细胞质定义

细胞的完整流体还包括细胞质，其中悬浮着细胞丝、蛋白质、离子和大分子结构，在真核细胞中被称为细胞质。除了细胞核，细胞质是指细胞的内容物。真核生物有复杂的系统将细胞核区与细胞质分开。填充细胞并被细胞膜包围的凝胶状流体被称为细胞质。它包含线粒体、核糖体、内质网、细胞骨架纤维和其他结构等细胞器。细胞质是多种生物学功能所必需的，包括代谢、蛋白质合成以及细胞内的化学物质运输。它还为细胞器执行其活动提供支持介质。细胞内这些亚细胞结构的形成以及细胞质稳态的维持都需要主动转运。由于原核细胞没有独立的核膜，细胞质包含细胞的基本遗传物质。这些细胞通常比真核细胞小，并且具有更简单的内部细胞质结构。

细胞质的结构

细胞质之所以不寻常，是因为它与其他任何物理世界的流体都不同；液态物质得到充分研究，以理解扩散，并在水性介质和环境中包含少量溶质。细胞质是一个复杂且难以配置和拥挤的系统，包含从离子和小分子到蛋白质，以及多蛋白复合物和细胞器的各种颗粒。这些成分通过复杂的细胞骨架和特化的运动蛋白根据细胞的需要被转移到细胞周围。这些大颗粒的迁移改变了细胞质的物理特性。细胞质的物理特性各不相同。有时细胞内会发生快速扩散，使细胞质看起来像胶体溶液。有时它看起来具有凝胶状或玻璃状材料的性质。据报道，它同时具有粘性和弹性材料的特性，能够在外力作用下缓慢变形，并以最小的能量损失恢复其先前的形状。质膜附近的细胞质也更“坚硬”，而内部部分则类似于自由流动的液体。这些细胞质的变化似乎依赖于细胞的代谢活动，并在执行某些任务和保护细胞免受压力方面发挥着至关重要的作用。

细胞质结构分为三个部分。

1. 细胞骨架及其相关的运动蛋白。
2. 细胞器和其他大的多蛋白复合物。
3. 细胞质内含物和溶解的溶质。

细胞骨架和运动蛋白

细胞的基本形状是由其结构细胞骨架提供的，该细胞骨架主要由三种聚合物组成——*微管、肌动蛋白丝和中间纤维*。

肌动蛋白或微丝宽度为 7 纳米，由双链 F-肌动蛋白聚合物组成。这些细丝与各种蛋白质连接，这些蛋白质有助于细丝形成并将它们锚定在质膜附近。其细胞质位置使微丝能够快速响应来自外部环境的信号分子，并通过信号转导或趋化性诱导细胞反应。基于 ATP 的运动蛋白肌球蛋白沿着微丝运输货物和囊泡，并参与肌肉收缩。微管是微管蛋白的聚合物，通过十三个原纤维的侧向组装形成一个中空的管。每个原纤维是微管蛋白分子的聚合物，它们交替排列。微管的内径为 12 纳米，外表面为 24 纳米。

细胞器和其他大的多蛋白复合物

大多数真核细胞具有多种细胞器，它们在细胞质内充当专门的微环境隔室。例如，溶酶体在酸性环境中含有多种水解酶，这种环境最适合其酶活性。这些水解酶在细胞质中合成后被主动转运到溶酶体中。线粒体虽然有自己的基因组，但需要几种在细胞质中产生然后选择性转运到细胞器中的酶。由于细胞质的物理凝胶状结构以及它们与细胞骨架的连接，这些细胞器被放置在精确的位置。核糖体是巨大的 RNA 和蛋白质复合物，用于将 mRNA 密码翻译成蛋白质氨基酸序列。蛋白酶体是巨大的分子结构，质量为 20,000 千道尔顿，直径为 15 纳米。

细胞质内含物和溶解的溶质

各种生化物质，从小蛋白质晶体到色素、碳水化合物和脂肪；所有细胞，如脂肪细胞等，都含有甘油三酯形式的脂滴。它们用于制造细胞膜，并且是重要的能量来源。每克脂质产生的 ATP 分子是碳水化合物的两倍。然而，从甘油三酯中提取这种能量需要大量的氧气；因此，细胞还拥有糖原储备作为细胞质内含物。它们用于形成细胞膜并提供大量能量。脂质每克产生的 ATP 分子是碳水化合物的两倍。然而，从甘油三酯中获取这种能量的过程需要大量的氧气；因此，细胞还拥有糖原储备作为细胞质内含物。

细胞质的功能

构成细胞骨架的单体也存在于细胞质中。细胞骨架对于具有特定形状的细胞至关重要，并且是正常细胞活动所必需的。例如，神经元中含有长轴突，需要中间纤维、微管和肌动蛋白纤维来创建传递动作电位到下一个细胞的刚性框架。细胞质除了指定各种细胞器的特定位置外，还有助于在细胞内部建立秩序。例如，细胞核和中心体通常位于细胞的中央。

细胞质遗传

叶绿体和线粒体是存在于细胞质中并拥有自身基因组的两种细胞器。这些细胞器包含位于细胞核之外的基因，因为它们直接从母亲通过卵细胞继承。这些细胞器响应细胞的需求并独立于细胞核进行复制。因此，细胞质或细胞核外遗传产生了没有与父本混合或重组的连续遗传谱系。