Cytosol

Kurs: Basvetenskap 6

Typ	Vätskefasen av Cytoplasma, intracellulärt kompartment
Volym	Ca 55 % av cellvolymen; ca 25 l av kroppens totala Intracellulärvätska
Nyckelvärden	pH 7,0–7,4; [K+] 140 mM; [Na+] 10–15 mM; fritt [Ca2+] ~100 nM
Funktion	Glykolys, Proteinsyntes, Pentosfosfatvägen, Fettsyrasyntes, signalering

Vad är det?

• Cytosol är den vattenlösning som fyller cellen utanför membranomslutna organeller — inte samma sak som Cytoplasma, som är cytosol plus organeller.
• Består till ca 70 % av vatten, resten proteiner (200–300 mg/ml), joner, metaboliter, RNA och Cytoskelett.
• Den höga proteinkoncentrationen gör cytosolen till en gel-liknande, “trångbodd” miljö (macromolecular crowding) som påverkar enzymkinetik och proteinveckning.

Jonsammansättning

Jon	Cytosol	Extracellulärt	Upprätthålls av
K+	~140 mM	~4 mM	Natrium-kaliumpumpen
Na+	~10–15 mM	~140 mM	Natrium-kaliumpumpen
Cl-	~5–10 mM	~110 mM	Membranpotential, Kloridkanaler
Fritt Ca2+	~100 nM	~1,2 mM	SERCA, PMCA, Natrium-kalciumbytaren
HCO3-	~10 mM	~24 mM	Karbanhydras

• Den 10 000-faldiga Kalciumgradienten över plasmamembranet gör Ca2+ till en idealisk andra budbärare — små inflöden ger stora relativa koncentrationsändringar.

Metabola processer i cytosolen

• Glykolys — hela vägen från glukos till pyruvat sker i cytosolen; ger 2 ATP netto.
• Pentosfosfatvägen — NADPH och ribos-5-fosfat.
• Fettsyrasyntes — via Acetyl-CoA-karboxylas och Fettsyrasyntas (till skillnad från Betaoxidation som sker i Mitokondrier).
• Glykogenes och Glykogenolys.
• Delar av Ureacykeln (argininosuccinatsyntas och -lyas, arginas) — de två första stegen sker mitokondriellt.
• Proteinsyntes på fria Ribosomer för cytosoliska och kärnproteiner.
• Proteasomnedbrytning via Ubiquitin-märkning.

Buffring och homeostas

• Huvudbuffertar intracellulärt: Fosfatbuffert och proteiner (särskilt histidinrester), medan Bikarbonatbuffert dominerar extracellulärt.
• pH regleras av Natrium-vätejonbytaren (NHE1) och Bikarbonattransportörer.
• Osmolaliteten hålls kring 290 mosm/kg; celler svarar på svällning/krympning med Regulatory volume decrease respektive Regulatory volume increase.
• Redoxstatus hålls reducerande av Glutation (GSH/GSSG ca 100:1) — därför bildas i regel inga disulfidbryggor i cytosoliska proteiner, till skillnad från i Endoplasmatiskt retikulum.

Klinisk relevans

• Vid Hyperkalemi och Hypokalemi rubbas K+-gradienten och därmed Vilomembranpotential — ger arytmirisk.
• Ischemi leder till ATP-brist → Natrium-kaliumpumpen stannar → Na+ och vatten strömmar in → cellsvullnad och Ca2+-överbelastning → aktivering av Kalpainer och Fosfolipaser → celldöd.
• Laktatdehydrogenas (LD) och ASAT/ALAT är cytosoliska enzymer som läcker ut vid cellskada och används som markörer.
• Många läkemedel och toxiner verkar på cytosoliska mål, t.ex. Metotrexat på Dihydrofolatreduktas.

Klinisk pärla

Serumkalium speglar bara ca 2 % av kroppens kalium — resten sitter i cytosolen. Därför kan ett normalt P-Kalium dölja en stor total kaliumbrist, t.ex. vid Diabetesketoacidos, där insulinbehandling driver in K+ i cellerna och kan utlösa livshotande Hypokalemi.

Tenta-fokus

Blanda inte ihop cytosol (vätskefas utan organeller) med cytoplasma (cytosol + organeller). Kunna lokalisera metabola vägar: Glykolys, Pentosfosfatvägen och Fettsyrasyntes i cytosolen; Citronsyracykeln, Betaoxidation och Oxidativ fosforylering i mitokondrien; Glukoneogenes och Ureacykeln i båda.

Kopplingar

• Cytoplasma — överordnat begrepp som även rymmer organellerna
• Natrium-kaliumpumpen — upprätthåller cytosolens jonmiljö
• Glykolys — den centrala cytosoliska energivägen
• Kalciumsignalering — bygger på den låga cytosoliska Ca2+-nivån
• Mitokondrier — kompartment med egen, avvikande matrixmiljö
• Vilomembranpotential — följd av jongradienterna över plasmamembranet