膜結(jié)合細胞器與內(nèi)膜系統(tǒng)-細胞生物學

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內(nèi)膜系統(tǒng)與膜運輸
    真核細胞在進化上一個顯著特點就是形成了發(fā)達的細胞質(zhì)膜系統(tǒng), 將細胞分成許多膜結(jié)合的區(qū)室,包括細胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、內(nèi)體和分泌泡等。雖然這些區(qū)室具有各自獨立的結(jié)構(gòu)和功能,但它們又是緊密相關(guān)的,尤其是它們的膜結(jié)構(gòu)是相互轉(zhuǎn)換的,這種轉(zhuǎn)換的機制則是通過蛋白質(zhì)分選(protein sorting)和膜運輸實現(xiàn)的。
    9.1 細胞質(zhì)膜系統(tǒng)及其研究方法
    9.1.1 膜結(jié)合細胞器與內(nèi)膜系統(tǒng)
    關(guān)于真核細胞中具有膜結(jié)構(gòu)的細胞器的總體描述通常有三個概念:
    ● 膜結(jié)合細胞器(membrane-bound organelles)或膜結(jié)合區(qū)室(membrane-bound compartments)
    ● 細胞質(zhì)膜系統(tǒng)(cytoplasmic membrane system)
    ● 內(nèi)膜系統(tǒng)(endomembrane systems)
    雖然這三個概念都是指真核細胞中具有膜結(jié)構(gòu)的細胞器,但是在含義上仍有一些差別。
    ■ 膜結(jié)合細胞器的種類和功能
    ● 膜結(jié)合細胞器種類與數(shù)量
    原核細胞內(nèi)只有一個區(qū)室就是胞質(zhì)溶膠(cytosol)。真核細胞內(nèi)有許多膜結(jié)合的區(qū)室,但與胞質(zhì)溶膠相比, 所占比例都很小(表9-1)。
    表9-1 肝細胞中主要膜結(jié)合細胞器的體積比
    細胞器 每細胞所含數(shù)量 細胞內(nèi)的百分比
    胞質(zhì)溶膠 1 54
    線粒體 1700 22
    內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 1 12
    細胞核 1 6
    高爾基體 1 3
    過氧化物酶體 400 1
    溶酶體 300 1
    內(nèi)體 200 1
    ● 膜結(jié)合細胞器的功能
    膜結(jié)合細胞器在細胞的生命活動中具有重要作用(表9-2)。
    表9-2 真核細胞膜結(jié)合區(qū)室的主要功能
    細胞器(區(qū)室) 主要功能
    胞質(zhì)溶膠 代謝的主要場所;蛋白質(zhì)合成部位
    細胞核 基因組存在場所,DNA和RNA的合成地
    內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 大多數(shù)脂的合成場所,蛋白質(zhì)合成和集散地
    高爾基體 蛋白質(zhì)和脂的修飾、分選和包裝
    溶酶體 細胞內(nèi)的降解作用
    內(nèi)體 內(nèi)吞物質(zhì)的分選
    線粒體 通過氧化磷酸化合成ATP
    葉綠體 進行光合作用
    過氧化物酶體 毒性分子的氧化
    在這些膜結(jié)合的細胞器中,線粒體、葉綠體、過氧化物酶體和細胞核等的獨立性很強,并且有特別的功能;其他幾種膜結(jié)合細胞器,如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體和小泡,雖然有不同的結(jié)構(gòu)和功能,但是它們都參與蛋白質(zhì)的加工、分選和膜泡運輸,形成了一個特別的細胞內(nèi)系統(tǒng)。