細胞學總論


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    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


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