主な違い – サイトゾル vs 細胞質
細胞質は、細胞を構成する2つの要素です。
細胞質は、細胞質内の一部です。
細胞内の液体です。
ほとんどの代謝反応は細胞質で行われる。
水は、サイトゾルと細胞質の両方で最も多く存在する元素です。
サイトゾルと細胞質の主な違いは、サイトゾルが細胞の細胞質の構成要素であるのに対し、細胞質は細胞膜に囲まれた細胞の構成要素であることです。
この記事では、以下のことを探ります。
- サイトゾルとは
– 構成、性質、機能、組織 - 細胞質とは
– 組成、性質、機能、組織 - 細胞質との違いは？
サイトソールとは
細胞質は、細胞質のマトリックスと考えられている液体です。
この液体は細胞内液からなり、細胞膜によってミトコンドリアマトリックス、葉緑体ストロマ様構造などに区画されている。
真核生物では、サイトゾルは細胞質内の構成要素です。
細胞質内の小器官を取り囲んでいる。
原核生物では、代謝反応はサイトゾルで行われる。
真核生物の代謝反応のほとんどは、細胞質ではなく小器官の内部で起こる。
サイトゾルの組成と性質
細胞質は主に水、大小の可溶性分子、溶存イオンで構成されている。
300Da以下の非タンパク質分子を溶解する。
植物細胞の細胞質には、約20万種類の小分子が溶けている。
水は細胞質全体の体積の約70%を占めている。
そのため、細胞質のpHは7.0〜7.4の範囲にある。
粘性も水と同様です。
しかし、細胞質内を拡散する速度は、低分子の場合、4倍も遅くなることがあります。
水は浸透圧によって常に細胞質に入ってくる。
細胞質内のカルシウムイオンの濃度は0.0002 mM以下と低く、カルシウムイオンはシグナル伝達経路のセカンドメッセンジャーとして機能することが可能である。
細胞質には、タンパク質や核酸などの帯電した高分子が比較的多く含まれている。
細胞質内に溶解しているタンパク質の量は200 mg/mL程度です。
細胞質には、微小管とアクチンフィラメントからなる複雑な細胞骨格フィラメントが混在していることが確認されている。
これらのフィラメントは、細胞骨格のネットワークを形成している。
このフィラメントネットワークと高分子濃度により、細胞質内では高分子のクラウディング効果が生じる。
この効果により、細胞質溶液は理想的な溶液とは異なる性質を持つようになる。
図1に、さまざまな種類の分子によるサイトゾルの混雑状態を示す。
図1：高分子クラウディングの様子
組織
細胞質は、ほとんどの小分子は等しく分布しているが、いくつかの分子の濃度勾配で構成されている。
例えば、カルシウムイオン勾配はカルシウムチャネルの開口によって作られるが、それは数ミリ秒しか続かない。
いくつかのカルシウム勾配がスパークして大きなカルシウム勾配を形成し、カルシウム波と呼ばれる。
さらに、細胞質内ではタンパク質複合体が形成され、ある生成物が直接次のステップに渡される基質チャネリングが可能になる。
また、これらの複合体の中には、プロテオソームのような大きな孤立した中心腔からなるものもあります。
これらのタンパク質コンパートメントには、細胞質タンパク質を分解するプロテアーゼが含まれている。
もう一つのタンパク質コンパートメントの例は、バクテリアのマイクロコンパートメントで、直径は100から200 nmです。
カルボキシソームはマイクロコンパートメントの一種で、炭素固定に関与している。
細胞骨格のふるい分けにより、リボソームのような小器官は、排除区画の助けを借りて特定の場所に集められる。
この排除区画は、より密度の高いアクチン繊維で構成されている。
細胞質（Cytosol）の機能
細胞質は、細胞膜から効果的な場所である核へのシグナル伝達を担っている。
細胞質は、代謝物の場所と場所との間の輸送を容易にする。
アミノ酸のような小さな水溶性分子は、細胞質から自由に拡散する。
ステロールや脂肪酸のような大きな疎水性分子は、特定のタンパク質に結合することで輸送される。
エンドサイトーシスの対象となる分子は、細胞質内の小胞を経由して輸送される。
原核生物の代謝も細胞質で行われる。
動物では、翻訳、解糖、ペントースリン酸経路、糖新生が細胞質で行われる。
細胞質とは何か
細胞質は、細胞膜に囲まれた細胞の構成要素です。
細胞質は、細胞質内の構成要素です。
細胞質には、細胞質以外の小器官が含まれる。
原核生物では、細胞質内にすべての細胞構造が埋め込まれている。
図2に、細胞質内に浮遊するオルガネラの様子を示す。
図2：細胞質内の小器官：1.核小体 2.核 3.リボソーム 3.小胞 5.粗面小胞体 6.ゴルジ装置 7.細胞骨格 8.平滑小胞体 9. ミトコンドリア 10.液胞 11.細胞質 12.リソゾーム 13.中心孔
細胞質の構成と性質
細胞質を介した細胞シグナル伝達は、細胞質の透過性に依存する。
細胞質を通してのシグナル伝達は、シグナル伝達分子の拡散に依存する。
カルシウムイオンのような小さなシグナル伝達分子は、細胞質内を拡散する。
細胞質はまた、あるときは液体（ゾル）として、あるときは固体の塊（ゲル）として、ゾル・ゲルとして機能する。
細胞質内のモータータンパク質は、細胞質内の粒子の非ブラウン運動を導く。
細胞質は、サイトゾル、そのオルガネラ、細胞質内封入体から構成されている。
細胞質内の小器官には、核、ミトコンドリア、ゴルジ装置、小胞体、リソソーム、植物細胞では液胞や葉緑体などがあります。
細胞質内に浮遊する不溶性の粒子は、細胞質内封入体と呼ばれる。
シュウ酸カルシウムのような粒子、デンプンやグリコーゲンのような顆粒、脂質の液滴などが細胞質内封入体と呼ばれる。
組織
細胞質の内側は濃縮されており、エンドプラズムと呼ばれる。
細胞質の外側の領域は、細胞皮質または外形質と呼ばれる。
細胞質の機能
細胞質は、解糖や核分裂のような大きな細胞活動に関与している。
細胞質は固いガラス構造をしているため、大きな小器官を凍結させることができる。
また、細胞質分裂の後に核分裂を行う細胞質分裂にも関与している。
その他にも、細胞質の機能は細胞質によって担われている。
サイトゾルと細胞質の違い
定義
細胞質（Cytosol）。
細胞膜に存在する液体。
細胞質：細胞質は、細胞膜の内側にある細胞の構成要素です。
組成
サイトゾル。
細胞質は、水、水溶性イオン、大小の水溶性分子、タンパク質で構成されている。
細胞質：細胞質は、80％が水、核酸、酵素、脂質、アミノ酸、炭水化物、無機イオンで構成されている。
多様性
サイトゾル 細胞質：細胞質の多様性は低い。
細胞質：細胞質に比べ、成分の多様性が高い。
コンポーネント
サイトゾル。
細胞質：細胞質の構成要素は、水、可溶性の小分子および大分子です。
細胞質：細胞質の構成要素は、小器官、細胞質、細胞質包有物です。
メタボリズム
サイトゾル。
原核生物では、すべての化学反応は細胞質で起こる。
細胞質：解糖や細胞分裂などの大きな細胞活動に関与する。
機能
細胞質。
細胞質：細胞質に溶け込んだ分子を正しい位置に集中させ、効率的な代謝を行う。
細胞質：細胞質は小器官を凍結させ、効率的な代謝を実現する。
追加機能
細胞質。
細胞質：シグナル伝達や分子の輸送が行われる。
細胞質：核分裂、細胞質分裂、シグナル伝達が行われる。
結論
細胞質と細胞質は、両者を合わせて細胞内の動的溶液を形成している。
原核細胞も真核細胞も透明な部分である細胞質は半固体状の液体です。
細胞質は液体部分を作っている。
したがって、細胞質内には可溶性粒子と不溶性粒子の両方が存在し、その多様性は高い。
細胞質の構成要素には、オルガネラ、サイトゾル、細胞質包有物があります。
細胞質には、核、ミトコンドリア、ゴルジ装置などの小器官や、結晶、ガニュール、脂質滴下物などの粒子が浮遊している。
原核生物ではほとんどの代謝経路が細胞質で起こり、真核生物では解糖などの一部の反応が細胞質で起こっている。
細胞分裂や細胞質分裂のような細胞活動は、細胞質で行われる。
分子は細胞質によって細胞質の正しい部分に集中され、小器官は細胞質によって細胞内の正しい場所に凍結される。
これらの特徴から、細胞質と細胞質との主な違いは、細胞内の大きさの比率であると考えられる。
参考までに
1. “サイトゾル”. Wikipedia. N.p: ウィキメディア財団, 2017年1月26日. Web. 6 Mar. 2017.
2. “細胞質”. ウィキペディア. N.p: ウィキメディア財団、2017年3月6日。
Web. 6 Mar. 2017.
3. “構造生物化学/細胞小器官/細胞質”. ウィキペディア. N.p: ウィキメディア財団、2017年10月23日。
