1. 基本概念
细胞质(cytoplasm):细胞质膜内除去核以外的所有物质。
细胞质基质(cytoplasmicmatrix, cytomatrix):在真核细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器以外的胶状物质(A fluid cytoplasmic substancefilling the interstices of the cytoskeleton)
胞质溶胶(cytosol):用差速离心的方法分离细胞匀浆物中的各种细胞组分,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,生物化学家称之为胞质溶胶。
2. 组成与特点
主要成分:中间代谢相关的各种酶类、胞质骨架结构
-小分子:水、无机盐溶液,气体 (O2、CO2)
-中分子:各种代谢物 (糖、脂类、核苷酸、氨基酸)
-大分子:脂蛋白、多糖、 RNA、蛋白质
特点:
-是一个高度有序的体系,组分间通过弱键相互作用而处于动态平衡
-是具粘滞性、弹性的胶体系统,可在溶胶与凝胶间转换
-pH值6.8左右,偏酸(细胞核pH值偏碱性,7.6~7.8)
3. 功能
(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、糖原合成与部分分解、蛋白质合成、脂肪酸合成等
(2)与细胞质骨架相关的功能,维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等
(3)蛋白质的分选与运输
(4)蛋白质的修饰及选择性降解
a. 蛋白质的修饰:在细胞质基质中发生蛋白质修饰的类型主要有:
-辅酶或辅基与酶的共价结合
-磷酸化与去磷酸化,调节多种蛋白的生物活性
-糖基化
-对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰(不易被细胞 内的蛋白水解酶水解,从而使蛋白在细胞中维持 较长的寿命)
-酰基化
b. 控制蛋白质的寿命:蛋白质N端的第 1 个氨基酸残基决定其寿命,若为Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly、Pro,稳定;如是其他12种氨基酸之一,则不稳定——依赖于泛素的降解途径(泛素识别,蛋白酶体负责水解)
c. 降解变性和错误折叠的蛋白质:推测:对畸形蛋白质所暴露出来的氨基酸疏水基团进行识别,并由此启动对蛋白质N端第一个氨基酸残基的作用,结果形成N端不稳定的氨基酸
d. 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠:
帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠,形成正确的分子构象,主要靠热休克蛋白 (heat shock protein, Hsp)来完成
-热休克蛋白主要有3 个家族,各家族都有不同基因编码的数种成员,有的正常条件下表达,有些则在高温或其他异常情况下大量表达,以保护细胞
-热休克蛋白选择性地与畸形蛋白质结合,利用水解ATP释放的能量使聚集的蛋白质溶解,并进一步折叠成正确构象的蛋白质
4. 细胞内膜系统
细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形的细胞器或细胞结构
主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡等
功能:区隔化;增加细胞内表面积
特点:独立性;连续性;动态性;
研究方法:放射自显影技术、绿色荧光蛋白、电镜技术、差速离心、突变体分析技术。