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'''线粒体基质'''是[[线粒体]]中由[[线粒体内膜]]包裹的内部空间，其中充满无定形液体，含有参与[[三羧酸循环]]、[[脂肪酸]]氧化、[[氨基酸]]降解等[[生化反应]]的[[酶|酶类]]。其中，[[苹果酸脱氢酶]]是线粒体基质的标志酶。线粒体基质中的某些酶系组成网状结构，与线粒体内膜内侧有一定的连接，利于上述[[酶促反应]]所形成的[[NADH]]转移至内膜的[[电子传递链]]中。除各种可溶性酶外，线粒体基质还含有线粒体自身的[[DNA]]（即线粒体DNA）和[[核糖体]]（[[粒线体]]核糖体）。

虽然已知线粒体内膜含有可调节水分子转运的水通道[[蛋白]]，线粒体维持内膜两侧的[[渗透]]平衡的方式仍不明晰。

粒线体基质中的蛋白质可统称为“粒线体基质蛋白质”，这些蛋白质除少数在粒线体基质中合成外，绝大多数由细胞质基质中的游离核糖体翻译产生的，这些在线粒体外合成的蛋白转运过程十分复杂：[[前体]]蛋白在游离核糖体上释放后，在[[细胞质]][[分子]]伴侣[[热休克蛋白70|Hsp70]]<!--实际应为“70kDa[[热休克蛋白]]”-->辅助下解折叠，然后通过蛋白质[[N端]]的转运肽跟粒线体[[外膜]]上的[[受体蛋白]]识别，在[[受体]]上或受体附近的内外膜接触点处利用[[三磷酸腺苷]]（adenosine-triphosphate，缩写为“[[ATP]]”）水解产生的能量驱动前体蛋白进入转运蛋白的运输通道，然后由[[电化学]]梯度驱动穿过粒线体内膜、进入线粒体基质。在线粒体基质中，前体蛋白继续由[[粒线体热休克蛋白70|mHsp70]]继续其解折叠状态，直至[[热休克蛋白60|Hsp60]]对其进行正确折叠。在折叠后，转运[[肽酶]]切除蛋白末端的转运肽，线粒体基质蛋白质最终成熟，在线粒体基质中发挥作用。

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