Citosol
Dove si trova e da cosa è composto il citosol?
Tutto il contenuto di una cellula, sia essa procariotica che eucariotica, delimitato e separato dall'ambiente esterno dalla membrana plasmatica si chiama citoplasma.
Il citosol rappresenta la fase acquosa del citoplasma, escludendo gli organuli e le componenti insolubili del citoscheletro.
Il citosol è detto anche matrice ialoplasmatica o ialoplasma.
Nel citosol avvengono alcuni processi enzimatici come la glicolisi e la sintesi degli acidi grassi.
Composizione del citosol
Il citosol ha un pH intorno a 7,2, mantenuto costante da opportuni sistemi tampone, il principale dei quali è rappresentato dalla coppia diidrogeno fosfato/idrogeno-fosfato (H2PO4−/HPO42−).
La composizione in ioni, piccole molecole organiche e macromolecole del citosol è notevolmente diversa rispetto ai fluidi extracellulari e anche rispetto al contenuto della maggior parte degli organuli cellulari di una cellula eucariotica.
La concentrazione di K+ è molto più alta rispetto a quella di Na+.
Sia nei Vertebrati che negli Invertebrati, la concentrazione di K+ delle cellule è circa 20-40 volte più alta di quella del sangue, mentre quella di Na+ è circa 8-12 volte più bassa.
Magnesio, fosfati organici (composti organici legati al gruppo fosfato PO43−) e acidi organici (caratterizzati dalla presenza del gruppo carbossilico -COOH, dissociato al pH della cellula in -COO−) sono più concentrati all'interno della cellula, mentre gli anioni bicarbonato (HCO3−) e Cl− prevalgono nei fluidi extracellulari.
La concentrazione di Ca2+ è un centinaio o più volte più bassa di quella del sangue.
Essa è mantenuta intorno a 0,2 micromotore e deve rimanere tale salvo opportuni stimoli provenienti dall'ambiente esterno o interno, che ne consentono il rilascio da parte di depositi intracellulari come il reticolo endoplasmatico liscio (REL).
Un innalzamento temporaneo della concentrazione di calcio è associato a eventi molecolari che portano ad esempio alla contrazione nel muscolo, alla mobilitazione di vescicole nelle cellule impegnate nella secrezione di sostanze di vario tipo (ad esempio ormoni e neurotrasmettitori), all'attivazione di specifici enzimi.
Se i livelli di calcio si mantengono alti per periodi prolungati esso esplica un'azione citotossica, portando quindi alla morte della cellula.
Le concentrazione di potassio, sodio e calcio sono simili anche per le cellule delle piante e di molti microorganismi, anche se spesso esse si trovano immerse in soluzioni molto diluite.
Distribuzione dei principali ioni inorganici e organici (A-) tra interno ed esterno della cellula.
Nella tabella seguente sono invece riportate le concentrazioni millimolari (mM) dei principali ioni negli ambienti intracellulare ed extracellulare:
Regolazione e variazioni delle concentrazioni ioniche
Canali ionici inseriti nella membrana plasmatica consentono il passaggio secondo gradiente di concentrazione (diffusione semplice) dei principali ioni cellulari, mentre pompe ioniche ATP-dipendenti, come la pompa Na+/K+ operano continuamente mediante trasporto attivo per mantenere le concentrazioni entro i valori normali.
L'azione coordinata di questi sistemi di trasporto consente di creare a livello della membrana una differenza di potenziale che mediamente si aggira intorno a -70 mV (millivolt).
Il segno negativo del potenziale di membrana si riferisce alla maggiore densità di cariche negative all'interno della cellula, dipendente non solo dalla diversa concentrazione degli ioni tra interno ed esterno della cellula, ma anche dal contributo dei fosfati e acidi organici.
Variazioni del potenziale di membrana sono indotte da flussi secondo gradiente degli ioni Na+, K+, Ca2+ e Cl−.
La capacità di variare il potenziale di membrana è propria di cellule eccitabili come le cellule nervose e le cellule muscolari.
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