plasma membrane (PM)
(1) 流體鑲嵌模型 Fluid mosaic model
(2) PM的成分
主要的成份是phospholipid,有親水性頭部與兩條疏水性尾部;頭部有許多不同的結構(PC PS PI PE),有不同的功能
PM中有許多cholesterol,像墊板般插入膜中,能增加膜的穩固性
膜蛋白
可以分成integral(穿膜蛋白),peripheral(以非共價鍵附著在膜上)
功能:channel,載體,訊號傳遞,還有很多很多
(3) 物質通過細胞膜的機制
小分子
擴散,facilitated diffusion,active transport(詳見生理)
大分子
進行endocytosis與exocytosis
(4) endocytosis
分成pinocytosis,phagocytosis,receptor-mediated endocytosis
pinocytosis:胞飲,膜凹陷,將液體分子包入細胞中
phagocytosis:胞噬:最常見的例子是macrophage伸出偽足吞細菌
RME
膜上受器接收分子後,會促進coated pit的形成(clathrin,adaptin)
接著會往細胞內凹陷形成coated vesicle,最後clathrin等蛋白質脫離,形成uncoated vesicele
(5) exocytosis
需要一些特殊蛋白質的協助(v-SNARE,t-SNARE)
依照其分泌是否受調控分為constitutive,regulated兩種
(6) hypercholesterolemia高膽固醇血症
LDL分子乃利用RME機制進入細胞中
然而,要是膜上缺乏receptor,LDL無法進入cell,因此堆積在血液
cytoplasm
(1) cytoplasm
Cytpplasm = cytosol + organelles +inclusions
cytosol:細胞內的jelly like溶液
(2) ER內質網
依照是否附著ribosome分為RER,SER
RER:蛋白質的運輸、glycosilation、protein quality control等等
SER:儲存鈣離子、合成性激素、解毒(肝細胞)
(3) Golgi apparatus
蛋白質修飾,送到各自的目標
是個由許多disk shape構成的膜狀結構
Cis Golgi network→cis cisternae→medial cisternnae→trans cisternae→TGN
(4) Lysosome:溶酶體
裝有許多水解酵素,能夠與其他的膜狀結構fuse,進行分解
小分子能夠直接進入lysosome;較大的物質如mit,則先由ER的膜包住形成autophagosome vacuole,最後與lysosome fuse而分解;易有部份的物質,是藉由chaperone的協助送入lysosome中
lysosome的酵素缺失會造成很嚴重的疾病,ppt上提到Tay-Sachs disease就是缺少了β-hexosaminidase,因此造成ganglioside在神經系統中的堆積,造成嚴重的傷害。
(5) Mitochondria
ATP的製造場所,細胞的發電廠
同時會製造出自由基(ROS),需要有一系列的酵素處理
在細胞自殺(apoptosis)中扮演重要角色
(6) Peroxisome
解毒,消除自由基(肝臟細胞多)
分解長鏈的脂肪(較短的則在mit進行β oxidation)
(7) Cytoskeleton
actin filament:微絲
由actin蛋白所組成,組成微絲
具有(+)(-)兩端(polarity),與細胞的形狀與運動有關
intermediate filament:中間絲
其基本架構為四條protein組成的tetramer,不具polarity
能夠固定胞器的位置,在細胞junction也扮演重要角色
microtubule:微管
由α,β兩種tubulin組成的,形成一個管狀結構,具有polarity
MAP(microtubule associated protein)能夠穩固microtubule得結構
motor protein:kinesin(往正端移動),dynein(往負端移動),消耗能量產生運動!
microtubule有個dynamic instability,意指microtubule的plus end可以組裝或分解tubulin,讓microtubule的長度發生改變(消耗GTP)
microtubule構成cilia,flagella,mitotic spindle等構造
Microtubule organizing center (MTOCs),為特化的結構,為microtubule聚合的起始點,常見的例子為centrosome
(8) cytoplasmic inclusions
為一些暫存的構造,並不出現在每個cell
ex. glycosome能夠儲存glycogen(肝醣),lipid droplet
Nucleus、DNA、cell cycle
(1) nucleus細胞核
是否具有核膜(nuclear envelope)為區分真核原核的基準
由核膜(上有核孔,對小分子不具選擇性通透),核仁(nucleolus,合成rRNA的subunit),核質(染色質的位置)等結構所組成
chromatin(染色質),依照其摺疊的緊密程度分為condensed與extended,較緊密者,則該段基因較不易表現,藉由改變緊密程度能夠控制特定protein的表現量。有些regulatory protein即能影響(zinc finger結構),或是對histone protein做共價修飾(ex.甲基化、acetylation)
(2) DNA
細胞核中的DNA若延展開來,約有1.8m長!因此需要很多層次的摺疊
最基本的就是由histone protein的『nucleosome』核小體,組成所謂『beads on a string』得結構
接著還有所謂的30nm fiber,supercoiled等等結構,讓超長的DNA能夠容納於細胞核
histone的共價性修飾能夠改變gene的表現情況,若甲基化則抑制,acetylation則會活化基因
(3) 細胞生命週期(life cycle)
細胞的周期可以先分成mitotic phase與interphase
interphase又可分成G1期,S期(DNA複製),G2期
M期又可分成prophase,metaphase,anaphase,telophase
Prophase:染色質濃縮成染色體,中心體移到兩側,spindle形成
metaphase:DNA排列在赤道板
anaphase:DNA從赤道板往兩側移動
telophase:完成DNA的移動,染色體拆開,核膜逐漸形成
cytolinesis:細胞質分裂,細胞分裂成兩個子細胞!!
(4) 腫瘤
tumor為一群cell cycle不受控制的細胞,可能是兩種類型的gene壞掉
protooncogene:為一群促進細胞分裂的gene,如果壞掉、或是過度表現,可能會加速細胞分裂
tumor suppressor gene:為一群抑制細胞分裂的gene,如果壞掉了,會讓細胞分裂不受抑制
通常癌症都是要有許多的gene壞掉,才會產生
(5) Apoptosis細胞自殺
programmed cell death (ex.手指間的蹼狀物消失,蝌蚪的尾巴)
相對的概念是necrosis,細胞因為外力或其他因素死亡,會破裂釋放出細胞的物質,導致發炎反應的產生
apoptosis的發生可能來自於兩種途徑,intrinsic與extrinsic兩種
intrinsic的機制來自於細胞的壓力(stress,例如自由基、DNA損壞),會促此mit中的cytocrome C釋放,與細胞中的procaspase組成apoptosome,進行切割,促使apoptosis的進行
extrinsic的機制則來自於胞外的訊號(ex. T cell),訊號會與膜上的ligand結合,促進下游蛋白質的活化,最後導致apoptosis的產生