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細胞質

細胞質（cytoplasm）又稱胞質、胞漿[1]，是一種使細胞充滿的溶膠狀物質。細胞質的主要成分是胞質溶膠（一種凝膠狀物質）、細胞器（細胞的內部亞結構）和各種細胞質內含物。[2]。細胞質屬於一種原生質，與原生質同樣是由水、鹽、有機分子及各種催化反應的酶所組成。其中，細胞質中約 80% 是水，通常是無色的。[3]細胞質的胞質溶膠具「分子液」功能，且能使細胞質內各種細胞器和胞質包涵體呈懸浮狀態；而細胞質本身是透過脂質膜聚集在一起的。在細胞生物學中，細胞質是真核細胞內的所有物質，被細胞膜包圍，但細胞核除外。[4]細胞核內及包含在核膜內的物質均稱為核質。

細胞生物學
動物細胞

細胞質是構成細胞質體（cytosome 或 cytoplast）的物質，而細胞有生命的物質中，細胞核外面呈半透明膠狀體的部分，總稱為胞質體；有學者將胞質體視為細胞質。在排除細胞器和顆粒後保留的亞顯微細胞基質或細胞質基質是基質。它是光學顯微鏡下的透明質體，一種高度複雜的多相系統，其中所有可分辨的細胞質元素都懸浮在其中，包括較大的細胞器，如核糖體、粒線體、植物質體、脂滴和液泡。

大多數細胞活動發生在細胞質內，例如許多代謝途徑，包括糖酵解，以及細胞分裂等過程。 集中的內部區域稱為內質，外層稱為細胞皮層或外質。

鈣離子進出細胞質的運動是代謝過程的信號活動。 [5]

在植物中，細胞質圍繞液泡的運動稱為細胞質流。

歷史 編輯

該術語由阿爾伯特·馮·科立克在1863 年提出，最初是原生質的同義詞，但後來它表示細胞核外的細胞物質和細胞器。[6][7]

關於細胞質的定義存在一定的分歧，因為一些筆者更願意將一些細胞器排除在外，尤其是液泡[8]，有時還包括質體。[9]

物理特質 編輯

細胞質的各種成分如何相互作用以允許細胞器運動同時保持細胞結構仍不確定。細胞質成分的流動在許多依賴於細胞質滲透性的細胞功能中起著重要作用。[10]這種功能的一個例子是細胞信號傳導，這一過程取決於允許信號分子在細胞中擴散的方式。[11]雖然像鈣離子這樣的小信號分子能夠輕鬆擴散，但較大的分子和亞細胞結構通常需要幫助才能穿過細胞質。[12]這種粒子的不規則動力學引起了關於細胞質性質的各種理論。

作為溶膠凝膠 編輯

長期以來，有證據表明細胞質的行為類似於溶膠凝膠。[13]有學者認為，細胞質的組成分子和結構，可表現得像無序的膠體溶液（溶膠），可表現得像一個完整的網絡，形成固體物質（凝膠）。因此，提出該理論-根據細胞質成分之間的相互作用水平，細胞質存在於不同的液相和固相中，這可以解釋觀察到的不同粒子在細胞質中移動時的不同動力學。一篇論文裡曾提出，在小於 100 奈米的長度比例上，細胞質像液體一樣，而在更大的長度比例上，它像凝膠一樣。[14]

作為玻璃 編輯

近期有學者提出，細胞質的行為類似於接近玻璃轉化變的玻璃轉形液體。[12]在這個理論中，細胞質成分的濃度越大，細胞質就越不像液體，而越像固體的玻璃，將較大的細胞質成分凍結在適當的位置（據了解，細胞的代謝活動能夠使細胞質流態化）。 細胞質以允許此類較大的細胞質成分移動。[12]細胞在沒有代謝活動的情況下玻璃化的能力，如在休眠期，作為一種防禦策略可能是有益的。堅固的玻璃細胞質會將亞細胞結構凍結在適當的位置，防止損傷，同時允許非常小的蛋白質和代謝物的傳輸，幫助細胞從休眠狀態恢復後開始生長。[12]

其他觀點 編輯

已經有研究檢查與細胞質性質無關的細胞質顆粒的運動。在這種替代方法中，由馬達蛋白引起的細胞內聚集的隨機力解釋了細胞質成分的非布朗運動。[15]

細胞質的元件 編輯

細胞質是由離子及可溶的高分子，如酶、碳水化合物、不同的鹽及蛋白質，以及大量的核糖核酸所組成。細胞質的水性元件亦稱為透明質。

細胞質可以是凝膠狀的或是液體，視乎環境情況及當時細胞的活動。在凝膠狀情況，細胞質被命名為胞質凝膠，是一種固體質量。後者被稱為胞質溶膠，是一種流動的液體。一般而言，近細胞邊緣部份的是凝膠狀的，而細胞內部的是液體。

細胞質中不可溶的成份是細胞器（如：粒線體、葉綠體、溶酶體、過氧物酶體及核糖體等）、數個的液泡、細胞骨架及複雜的細胞膜結構（如：內質網）。它在植物細胞中亦幫助進行消化。

不同生物的細胞質差別 編輯

雖然所有細胞都有細胞質，但是不同生物域細胞的細胞質都有著大為不同的特徵。例如在動物界，細胞質佔有差不多半個細胞的體積；但在植物界，由於液泡的存在，細胞質則只佔有較少的空間。

功能 編輯

細胞質有著機械性的角色，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[16]與一個生命不可或缺的化學物質儲存室，這些化學物質涉及重要的代謝作用，如醣酵解及蛋白質生物合成。

參考文獻 編輯

  1. ^ 存档副本. [2021-07-12]. （原始內容存檔於2021-09-17）. 
  2. ^ 存档副本. [2021-07-12]. （原始內容存檔於2021-07-12）. 
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  4. ^ Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden. Biology: Exploring Life生物学 - 探索生命. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. 2006 [2020-05-03]. ISBN 0-13-250882-6. （原始內容存檔於2014-11-02）. 
  5. ^ Hogan CM. Calcium. Jorgensen A, Cleveland C (編). Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment. 2010. （原始內容存檔於12 June 2012）. 
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  10. ^ Cowan AE, Moraru II, Schaff JC, Slepchenko BM, Loew LM. Spatial Modeling of Cell Signaling Networks. Computational Methods in Cell Biology. Methods in Cell Biology 110. 2012: 195–221. ISBN 9780123884039. PMC 3519356  . PMID 22482950. doi:10.1016/B978-0-12-388403-9.00008-4. 
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  12. ^ 12.0 12.1 12.2 12.3 Parry BR, Surovtsev IV, Cabeen MT, O'Hern CS, Dufresne ER, Jacobs-Wagner C. The bacterial cytoplasm has glass-like properties and is fluidized by metabolic activity. Cell. January 2014, 156 (1–2): 183–94. Bibcode:2014APS..MARJ16002P. PMC 3956598  . PMID 24361104. doi:10.1016/j.cell.2013.11.028. 
  13. ^ Taylor CV. The contractile vacuole in Euplotes: An example of the sol-gel reversibility of cytoplasm. Journal of Experimental Zoology. 1923, 37 (3): 259–289. doi:10.1002/jez.1400370302. 
  14. ^ Kwapiszewska, Karina; et al. Nanoscale Viscosity of Cytoplasm Is Conserved in Human Cell Lines. The Journal of Physical Chemistry Letters. July 31, 2020, 11 (16): 6914–6920. PMC 7450658  . PMID 32787203. doi:10.1021/acs.jpclett.0c01748  . 
  15. ^ Guo M, Ehrlicher AJ, Jensen MH, Renz M, Moore JR, Goldman RD, Lippincott-Schwartz J, Mackintosh FC, Weitz DA. Probing the stochastic, motor-driven properties of the cytoplasm using force spectrum microscopy. Cell. August 2014, 158 (4): 822–832. PMC 4183065  . PMID 25126787. doi:10.1016/j.cell.2014.06.051. 
  16. ^ 朱, 清時. 人教版科学七年级上册. 浙江教育出版社. 2012.7: 167頁. ISBN 978-7-5338-9794-9. 
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