《医学细胞生物学》笔记1:细胞中重要的细胞器及其功能

细胞质是细胞膜以内,核膜以外的所有区域。细胞质包括细胞器和细胞质基质。

在电子显微镜下,细胞分为膜相结构非膜相结构

膜相结构包括细胞膜和细胞内由膜包裹的细胞器,如内质网、高尔基复合体、溶酶体、线粒体、过氧化物酶体及核膜等。其中,内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体均为单层膜线粒体和核膜均为双层膜

非膜相结构是指细胞内没有被膜包裹的结构,如核糖体、细胞骨架、中心体、核仁及染色质等。

核糖体

化学成分是核糖体RNA(rRNA)和蛋白质。电子显微镜下,核糖体为椭圆形致密颗粒,大小约15nmx25nm。核糖体结构中有大亚基、小亚基、中央小管等,新合成的多肽链由中央小管释放。

核糖体的功能是合成蛋白质,核糖体在执行合成蛋白质的功能时,并不是单个独立完成,而是由一条mRNA将几个甚至几十个核糖体串联起来进行蛋白质的合成,这个执行特殊功能的结构称为多聚核糖体

附着于粗面内质网膜表面的核糖称为附着核糖体,游离于细胞质中的核糖体称为游离核糖体。位于线粒体中的核糖体称为线粒体核糖体,线粒体核糖体合成的是线粒体蛋白质。

内膜系统是真核细胞质内特有的,在结构、功能及发生上具有一定联系的膜性结构细胞器的总称,内膜系统包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体及运输小泡等。不包括线粒体,虽然线粒体是膜相结构。

内膜系统的出现是真核细胞与原核细胞在形态结构上相互区别的重要标志之一,也使细胞内部不同的生理和生化反应彼此独立、互不打扰,在特定区域内进行,有效地增加了细胞内表面基,提高细胞整体代谢水平效率。

内膜系统各细胞器的标志酶

内质网的标志酶为葡萄糖-6-磷酸酶

高尔基复合体的标志酶为糖基转移酶

溶酶体的标志酶为酸性水解酶

过氧化物酶体的标志酶是过氧化氢酶

内质网

内质网是由一层单位膜形成的囊状、泡状或管状结构,由脂类和蛋白质组成,在内质网膜中,脂类含量为30%-40%,蛋白质含量为60%-70%。内质网外表面称为胞质面,内表面称为腔面。根据内质网膜表面是否含有核糖体,可将内质网分为粗面内质网滑面内质网。粗面内质网有核糖体附着,其功能为分泌蛋白质的合成、修饰、加工转运;滑面内质网无核糖体附着,其功能为脂类合成与代谢、糖原代谢、解毒作用、离子储存与调节。

高尔基复合体

高尔基复合体由一层单位膜构成,高尔基复合体通常由扁平囊小囊泡(又名转运小泡)大囊泡(又名浓缩泡或分泌泡)三部分组成。主要成分是脂类和蛋白质。高尔基复合体中有大量的酶类,其中糖基转移酶是高尔基复合体的标志酶,能将寡聚糖转移到蛋白质上形成糖蛋白。

高尔基复合体的功能:1.将来自粗面内质网的蛋白质再进行加工、修饰与浓缩,使之成为成熟的蛋白质,然后分泌出细胞。2.参与糖蛋白的合成与修饰,因其具有多种糖基转移酶,许多蛋白质在此被糖基化形成糖蛋白。3.参与溶酶体的形成。

溶酶体

溶酶体是由一层单位膜包裹而成的圆形或卵圆形的囊状结构,大小不一,直径常为0.2-0.8um。溶酶体内含有60余种酸性水解酶,这些酶的最适pH值为5,能分解体内几乎所有的生物活性物质。

溶酶体的类型可分为初级溶酶体、次级溶酶体和三级溶酶体。其中初级溶酶体是由高尔基复合体成熟面上脱落下来的大囊泡,里面含有无活性的酸性水解酶,不含底物。次级溶酶体由初级溶酶体和含水解底物的各种吞噬体融合而构成,体积较大,形态多样。三级溶酶体是次级溶酶体对底物分解、消化后,尚有不能分解、消化的物质残留其中,并积累与细胞中的残余结构,又称残余体,如脂褐体等。

溶酶体的功能:溶酶体是细胞内重要的消化器官,其主要功能是分解与消化作用。根据溶酶体分解和消化的对象不同,又可将其分为异噬作用自噬作用。此外,溶酶体还有其他作用,溶酶体可以以胞吐的形式将水解酶释放到细胞外,分解和消化细胞外物质,该作用称为胞外消化,如破骨细胞吸收和改建骨组织。有时细胞因为溶酶体膜破裂而导致细胞本身被消化称为溶酶体的自溶作用,如小蝌蚪变态成蛙过程中,尾巴消失。

异噬作用:溶酶体将摄入细胞的外源性物质进行分解和消化作用。外源性物质通过细胞的胞吞作用形成吞噬体或吞饮体,然后与初级溶酶体融合后形成异噬性溶酶体,其中的酸性水解酶对底物进行分解与消化。该作用在集体防御中起重要作用,如溶酶体将中性粒细胞和巨噬细胞吞噬的细菌或异物进行分解与消化。

自噬作用:溶酶体将来自细胞内衰老和崩解的细胞器或局部细胞质中储存的脂类、糖原颗粒等进行分解和消化的作用。

过氧化物酶体

过氧化物酶体是由一层单位膜包裹而形成的圆形小体,直径为0.2-1.7um。过氧化物酶体的氧化反应在肝肾细胞中是非常重要的,起到解毒作用,如酒精几乎一半都是在过氧化物酶体中被氧化解除其毒性的。

蛋白质的生成和加工、转移路径:

核糖体(生成)-内质网(初级加工)-小囊泡(转运)-高尔基体(加工)-溶酶体

线粒体(细胞的动力工厂,主要合成ATP

线粒体呈粒状、棒状或线状等,横径为0.5-1.0um,长2-6um。线粒体是由两层单位膜套叠包围而成的囊状结构。线粒体由内膜向内折叠形成片状或管状凸起称为线粒体嵴。外膜与内膜之间有一个约8nm的腔称为膜间腔。嵴与嵴之间的腔称为嵴间腔,期间充满线粒体基质,所以该腔又称为基质腔。线粒体嵴膜上有许多排列规则带柄的球形小体,称为基粒,又名ATP复合体,是细胞有氧呼吸的场所。

线粒体的主要功能是细胞进行氧化磷酸化反应合成ATP,为细胞各种生命活动提供能量,线粒体是糖类、脂肪和蛋白质等最终氧化释放能量的场所,其基粒中含有ATP合成酶。

细胞骨架:主要包括微管、微丝、中间纤维。

细胞核

细胞核是真核细胞内最大的细胞器,是细胞储存遗传物质的区域,也是细胞代谢、生长、分化、生殖、遗传和变异的调控中心。

细胞核的主要功能有两个方面:1.保护核内的DNA免受机械损伤,保证染色体的复制和细胞分裂、维持物种世代的连续性;2.将细胞分割成特定的功能区域,保证基因表达在时空上分隔,使DNA的复制、RNA的转录、蛋白质的翻译能有序进行。

核膜是细胞质与细胞核之间的界膜,包括外核膜、内核膜、核周隙、核孔复合体

染色质和染色体

染色质和染色体是同一种物质在细胞的不同时期的不同表现形式,主要由DNA和组蛋白组成。染色质的基本单位是核小体,染色质的一级包装结构是核小体串,二级包装结构是螺线管,三级包装结构是超螺线管,四级包装结构是染色体。在最终经各级包装后,染色体DNA总共被压缩了约8400倍。

核仁

核仁是真核细胞间期核中最明显的结构,主要由蛋白质、rRNA和DNA组成。核仁是rDNA转录合成rRNA,并对rRNA加工后进一步装配,形成核糖体大小亚基的场所,核仁与蛋白质的合成关系密切。

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