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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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