細胞質基質

細胞質基質又稱胞質溶膠，是細胞質中均質而半透明的膠體部分，充填於其他有形結構之間。細胞質基質的化學組成可按其相對分子質量大小分為三類，即小分子、中等分子和大分子。小分子包括水、無機離子;屬於中等分子的有脂類、糖類、胺基酸、核苷酸及其衍生物等；大分子則包括多糖、蛋白質、脂蛋白和RNA等。

基本介紹

• 中文名：細胞質基質
• 外文名：cytoplasmic matrix； cytosol
• 別名：細胞溶膠
• 方面：醫療、科研、生物
• 作用：活細胞進行新陳代謝的主要場所

定義

隨觀察方法、研究手段的改進，其涵義有所改變。顯微水平上稱為透明質或細胞液；亞顯微水平上稱為細胞質基質；細胞生化上稱為胞質溶膠即細胞勻漿經超速離心除去所有細胞器和顆粒後的上清液部分。

細胞質基質

由水，無機鹽，脂質，糖類，核苷酸，胺基酸和多種酶等組成。在細胞質基質中，進行多種化學反應。

胞質溶膠約占細胞總體積55%，其中存在幾千種酶。大多數中間代謝（包括糖酵解、糖原異生作用以及糖、脂肪酸、核苷酸和胺基酸的合成）都是在胞質溶膠中進行的。胞質溶膠內約20% 是蛋白質。許多蛋白質可能直接或間接地與細胞骨架相結合，蛋白質分子之間也可能有選擇性的親合。因此，細胞質基質實質上是一個在不同層次均有高度組織結構的系統，而不是一種簡單的溶液。然而，在普通透射電子顯微鏡下卻看不到細胞質基質內的有形構造。

70年代美國細胞生物學家K．R．波特用高穿透力的高壓電子顯微鏡觀察經戊二醛固定的離體培養的細胞，才在細胞基質內發現微梁網路。於是便把基質分為兩個部分：①微梁網路，分布在整個細胞中，由蛋白質性質的微梁纖維構成。②水狀的網路空間，其中溶解或懸浮著多種小分子，如糖、胺基酸、無機鹽等。微梁網路的邊緣附著在細胞的質膜上，並與微管、微絲等細胞骨架成分交織成為網架，支掛著內質網、線粒體等細胞器。游離的多核糖體則懸於微梁網路的交叉點上。整個細胞質呈現複雜的結構秩序。

有人先用去垢劑處理細胞，去除可溶性蛋白質，再用改良的水乾法製備細胞標本，在電子顯微鏡下就看不到微梁結構。若不經去垢劑處理，則出現微梁網路。因此，微梁網路是否真正存在還不能確定。

功能

是活細胞進行新陳代謝的主要場所，其為新陳代謝的進行，提供所需要的物質，如酶。

提供細胞器的穩定微環境。

影響細胞的形狀。

結構

大分子物質：蛋白質、脂蛋白、多糖、核酸（DNA和RNA）

中等分子：胺基酸、核苷酸、脂類

小分子物質：水、無機離子（Na+、K+ 等）

真核細胞的細胞質中膠狀物質叫什麼？截至2013年，還沒有取得一致意見。常見的有細胞質基質（cytoplasmic matrix 或 cytomatrix）和胞質溶膠（cytosol）這兩術語。實際上，這兩術語的定義是有著根本的區別。細胞質基質是指細胞質中除去可分辨的細胞器之外的膠狀物質。其中含有與中間代謝有關的數千種酶類，以及與維持細胞形態和細胞內物質運輸有關的細胞質骨架結構。

胞質溶膠則定義為，細胞質中除去所有細胞器和細胞骨架之外，餘下的內部液體介質。胞質溶膠中含有大量可溶性酶，它對細胞代謝活性擔負著重要功能。

很顯然，兩種定義根本的差別就是包含不包含細胞質骨架。然而，它們共同之處則都認為該膠狀物是細胞代謝的重要場所，其中含有大量跟代謝有關的各種各樣的酶。的確，在細胞質基質或胞質溶膠中是含有大量蛋白質，其含量約占“基質”或“溶膠” 總重量的20~30%；約占細胞總蛋白量四分之一到一半。由於“基質”或“溶膠”中蛋白質濃度很高----大約是200mg~400mg/ml，因此其中很多蛋白質是以複合物形式存在，而且只要提供極少的能量就能使隱藏在其內部的的複雜結構得以穩定。同時，研究發現絕大多數可溶性蛋白，或是被束縛在胞內纖維上，或是被集中在胞內特定區域。為此，許多研究者都相信細胞質中的“膠狀物質”是高度有序的。

即細胞質基質或胞質溶膠是細胞代謝的重要場所，是高度有序的。細胞質基質在蛋白質的修飾和蛋白質選擇性降解等方面起著重要作用。特別是降解細胞質基質中壽命已到、穩定的蛋白質，和變性、錯誤摺疊、含有被氧化或其他非正常修飾胺基酸的蛋白質的時候，它們都是通過依賴於泛素的蛋白質降解途徑得到水解。

泛素（ubiguitin，ub）是一種由76個胺基酸組成的小型、高度保守的蛋白質，他可以與其他細胞內蛋白質的賴胺基酸殘基共價結合。這些被泛素分子標記的蛋白質可以被蛋白酶體（26S的蛋白酶複合體）降解，可以改變蛋白的功能，或者可以引起膜蛋白被送入溶酶體。即泛素蛋白是調節細胞功能，實現蛋白質分解的核心。“泛素功能的發現將成為理解癌症和其他某些疾病發生、發展的一把鑰匙”。以色列科學家西查諾夫、赫什庫和美國科學家羅斯，正是因為發現泛素這一功能，而獲得2004年度諾貝爾化學獎。