s-層蛋白的功能
細胞膜把細胞包裹起來,使細胞能夠保持相對的穩定性,維持正常的生命活動.此外,細胞所必需的養分的吸收和代謝產物的排出,都要通過細胞膜.所以,細胞膜的這種選擇性的讓某些分子進入或排出細胞的特性,叫做選擇滲透性.這是細胞膜最基本的壹種功能.如果細胞喪失了這種功能,細胞就會死亡.
細胞膜除了通過選擇性滲透來調節和控制細胞內,外的物質交換外,還能以"胞飲"和"胞吐"的方式,幫助細胞從外界環境中攝取液體小滴和捕獲食物顆粒,供應細胞再生命活動中對營養物質的需求.細胞膜也能接收外界信號的刺激使細胞做出反應,從而調節細胞的生命活動.細胞膜不單是細胞的物理屏障,也是在細胞生命活動中有復雜功能的重要結構.
原始生命向細胞進化所獲得的重要形態特征之壹,是生命物質外面出現了壹層膜性結構,即細胞膜。細胞膜位於細胞表面,厚度通常為7~8nm,由脂類和蛋白質組成。它最重要的特性是半透性,或稱選擇性透性,對進出入細胞的物質有很強的選擇透過性。細胞膜和細胞內膜系統總稱為生物膜,具有相同的基本結構特征。
根據細胞的生理生化特征,曾先後推測質膜是壹種脂肪柵、脂類雙分子層和由蛋白質-磷脂-蛋白質構成的三夾板結構。同時電鏡觀察也證實質膜確實呈暗-明-暗三層結構。隨後冷凍蝕刻技術顯示雙層膜中存在蛋白質顆粒;免疫熒光技術證明質膜中蛋白質是流動的。據此S.J.Singer等人在1972年提出生物膜的流動鑲嵌模型,如圖7-4-3和7-4-4所示,,結構特征是:生物膜的骨架是磷脂類雙分子層,蛋白質分子以不同的方式鑲嵌其中,細胞膜的表面還有糖類分子,形成糖脂、糖蛋白;生物膜的內外表面上,脂類和蛋白質的分布不平衡,反映了膜兩側的功能不同;脂雙層具有流動性,其脂類分子可以自由移動,蛋白質分子也可以在脂雙層中橫向移動。
細胞膜的基本結構:(1)脂雙層:磷脂、膽固醇、糖脂,每個動物細胞質膜上約有109個脂分子,即每平方微米的質膜上約有5x106個脂分子。(2)膜蛋白,分內在蛋白和外在蛋白兩種。內在蛋白以疏水的部分直接與磷脂的疏水部分***價結合,兩端帶有極性,貫穿膜的內外;外在蛋白以非***價鍵結合在固有蛋白的外端上,或結合在磷脂分子的親水頭上。如載體、特異受體、酶、表面抗原。(3)膜糖和糖衣:糖蛋白、糖脂
細胞器分為:線粒體;葉綠體;內質網;高爾基體;核糖體;溶酶體;液泡;中心體。
線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所。又稱”動力車間”.
葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。
內質網是蛋白質合成和加工的場所。
高爾基體對來自內質網的蛋白質加工,分類和包裝的場所。
核糖體是生產蛋白質的場所。
溶酶體分解衰老,損傷的細胞器,吞噬並殺死入侵的病毒或細菌。
液泡是調節細胞內的環境,是植物細胞保持堅挺。含有色素.
中心體與低等植物細胞、動物細胞有絲分裂有關。由兩個相互垂直的中心粒構成.
內質網(endoplasmic reticulum)
壹般真核細胞中都有內質網,只有少數高度分化真核細胞,如人的紅細胞以及原核細胞中沒有內質網。在電鏡下可以看到內質網是壹種復雜的內膜結構,它是由單層膜圍成的扁平囊狀的腔或管,這些管腔彼此之間以及與核被膜之間是相連通的。內質網按功能分為糙面內質網(smooth ER)和光面內質網(rough ER)兩類糙面內質網上所附著的顆粒是核糖體,它是蛋白質合成的場所。因此糙面內質網最主要的功能是合成分泌性蛋白質,膜蛋白以及內質網和溶酶體中的蛋白質。所合成蛋白質的糖基化修飾及其折疊與裝配也都發生在內質網中。其次是參與制造更多的膜。 光面內質網上沒有核糖體,但是在膜上卻鑲嵌著許多具有活性的酶。光面內質網最主要的功能是合成脂類,包括脂肪、磷脂和甾醇等。
核糖體(ribosome)
核糖體是蛋白質合成的場所,它是由rRNA和蛋白質構成的,蛋白質在表面,rRNA在內部,並以***價鍵結合。核糖體是多種酶的集合體,有多個活性中心***同承擔蛋白質合成功能。而每個活性中心又都是由壹組特殊的蛋白質構成,每種酶或蛋白也只有在整體結構中才具有催化活性。
每壹細胞內核糖體的數目可達數百萬個,遊離核糖體合成細胞質留存的蛋白質,如膜中的結構蛋白;而附在內質網上的核糖體合成向細胞外分泌的蛋白質,合成後向S-ER輸送,形成分泌泡,輸送到高爾基體,由高爾基體加工、排放。
高爾基體(Golgi apparatus)
由壹系列扁平小囊和小泡所組成,分泌旺盛的細胞,較發達。在電鏡下得到確認的高爾基體是由單層膜圍成的扁平囊和小泡,成堆的囊並不像內質網那樣相互連接。在壹個細胞中高爾基體只有少數幾堆,至多不過上百。
(1)是細胞分泌物的最後加工和包裝的場所,分泌泡通過外排作用排出細胞外
(2)能合成多糖,如粘液,植物細胞的各種細胞外多糖。
溶酶體(lysosomes)
溶酶體是由由高爾基體斷裂產生,單層膜包裹的小泡,數目可多可少,大小也不等,含有60多種能夠水解多糖,磷脂,核酸和蛋白質的酸性酶,這些酶有的是水溶性的,有的則結合在膜上。溶酶體的pH為5左右,是其中酶促反應的最適pH。 根據溶酶體處於,完成其生理功能的不同階段,大致可分為:初級溶酶體,次級溶酶體和殘余小體。 溶酶體的功能有二:壹是與食物泡融合,將細胞吞噬進的食物或致病菌等大顆粒物質消化成生物大分子,殘渣通過外排作用排出細胞;二是在細胞分化過程中,某些衰老細胞器和生物大分子等陷入溶酶體內並被消化掉,這是機體自身重新組織的需要。
線粒體(mitochondria)
線粒體具有雙層膜結構,外膜是平滑而連續的界膜;內膜反復延伸折入內部空間,形成脊。內外膜不相通,形成膜腔。光鏡下,線粒體成顆粒狀或短桿狀,橫徑0.2um~8um,細菌大小。線粒體是細胞內產生ATP的重要部位,是細胞內動力工廠或能量轉換器。線粒體具有半自主性,腔內有成環狀的DNA分子和70S核糖體,它們都能自行分化,但是部分蛋白質還要在胞質內合成。
葉綠體(chloroplas)
高等植物葉綠體外行如凸透鏡,具有雙層膜結構,兩膜間沒有聯系。在葉綠體內部存在復雜的層膜結構,它懸浮於基質中,這些層膜又叫類囊體(thylakoids),與葉綠體內膜可能無聯系。類囊體也是雙層膜結構,呈扁盤狀。類囊體通常是幾十個垛疊在壹起而成為基粒(grana),類囊體膜上有光合作用的色素和電子傳遞系統。
在綠色植物和藻類中普遍存在的葉綠體是光合作用場所。同時葉綠體也有自己特有的雙鏈環狀DNA,核糖體和進行蛋白質生物合成的酶,能合成出壹部分自己所必需的蛋白質,因此葉綠體內***生起源假說為許多人所認可。
微體(microbodies)
含有酶的單層膜囊泡狀小體,與溶酶體功能相似,但所含的酶不同於溶酶體。微體在短時間內幫助多種物質轉換成別的物質。過氧化物酶體(peroxisomes),是存在於動植物細胞的壹種微體,其中所含的壹些酶可將脂肪酸氧化分解,產生過氧化氫。
乙醛酸循環體(glyoxisome)存在與富含脂類的植物細胞中,其中壹些酶能將脂肪酸核油轉換成酶,以供植物早期生長需求。
液泡(vacuole)
在成熟的活的植物細胞中經常都有壹個大的充滿液體的中央液泡,是在細胞生長和發育過程中由小的液泡融合而成的,是單層膜包圍的充滿水液的泡。液泡中含有無機鹽、氨基酸、糖類以及各種色素等代謝物,甚至還含有有毒化合物,並處於高滲狀態,使細胞處於吸漲飽滿的狀態.
細胞骨架(cytoskeleton)
在真核細胞的細胞質中普遍存在由蛋白質纖維組成的三維網架結構—細胞質骨架,蛋白質纖維包括有微管,微絲和中間纖維三種,它們通過通過磷酸化和去磷酸化而具有自裝配和去裝配功能,這也是信息傳遞過程。細胞質中各種細胞器,酶和很多蛋白質都是固定在細胞質骨架上,使之有條不紊地執行各自的功能。
細胞質骨架網絡系統對於細胞形態構建,細胞運動,物質運輸,能量轉換,信息傳遞,細胞分化和細胞轉化等起著重要的作用。
微絲(microfilaments)
微絲(肌動蛋白纖維)是指真核細胞中由肌動蛋白組成的骨架纖維。微絲的功能:肌肉收縮,微絨毛,應變纖維,胞質環流和阿米巴運動,胞質分裂環。
微管(microtuble)
微管由α,β兩種類型的微管蛋白亞基組成,兩種蛋白形成微管蛋白二聚體,是微管裝配的基本單位。微管是由微管蛋白二聚體組成的長管狀細胞器結構,微管壁由13個原纖維排列組成,微管可裝配成單管,二聯管(纖毛和鞭毛中),三聯管(中心粒和基體中)。微管的功能:維持細胞形態,細胞內運輸,鞭毛運動和纖毛運動,紡錘體和染色體運動,基粒與中心粒。
中間纖維(Intermediate filaments)
中間纖維蛋白合成後基本上都裝配成中間纖維,遊離的單體很少。在壹定生理條件下,在植物細胞中也存在類似中間纖維結構。中間纖維按其組織來源和免疫原性可分為6類:角蛋白纖維,波形纖維,結蛋白纖維,神經纖維,神經膠質纖維和核纖層蛋白。 中間纖維與微管關系密切,可能對微管裝配和穩定有作用。此外,中間纖維從核纖層通過細胞質延伸,它不僅對細胞剛性有支持作用和對產生運動的結構有協調作用,而且更重要的是中間纖維與細胞分化,細胞內信息傳遞,核內基因傳遞,核內基因表達等重要生命活動過程有關。
鞭毛、纖毛和中心粒(flagellum, cilium, centrioles)
細胞表面的附屬物,功能是運動。鞭毛和纖毛的基本結構相同,主要區別在於長度和數量。鞭毛長但少,纖毛短,常覆蓋細胞全部表面,兩者的基本結構都是微管。基部與埋藏在細胞質中的基粒(9(3)+0)相連。中心粒,結構與基粒相似,埋藏在中心體中,許多微管都發自這裏。
胞質溶膠(cytosol)
細胞質中除細胞器以外的液體部分。富含蛋白質,占細胞內的25~50%;含有多種酶,是細胞代謝活動的場所;還有各種細胞內含物,如肝糖原、脂肪細胞的脂肪滴、色素粒等。