Componente Mais Abundante No Citoplasma

O que você precisa saber sobre a composição do citoplasma

A maior parte do citoplasma é água. Não é um detalhe secundário, é o dado que define tudo o que acontece dentro da célula. Em uma célula típica, a água corresponde a cerca de 70 a 80 por cento do volume citoplasmático. O resto é dividido entre proteínas, íons, metabólitos, RNA e organelas. As proteínas sozinhas ocupam cerca de 20 por cento da massa seca, mas em relação ao volume total são minoria. A água é o solvente, o meio onde as reações acontecem e o vetor de difusão para praticamente todas as moléculas sinalizadoras. Quando você ouve falar que o componente mais abundante no citoplasma é a água, isso parece óbvio demais, quase trivial. Na prática, não é. A abundância da água é exatamente o que causa problemas reais em experimentos de bioquímica celular. Eu já perdi dias tentando reproduzir resultados de fracionamento celular porque não considerava o efeito da osmolaridade no volume citoplasmático. Quando você adiciona um tampão com força iônica errada ou muda a concentração de sacarose na solução de homogeneização, a água entra ou sai dos organelas por osmose. Mitocôndrias incham, retículo endoplasmático rasga, e o sobrenadante que você achava que era citosol puro passa a conter proteínas que pertencem a organelas quebradas. A solução foi ajustar a osmolaridade do tampão para 300 mOsm/kg e trabalhar rápido a 4 graus Celsius, usando centrífuga com rotor Swing-Bucket calibrado. Isso estabiliza o volume citoplasmático durante o processo.

O que as pessoas costumam ignorar é que a água no citoplasma não é água pura. Ela tem camadas de hidratação em torno de proteínas e membranas com propriedades físico-químicas diferentes da água bulk. A primeira camada de hidratação, aquela que fica grudada nas superfícies proteicas, tem mobilidade reduzida e ponto de congelamento mais baixo. Em técnicas como Ressonância Magnética Nuclear, isso se manifesta como dois picos distintos de água: um que troca rapidamente com o bulk e outro que parece praticamente imóvel. A fração de água não-bulk pode representar até 40 por cento do conteúdo total de água em citoplasmas muito densos, como os de células epiteliais ou neurônios. Isso significa que a difusão de moléculas pequenas no citoplasma é entre três e dez vezes mais lenta do que em água pura. Se você calcular taxas de difusão usando o coeficiente da água livre, seus modelos de cinética enzimática vão errar feio. Outro ponto que ninguém menciona nos livros didáticos é a viscosidade citoplasmática. O citoplasma se comporta como um fluido não-newtoniano. Ele é mais viscoso perto do núcleo e das organelas, onde o crowding molecular é alto, e mais fluido nas regiões periféricas. A viscosidade aparente varia de 2 a 50 vezes a da água, dependendo do tipo celular e do estado metabólico. Células em divisão têm citoplasma mais fluido. Células diferenciadas, como osteócitos ou cardiomiócitos, são mais viscosas. Se você está fazendo tracking de partículas ou microscopia de fluorescência para medir difusão, precisa calibrar com esferas de tamanho diferente. Partículas de 20 nanômetros sentem um ambiente completamente diferente de partículas de 100 nanômetros devido ao crowding seletivo por tamanho. Se o seu objetivo é apenas saber a resposta para uma prova, a água é o componente mais abundante no citoplasma. Se o seu objetivo é trabalhar com isso no laboratório, a água é o componente mais abundante no citoplasma e também a variável que mais estraga seus experimentos quando você trata ela como um solvente passivo.