04-1-细胞质在线视频

同学们好

我们这一讲来学习细胞质基质

上一章我们主要围绕细胞膜的重要功能

就是跨膜运输来学习

大家一定会好奇地问

这些物质运输到细胞内

细胞内又是一个什么样的世界呢

这一讲所要讨论的主题“细胞质基质”

将从细胞内环境层面

揭示和描绘细胞内的奇幻世界

首先 我们来界定一下

细胞质基质的范围

过去一般讲

细胞质就是细胞内

除去细胞核以外的所有物质

随着观察研究手段的进步

对细胞质基质所包括的范围有

更准确的认识

比如在光镜下

我们看到它是均匀一致的

透明质或被称为胞液

而在电镜下

我们则可以看到其中含有许多

不同类型的形态各异的细胞器

因此 现在把细胞质基质界定为

细胞内除去所有细胞器的

那部分结构空间和物质成分

细胞质基质作为细胞生命活动的主要场所

必需营造出适于生命的内环境

就是这种内部社会的这种稳定性

这是一个什么样的环境呢

水 对 就是水的环境

它是一团含有生物大分子的水溶胶复合体

其中70%都是水

另外有20%为蛋白质

从生物化学角度来讲

它就是细胞内的一种水溶相

或称为胞质溶胶

它占细胞总体积的50%到60%

在一个典型的动物细胞 比如像肝细胞内

细胞质基质约占整个肝细胞空间的54%

里面含有约1万种不同种类的蛋白质

其中仅仅代谢需要的一些酶

就多达几千种

细胞的大多数中间代谢活动

都是在细胞质基质中进行

另外它还参与细胞塑形以及分裂

细胞的运动还有胞内物质的转运运输

等众多功能

当然细胞内的分子世界

是如此的纷繁复杂

许多内容将在后续的一些相关章节中

进行详细的介绍

我们这一讲仅对细胞质基质的基本结构

物质组成和基本功能进行概述

首先 我们来看一看

细胞质基质的基本结构

对细胞质基质结构的认识

也是一个逐步深入的过程

至今还在不停的研究之中

过去认为 在光学显微镜下看到的

细胞内透明质是均匀的溶胶体

后来发现细胞质它具有弹性

也具有黏滞性

也发现有胞质的运动

特别是它的区域化

生物大分子可发生定位的迁移

因此现在认为

这种细胞质基质透明质中

存在着其它的结构

应用电镜技术及活细胞成像分析技术

现在认为细胞质基质的确是不均匀的

其中存在许多纤维网络结构的微区

主要指的是我们在后面章节要

详细介绍的细胞骨架

在这些纤维网络微区结构中

它承载着细胞生命活动所需要的

分子以及分子复合体

同时又允许水相在其中自由移动

这种水溶胶状态

适宜于生命代谢过程中的

动态性、稳定性、可调控性

以及复杂的相互作用

随着细胞纳米成像技术

和分子示踪分析方法的进展

更微观的细胞质基质结构

如网蛋白丝和微梁网等结构

陆续被发现和提出

那么下面我们再来看一看

细胞质基质的基本组成

细胞质基质的化学组成是非常复杂的

比如我们刚才提到

仅仅蛋白质就多达上万种

酶也有数千种

而且因不同的细胞类型

和生理状态的差异

发生明显的变化

尽管已经建立了许多研究细胞质基质

成分分离的和分析的技术

但是要搞清楚细胞质基质

特别是在单细胞水平和活体的状态下

把细胞质基质的动态的组成搞清楚

依然是十分困难

在此 我们只能简单的

按照分子质量的大小

把细胞质基质的化学组成

划分为以下三大块

第一块就是小分子类的

包括水、无机离子和溶解的气体

其中单价离子大部分以游离方式存在于

细胞质基质中

而双价的阳离子则可能结合在

核酸、多糖和蛋白质等生物大分子中

第二类我们称为中分子类

包括各种代谢的中间产物

像脂类分子、糖类分子

氨基酸和核苷酸等

第三类我们称为生物大分子类

细胞质基质中游离的大分子主要包括

各种蛋白质、还有脂蛋白

以及转入的RNA和一部分多糖

它们可以相互作用形成功能性的复合体

要特别提出的是

细胞质基质中含有大量的酶蛋白

这些酶的种类很多

主要参与生命物质的合成与分解代谢

这些代谢过程包括

蛋白质的合成

核酸的合成、脂肪酸的合成

以及糖酵解的途径

戊糖磷酸的途径

还有糖原代谢的作用

下面我们再来谈

细胞质基质的基本功能

概括而言 细胞质基质的功能

包括以下几个方面

首先 它是进行生物化学代谢活动的

主要场所

比如上面提到的蛋白质、氨基酸、核苷酸

脂类和糖类物质的许多代谢反应

是由细胞质基质中存在的酶来完成的

第二 它是维持细胞器结构完整性

提供了所需要的内环境稳态

特别是水离子平衡

以及渗透压的平衡和pH值的稳定

第三方面的功能

它供给细胞器进行生命活动所必须的

一切物质

包括结构的、功能的有些分子

第四方面 它为细胞器的装配和行使功能

所涉及的物质运输

都是在细胞质基质中来完成

第五 是核糖体进行蛋白质翻译

合成的场所

第六 它还是蛋白质翻译后修饰的

一个场地

比如蛋白质的侧链进行糖基化、酰基化

甲基化以及磷酸化、还有去磷酸化等等

很多修饰的发生都是在细胞质基质中完成

第七方面 它是蛋白质降解和回收的场所

像错误折叠

以及损伤的突变的一些蛋白质分子

需要在细胞质基质中进行泛素化的标记

然后才能够启动蛋白酶对它进行

降解和清理

最后 它为蛋白质在细胞内

进行分选、定位转运提供交通的路径

这是近些年来细胞生物学所取得的

一些重要的研究进展

证明了细胞合成的新生蛋白质

依赖细胞质基质的微环境

才能被分别转运到不同的细胞器

上述细胞质基质的基本功能

我们在以后的相关章节学习当中

还会涉及和介绍

这些功能的完成需要细胞质基质

维持一个正常的生理稳态

主要指以下几个方面的生理要素

首先是适宜的温度

对于哺乳动物细胞而言

几乎所有的生命代谢活动

都对温度十分敏感

特别是蛋白质和酶的生理活性

最容易受到温度的影响

第二就是要有适宜的pH值

细胞质基质中存在许多对缓冲系统

我们人体体液和细胞内环境

维持在中性偏弱碱性缓冲条件

对于大量的生命代谢的活动是必须的

第三方面那就是需要有适宜的离子强度

细胞内的阴离子、阳离子的平衡

以及不同离子类型的分布

对于细胞正常的生命活动至关重要

也是维持细胞膜电位

稳定性及进行电化学信号传导所必须的

好了 今天有关细胞质基质这一讲

我们主要就讲这些内容

同学们下次课再见