原生质
原生质(Protoplasm)是构成细胞生命活动基础的物质总称,包括细胞质基质(cytoplasmic matrix)、细胞器(organelles)和细胞核(nucleus)。这一概念在19世纪被提出,用于描述细胞内的活性胶状物质,是细胞代谢、生长和繁殖的核心载体。
结构组成
1. 细胞质基质
细胞质基质是细胞质中除去细胞器外的半透明胶状物质,主要成分为水、蛋白质、脂类、糖类、无机盐和酶。它是多种生化反应(如糖酵解)的场所,并为细胞器提供物质交换的环境。
2. 细胞器
包括线粒体、内质网、高尔基体等膜结构细胞器,以及核糖体等非膜结构细胞器,各自承担特定功能(如能量合成、蛋白质加工等)。
3. 细胞核
内含染色质(DNA与蛋白质复合体),控制细胞的遗传信息传递与表达。核膜将核质与细胞质分隔,但通过核孔进行物质交换。 历史背景 1835年,捷克科学家扬·埃万杰利斯塔·普尔基涅(Jan Evangelista Purkyně)首次提出“原生质”相关概念。
1839年,德国植物学家马蒂亚斯·雅各布·施莱登(Matthias Jakob Schleiden)和动物学家泰奥多尔·施旺(Theodor Schwann)确立细胞理论,推动原生质研究。
1861年,德国植物学家雨果·冯·莫尔(Hugo von Mohl)正式命名“原生质”,强调其在生命活动中的核心作用。
20世纪后,电子显微镜技术揭示原生质的超微结构,推动分子生物学发展。
生理功能
1. 代谢活动
参与合成(如蛋白质)、分解(如细胞呼吸)及能量转换(ATP生成)。
2. 遗传与调控
细胞核内DNA指导遗传信息复制,RNA介导蛋白质合成。
3. 物质运输
通过胞吞/胞吐、跨膜运输等方式实现内外物质交换。
4. 应激性与适应性
对外界刺激(如温度、化学信号)作出响应,维持内稳态。
研究方法 离心技术:分离细胞组分(如线粒体、核糖体)。
荧光标记:追踪蛋白质等大分子动态。
电子显微镜:观察亚细胞结构(如内质网、微管)。
相关术语 原生质体(Protoplast):去除细胞壁的植物细胞。
原生质层(Protoplasmic layer):植物细胞质壁分离时,细胞膜与液泡膜间的结构。
原生质球(Spheroplast):部分保留细胞壁的细菌或真菌细胞。
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