細胞學總論

[TinyNotes]

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