細胞質(zhì)

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細胞質(zhì)(cytoplasm)又(yòu)稱胞質(zhì)、胞漿,是一種使細胞充滿的溶膠狀物(wù)質(zhì)。細胞質(zhì)的主要成分(fēn)是胞質(zhì)溶膠(一種凝膠狀物(wù)質(zhì))、細胞器(細胞的内部亞結構)和各種細胞質(zhì)内含物(wù)。。細胞質(zhì)屬于一種原生質(zhì),與原生質(zhì)同樣是由水、鹽、有(yǒu)機分(fēn)子及各種催化反應的酶所組成。其中(zhōng),細胞質(zhì)中(zhōng)約 80% 是水,通常是無色的。細胞質(zhì)的胞質(zhì)溶膠具(jù)“分(fēn)子液”功能(néng),且能(néng)使細胞質(zhì)内各種細胞器和胞質(zhì)包涵體(tǐ)呈懸浮狀态;而細胞質(zhì)本身是透過脂質(zhì)膜聚集在一起的。在細胞生物(wù)學(xué)中(zhōng),細胞質(zhì)是真核細胞内的所有(yǒu)物(wù)質(zhì),被細胞膜包圍,但細胞核除外。細胞核内及包含在核膜内的物(wù)質(zhì)均稱為(wèi)核質(zhì)。

細胞質(zhì)(圖1)

動物(wù)細胞的基本結構:

  1. 核仁

  2. 細胞核

  3. 核糖體(tǐ)

  4. 囊泡

  5. 粗面内質(zhì)網

  6. 高爾基體(tǐ)

  7. 細胞骨架

  8. 光面内質(zhì)網

  9. 線(xiàn)粒體(tǐ)

  10. 液泡

  11. 胞質(zhì)溶膠

  12. 溶酶體(tǐ)

  13. 中(zhōng)心體(tǐ)

  14. 細胞膜


細胞質(zhì)是構成胞質(zhì)體(tǐ)(cytosome 或 cytoplast)的物(wù)質(zhì),而細胞有(yǒu)生命的物(wù)質(zhì)中(zhōng),細胞核外面呈半透明膠狀體(tǐ)的部分(fēn),總稱為(wèi)胞質(zhì)體(tǐ);有(yǒu)學(xué)者将胞質(zhì)體(tǐ)視為(wèi)細胞質(zhì)。在排除細胞器和顆粒後保留的亞顯微細胞基質(zhì)或細胞質(zhì)基質(zhì)是基質(zhì)。它是光學(xué)顯微鏡下的透明質(zhì)體(tǐ),一種高度複雜的多(duō)相系統,其中(zhōng)所有(yǒu)可(kě)分(fēn)辨的細胞質(zhì)元素都懸浮在其中(zhōng),包括較大的細胞器,如核糖體(tǐ)、線(xiàn)粒體(tǐ)、植物(wù)質(zhì)體(tǐ)、脂滴和液泡。


大多(duō)數細胞活動發生在細胞質(zhì)内,例如許多(duō)代謝(xiè)途徑,包括糖酵解,以及細胞分(fēn)裂等過程。 集中(zhōng)的内部區(qū)域稱為(wèi)内質(zhì),外層稱為(wèi)細胞皮層或外質(zhì)。


鈣離子進出細胞質(zhì)的運動是代謝(xiè)過程的信号活動。 


在植物(wù)中(zhōng),細胞質(zhì)圍繞液泡的運動稱為(wèi)細胞質(zhì)流。

曆史

該術語由阿爾伯特·馮·科(kē)立克在1863 年提出,最初是原生質(zhì)的同義詞,但後來它表示細胞核外的細胞物(wù)質(zhì)和細胞器


關于細胞質(zhì)的定義存在一定的分(fēn)歧,因為(wèi)一些筆(bǐ)者更願意将一些細胞器排除在外,尤其是液泡,有(yǒu)時還包括質(zhì)體(tǐ)。


物(wù)理(lǐ)特質(zhì)

細胞質(zhì)的各種成分(fēn)如何相互作(zuò)用(yòng)以允許細胞器運動同時保持細胞結構仍不确定。細胞質(zhì)成分(fēn)的流動在許多(duō)依賴于細胞質(zhì)滲透性的細胞功能(néng)中(zhōng)起着重要作(zuò)用(yòng)。這種功能(néng)的一個例子是細胞信号傳導,這一過程取決于允許信号分(fēn)子在細胞中(zhōng)擴散的方式。雖然像鈣離子這樣的小(xiǎo)信号分(fēn)子能(néng)夠輕松擴散,但較大的分(fēn)子和亞細胞結構通常需要幫助才能(néng)穿過細胞質(zhì)。這種粒子的不規則動力學(xué)引起了關于細胞質(zhì)性質(zhì)的各種理(lǐ)論。


作(zuò)為(wèi)溶膠凝膠

長(cháng)期以來,有(yǒu)證據表明細胞質(zhì)的行為(wèi)類似于溶膠凝膠。有(yǒu)學(xué)者認為(wèi),細胞質(zhì)的組成分(fēn)子和結構,可(kě)表現得像無序的膠體(tǐ)溶液(溶膠),可(kě)表現得像一個完整的網絡,形成固體(tǐ)物(wù)質(zhì)(凝膠)。因此,提出該理(lǐ)論-根據細胞質(zhì)成分(fēn)之間的相互作(zuò)用(yòng)水平,細胞質(zhì)存在于不同的液相和固相中(zhōng),這可(kě)以解釋觀察到的不同粒子在細胞質(zhì)中(zhōng)移動時的不同動力學(xué)。一篇論文(wén)裏曾提出,在小(xiǎo)于 100 納米的長(cháng)度比例上,細胞質(zhì)像液體(tǐ)一樣,而在更大的長(cháng)度比例上,它像凝膠一樣。


作(zuò)為(wèi)玻璃

近期有(yǒu)學(xué)者提出,細胞質(zhì)的行為(wèi)類似于接近玻璃轉化變的玻璃轉形液體(tǐ)。在這個理(lǐ)論中(zhōng),細胞質(zhì)成分(fēn)的濃度越大,細胞質(zhì)就越不像液體(tǐ),而越像固體(tǐ)的玻璃,将較大的細胞質(zhì)成分(fēn)凍結在适當的位置(據了解,細胞的代謝(xiè)活動能(néng)夠使細胞質(zhì)流态化)。 細胞質(zhì)以允許此類較大的細胞質(zhì)成分(fēn)移動。細胞在沒有(yǒu)代謝(xiè)活動的情況下玻璃化的能(néng)力,如在休眠期,作(zuò)為(wèi)一種防禦策略可(kě)能(néng)是有(yǒu)益的。堅固的玻璃細胞質(zhì)會将亞細胞結構凍結在适當的位置,防止損傷,同時允許非常小(xiǎo)的蛋白質(zhì)和代謝(xiè)物(wù)的傳輸,幫助細胞從休眠狀态恢複後開始生長(cháng)。


其他(tā)觀點

已經有(yǒu)研究檢查與細胞質(zhì)性質(zhì)無關的細胞質(zhì)顆粒的運動。在這種替代方法中(zhōng),由馬達蛋白引起的細胞内聚集的随機力解釋了細胞質(zhì)成分(fēn)的非布朗運動。


細胞質(zhì)的元件

細胞質(zhì)是由離子及可(kě)溶的高分(fēn)子,如酶、碳水化合物(wù)、不同的鹽及蛋白質(zhì),以及大量的核糖核酸所組成。細胞質(zhì)的水性元件亦稱為(wèi)透明質(zhì)。


細胞質(zhì)可(kě)以是凝膠狀的或是液體(tǐ),視乎環境情況及當時細胞的活動。在凝膠狀情況,細胞質(zhì)被命名(míng)為(wèi)胞質(zhì)凝膠,是一種固體(tǐ)質(zhì)量。後者被稱為(wèi)胞質(zhì)溶膠,是一種流動的液體(tǐ)。一般而言,近細胞邊緣部分(fēn)的是凝膠狀的,而細胞内部的是液體(tǐ)。


細胞質(zhì)中(zhōng)不可(kě)溶的成分(fēn)是細胞器(如:線(xiàn)粒體(tǐ)、葉綠體(tǐ)、溶酶體(tǐ)、過氧物(wù)酶體(tǐ)及核糖體(tǐ)等)、數個的液泡、細胞骨架及複雜的細胞膜結構(如:内質(zhì)網)。它在植物(wù)細胞中(zhōng)亦幫助進行消化。


不同生物(wù)的細胞質(zhì)差别

雖然所有(yǒu)細胞都有(yǒu)細胞質(zhì),但是不同生物(wù)域細胞的細胞質(zhì)都有(yǒu)着大為(wèi)不同的特征。例如在動物(wù)界,細胞質(zhì)占有(yǒu)差不多(duō)半個細胞的體(tǐ)積;但在植物(wù)界,由于液泡的存在,細胞質(zhì)則隻占有(yǒu)較少的空間。


功能(néng)

細胞質(zhì)有(yǒu)着機械性的角色,負責維持細胞的形狀及堅固度,且提供懸浮予細胞器


它亦是重要的生命活動場所與一個生命不可(kě)或缺的化學(xué)物(wù)質(zhì)儲存室,這些化學(xué)物(wù)質(zhì)涉及重要的代謝(xiè)作(zuò)用(yòng),如糖酵解及蛋白質(zhì)生物(wù)合成。


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