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细胞器之间的分工合作
第9讲
第4课时（共4课时）
一轮复习
知识点19：细胞质基质和细胞骨架
一、细胞质基质
细胞质中呈溶胶状态的部分
1.状态
2.成分
水(70%)
无机盐
脂质
糖类
氨基酸
蛋白质(酶、细胞骨架等)
核苷酸
RNA
……
其体积约为细胞质总体积50%以上
3.功能
细胞代谢的主要场所
①细胞与环境，细胞质与细胞核，细胞器之间的物质运输、能量交换、信息传递等都要通过细胞质基质来完成。
②很多重要的中间代谢反应也发生在细胞质基质中
如：细胞呼吸的第一阶段，无氧呼吸等过程。
③蛋白质的修饰
如：蛋白质的磷酸化、甲基化等
蛋白质的磷酸化
蛋白质
(无活性)
蛋白质
(有活性)
P
ATP
ADP
Pi
H2O
蛋白激酶
蛋白磷酸酶
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。
这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
④蛋白质降解
细胞中蛋白质的降解有两条途径
途径一：发生在溶酶体中的溶酶体途径
途径二：发生在细胞质基质中的泛素-蛋白酶体途径
泛素(Ub)是由76个氨基酸组成的单链球蛋白，在蛋白质降解过程中，泛素起到“死亡标签”的作用，即细胞质中被泛素标记的蛋白质会被蛋白酶体特异性地识别并迅速降解。
ATP
ATP
蛋白质
泛素化蛋白
蛋白酶体
泛素
氨基酸或短肽
(由蛋白质组成的桶状结构)
泛素(Ub)是由76个氨基酸组成的单链球蛋白，在蛋白质降解过程中，泛素起到“死亡标签”的作用，即细胞质中被泛素标记的蛋白质会被蛋白酶体特异性地识别并迅速降解。
ATP
ATP
蛋白质
泛素化蛋白
蛋白酶体
泛素
氨基酸或短肽
a.蛋白质被降解前，需要多次泛素化标记
b.错误折叠的或不稳定的蛋白质可能需由蛋白酶体降解
c.蛋白质泛素化和蛋白酶体水解蛋白质的过程均需要消耗ATP
⑤帮助蛋白质正确折叠
mRNA
分子伴侣
分子伴侣
5’
3’
ATP
a
b
a
与刚刚形成的肽链结合，
防止错误折叠(保护功能)
b
帮助多肽链正确折叠(帮助折叠)
分子伴侣是一类协助细胞内蛋白质组装和折叠的蛋白质
ATP
c
d
c
帮助折叠的蛋白质去折叠，
使蛋白质通过线粒体膜(帮助去折叠)
d
帮助去折叠的蛋白质重新折叠(帮助折叠)
分子伴侣
载体
错误严重
错误不严重
被降解
正确折叠
泛素-蛋白酶体
分子伴侣
细胞质基质中错误折叠的蛋白质的去向
错误折叠的蛋白质
二、细胞骨架
1.位置
细胞质(细胞质基质)中
2.成分
蛋白质
3.形态
纤维网架结构
4.特点
时刻发生着组装和去组装
(动态性)
细胞骨架是由蛋白质组成的动态纤维网架结构
细胞骨架的结构
1.位置
细胞质(细胞质基质)中
2.成分
蛋白质
3.形态
纤维网架结构
4.特点
时刻发生着组装和去组装
(动态性)
①维持着细胞的形态
5.功能
决定细胞的大体形态，使细胞可能成为方形的表皮细胞，或者形成带有又细又长、在人体中延伸1m距离的轴突和树突的神经元细胞 ……
微绒毛
细胞骨架
细胞骨架
②锚定并支撑着许多细胞器
5.功能
细胞质中的细胞器并不是漂浮于细胞质中的，细胞骨架为各种细胞器提供附着位点，让它们有各自的空间定位，将细胞内各种细胞器组成各种功能体系与区域网络。
细胞膜
内质网
核糖体
线粒体
细胞骨架
③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
5.功能
细胞骨架是细胞从一个位置向另一个位置移动的动力装置。
细胞运动
一些单细胞生物借助由细胞骨架组成的鞭毛和纤毛进行运动。如：衣藻。
多细胞动物含有许多可运动的细胞，
如：精子、白细胞等。
一些单细胞生物利用细胞骨架形成伪足，进行类似爬行的运动。如：变形虫。
衣藻
变形虫
精子
③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
细胞骨架可装配成细胞分裂的装置。
细胞分裂
牵引染色体移动的纺锤丝/星射线是细胞骨架
细胞骨架可装配成细胞分裂的装置。
细胞分裂
动物细胞的细胞膜从细胞的中部向内凹陷、缢裂的动力是由细胞骨架提供的。
植物细胞形成细胞板时由细胞骨架提供支撑。沿着细胞骨架合成纤维素，形成细胞板后逐渐扩展为细胞壁。
细胞骨架
细胞板
细胞骨架
③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
细胞分化
基因选择性表达不同类的细胞骨架蛋白，从而形成不同形态的细胞，不同细胞骨架，为不同mRNA提供特定的结合位点，促进mRNA的翻译。
例如:细胞骨架的直径、长度和数量会发生明显的变化，从而导致细胞骨架发生重排。通过细胞骨架的分布与重组的改变，将直接影响细胞内信号的整合和转导、细胞周期的改变和基因表达，最终影响细胞分化的过程。
③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
细胞骨架为细胞内的物质和结构的运输及运动提供轨道网络。
物质运输
细胞骨架
囊泡
囊泡：由内质网、高尔基体产生或通过胞吞作用形成。
③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
细胞骨架在运输物质或细胞结构时需要消耗ATP，这样就完成了能量转化。
能量转化
细胞骨架
能量转化伴随着在吸能和放能过程中。
③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
细胞骨架在运输物质或细胞结构时需要消耗ATP，这样就完成了能量转化。
信息传递
信息分子
特异性受体
基因表达
蛋白质
结构改变
相应的
生物效应
沿着细胞骨架进行信号转导
④为胞吞的细胞膜内陷提供动力装置
胞吐时，在胞吞处的细胞膜下，细胞骨架进行组装，细胞骨架收缩，使细胞膜内陷，进而形成内吞泡。
细胞骨架
⑤细胞骨架是肌肉收缩的结构基础
肌肉收缩是肌丝滑行造成的，肌丝就是一种细胞骨架。
⑥植物细胞的胞质环流是由细胞骨架相互作用引起的
细肌丝
粗肌丝
流动的细胞质
细胞骨架
①维持着细胞的形态
②锚定并支撑着许多细胞器
③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
④为胞吞的细胞膜内陷提供动力装置
⑤细胞骨架是肌肉收缩的结构基础
⑥植物细胞的胞质环流是由细胞骨架相互作用引起的
细胞骨架的功能
……
细胞骨架是细胞质的动态组织者
1.下列有关细胞质基质和细胞骨架的叙述，正确的是（ ）
A.细胞质基质呈胶质状态，由水、无机盐、氨基酸等小分子物质组成
B.细胞质基质中可进行多种化学反应，是控制细胞代谢的中心
C.细胞骨架有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的功能
D.细胞骨架是由纤维素组成的网架结构，与细胞的运动、分裂、分化密切相关
C
2.下列关于细胞的生物膜系统和细胞骨架的叙述，错误的是（ ）
A.细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的化学反应不会互相干扰
B.细胞骨架在维持细胞形态、胞内运输、变形运动等方面发挥着重要的作用
C.内质网膜内连核膜外连细胞膜，细胞中这些直接相连的膜构成细胞生物膜系统
D.囊泡运输包括囊泡的形成、运输和与特定部位的膜融合，需要细胞骨架的参与
C
ATP
ATP
ATP
囊泡
马达蛋白
细胞骨架
3.马达蛋白是指细胞内在ATP驱动下沿着细胞骨架定向运输“货物”的蛋白。马达蛋白运输囊泡的机理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A.马达蛋白和细胞骨架均能与双缩脲试剂产生紫色反应
B.马达蛋白可以将来源于核糖体的囊泡运输到内质网处
C.马达蛋白在运输囊泡的过程中会发生自身构象的改变
D.细胞骨架还能锚定并支撑多种细胞器，参与能量转化等
B
4.微管蛋白聚合体是细胞骨架、纺锤丝、鞭毛、纤毛等细胞结构的主要成分，抗癌药物长春碱能够阻止微管蛋白聚合，另一种抗癌药物紫杉醇能够防止微管蛋白聚合体解聚，两种药物都能抑制癌细胞增殖。下列相关叙述正确的是（ ）
A.长春碱主要在细胞分裂间期发挥作用，阻止蛋白质合成
B.紫杉醇能够阻止纺锤体的形成，从而抑制癌细胞增殖
C.突变后的原癌基因和抑癌基因可通过癌细胞有丝分裂传递到子代细胞
D.两种药物特异性作用于癌细胞，是理想的抗癌药物
C
5.冠状病毒是单股正链RNA病毒，其RNA可直接起mRNA的作用翻译蛋白质。研究冠状病毒的增殖过程发现：宿主细胞骨架在病毒与宿主互作中扮演了重要角色，细胞骨架作为宿主细胞固有结构，病毒从入侵开始便利用错综复杂的细胞骨架到达复制位点，通过破坏或诱导细胞骨架的重排，完成复制和组装并释放子代病毒。下列说法错误的是（ ）
A.冠状病毒的遗传物质能直接作为翻译的模板
B.细胞骨架主要是由蛋白质纤维组成的网架结构，锚定并支撑着许多细胞器
C.细胞骨架与病毒的相互作用可为抗病毒药物设计提供一定的理论依据
D.宿主细胞最终通过细胞凋亡释放子代冠状病毒
D
6.图示为一类特殊的蛋白质复合物SNARE（可溶性N—乙基马来酰亚胺敏感的融合蛋白附着蛋白受体）在囊泡锚定和融合中的作用机制，图中GTP的生理功能及产生均与ATP类似。下列叙述不正确的是（ ）
A.在囊泡运输货物过程中，需要消耗能量
B.上图所示的过程体现了生物膜对物质的主动运输
C.上图所示的过程体现了生物膜的结构特点
D.货物准确运输到目的地需要细胞骨架的协助，该骨架主要由蛋白质组成
B

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