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用差速离心法分离细胞匀浆物组分,先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后,存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。
1、细胞质基质的概念
成分极为复杂,按分子量大小大致可分三类:
2、化学组成
如水、无机离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-等)和溶解的气体。
(1)小分子类:
如脂类、糖(葡萄糖、果糖、蔗糖等)、氨基酸、核苷酸及其衍生物。
(2)中分子类:
(3)大分子类:
如蛋白质、多糖、脂蛋白及RNA等。同时,也含有很多酶,特别是一些与大分子物质合成和参与主要代谢过程所必需的酶。
细胞质基质含酶
蛋白质合成:几乎所有参与蛋白质合成的氨基酸激酶。
核酸合成:所有使胸腺嘧啶核苷酸掺入到DNA中必须的酶,也有不少合成核酸所需要的酶。
脂肪代谢的合成:大部分脂肪酸合成的酶。
糖酵解及戊糖磷酸过程:这两个反应过程所需的酶。
糖原代谢作用:合成和分解糖原的两个最重要的酶,即尿苷二磷酸葡萄糖α-葡聚糖葡萄糖转移酶和葡萄糖磷酸化酶。
(1)细胞质基质在生长时期,由于质同化作用大于异化作用,故其体积增加,到一定程度就进行分裂。
(2)细胞质基质是物质反应的场所。细胞内的一些生化反应主要在细胞内外环境或主要细胞器的接触面进行,同时,也在整个细胞质内进行。
(3)细胞质基质的激应性。细胞质对外界环境的影响,将产生不同的反应,如细胞质的运动、收缩等特性。
(4)细胞质基质本身还具有外部运动和内部运动的特性。如变形虫伸出伪足和不断改变形状;胞质环流等。
3、细胞质基质的生物学特性
(1)完成各种中间代谢过程:如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。蛋白质合成与脂肪酸合成也在细胞质基质中完成。
(2)维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。这些与细胞质骨架相关。
(3)在蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解等方面也起重要作用。
4、细胞质基质的功能
细胞基质一侧合成的磷脂可能借助phospholipdtranslocator(磷脂转位因子)/flippase(转位酶)使其从细胞基质一侧转移到ER腔中。
以环化构象存在的信号肽与易位子组分结合并使孔道打开,信号肽穿入ER膜并引导肽链以袢环形式进入ER腔中,这是一个需GTP的耗能过程。
高尔基的膜囊上存在微管马达蛋白(cytoplasmicdynein和kinesin)和微丝马达蛋白(myosin)。
溶酶体的标志酶:酸性磷酸酶。
相互连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统。
由于内质网的驻留蛋白具有回收信号,即使有的蛋白发生逃逸,也会保留或回收回来,所以有人将内质网比喻成“开放的监狱”(openprison)。
Bip为分子伴侣,可与Ca2+结合,属于热休克蛋白70家族成员,遍布ER中,进化上非常保守。
如唾液酸转移酶、N-乙酰基葡萄糖***半乳糖基转移酶、糖蛋白-半乳糖基转移酶、UDP-N-乙酰葡萄糖-糖蛋白N-乙酰基葡萄糖***基转移酶。
细胞内糖类合成的工厂。
这些与细胞质骨架相关。
1、网格蛋白包被小泡
特定三肽序列为:Asn-X-Ser
包被蛋白的装配是受控的;
(3)新生肽的折叠与组装
高尔基体聚集在微管组织中心(MTOC)附近并在高尔基体膜囊上结合有类似动力蛋白的蛋白质,从而使高尔基体维持其极性。
疏水中心的结尾由甘氨酸和丙氨酸等侧链较短的氨基酸残基组成。
中间高尔基网(medialGolgi)(又称高尔基堆)
4)受精过程中精子顶体
其他酶类
其它重要的生理功能
细胞内膜系统概念:
二、细胞内膜系统(endomembranesystem)
细胞内,在结构、功能及发生上有一定联系的膜性结构的总称。
内膜系统的区域化衍生形成各种细胞器(organelles)
一层单位膜围成的管状、泡状和囊状的结构。相互连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统。在靠近细胞核的部位,可与外层核膜相连;在靠近质膜的部位,可与质膜内褶相连。
第二节内质网
一、形态结构
endoplasmicreticulum,ER
已分化细胞中,内质网较发达。未分化细胞中,内质网较不发达,而游离核糖体却非常丰富。故内质网发达与否可作为判断细胞分化程度和功能状态的一种形态学指标。