Wikipedia. N.p.: Wikimedia Foundation, 6 Mar. 2017. Web. 6 Mar. 2017.
3. “Structural Biochemistry/Cell Organelles/Cytosol.” Wikipedia. N.p.: Wikimedia Foundation, 23 Oct. 2017. Web. 6 Mar. 2017.
Image Courtesy:
1. “Crowded cytosol”By TimVickers – Own work by uploader, based upon simlar illustrations in Goodsell DS (June 1991). “Inside a living cell”. Trends Biochem. Sci. 16 (6): 203–۶. DOI:10.1016/0968-0004(91)90083-8. PMID 1891800.(Public Domain) via Commons Wikimedia
2. “Biological cell”By MesserWoland and Szczepan1990 – Own work (Inkscape created) (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
