高考生物複習知識點:其他幾種細胞器的形態和功能

2020-12-14 高考網

  內質網

  是由膜連接而成的網狀結構,單層膜,是細胞內蛋白質加工,以及脂質合成的「車間」可分為滑(光)面內質網和粗面內質網,粗面內質網加工蛋白,滑面內質網合成脂質。真核動植物細胞中都含有內質網。

  單層膜。一般真核細胞中都有內質網,只有少數高度分化真核細胞,如人的成熟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一種複雜的內膜結構,它是由單層膜圍成的扁平囊狀的腔或管組成,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(rough ER)和光面內質網(smooth 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摺疊與裝配也都發生在內質網中。其次是參與製造更多的膜。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。

  功能

  粗面內質網


  內質網是指細胞質中一系列囊腔和細管,彼此相通,形成一個隔離於細胞質基質的管道系統。它是細胞質的膜系統,外與細胞膜相連,內與核孔複合體相通,將細胞中的各種結構連成一個整體,具有承擔細胞內物質運輸的作用。

  內質網能有效地增加細胞內的膜面積,內質網能將細胞內的各種結構有機地聯結成一個整體。這兩種內質網的比例與細胞的功能有著密切的聯繫,如胰腺細胞中粗面型內質網特別發達,這與胰腺細胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有關,在睪丸和卵巢中分泌性激素的細胞中,則滑面型內質網特別發達,這與合成和分泌性激素有關。細胞質中內質網的發達程度與其生命活動的旺盛程度呈正相關。

  內質網和核糖體是細胞內蛋白質合成和加工的及脂質合成「車間」。

  種類劃分

  滑面內質網


  根據內質網膜上有沒有附著核糖體,將內質網分為滑面型內質網(又稱光面內質網)(smooth ER)和粗面型內質網(rough ER)兩種。滑面內質網上沒有核糖體附著,這種內質網所佔比例較少,但功能較複雜,它與脂類、糖類代謝有關。粗面內質網上附著有核糖體,其排列也較滑面內質網規則,功能主要與蛋白質的合成有關。電鏡下,內質網是由單位膜構成的扁囊(池)和小管,並互相通連。粗面內質網由扁囊和附著在其外表面的核糖體構成,表面粗糙,細胞核周圍的粗面內質網可與核膜外層通連。主要功能是合成分泌蛋白質。滑面內質網表面光滑無核糖體附著,主要參與類固醇、脂類的合成與運輸,糖代謝及激素的滅活等。

  核糖體

  無膜結構,分為附著核糖體和游離核糖體,將胺基酸合成蛋白質是由rRNA和核糖核蛋白構成的微小顆粒,是合成蛋白質的場所,所有細胞都含有核糖體。

  同時核糖體是原核生物唯一的細胞器。

  核糖體

  核糖體是細胞內一種核糖核蛋白顆粒(ribonucleoprotein particle),主要由RNA(rRNA)和蛋白質構成,其惟一功能是按照mRNA的指令將胺基酸合成蛋白質多肽鏈,所以核糖體是細胞內蛋白質合成的分子機器。 核糖體無膜結構,主要由蛋白質(40%)和RNA(60%)構成。核糖體按沉降係數分為兩類,一類(70S)存在於細菌等原核生物中,另一類(80S)存在於真核細胞的細胞質中。他們有的漂浮在細胞內,有的結集在一起。

  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(稱為大亞基),rRNA在內部(稱為小亞基),並以共價鍵結合。核糖體是多種酶的集合體,有多個活性中心共同承擔蛋白質合成功能。而每個活性中心又都是由一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。

  每一細胞內核糖體的數目可達數百萬個,大部分處在細胞溶膠中,也有一些處在線粒體、葉綠體中。游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。[2]

  構成核糖體的蛋白質

  大腸桿菌核糖體蛋白的初級結構均被確定。大腸桿菌核糖體的30S亞基含S1—S21共21種蛋白質,50S亞基含L1—L34共34種蛋白質。這些蛋白質已被全部分離純化。分子量約1萬到3萬。除S6、L7、L12之外全是鹼性蛋白質。這些蛋白質是免疫學上獨立的蛋白質,只有L7、L12顯示出相互交叉反應。已知L7與L12是同一蛋白質,L7的N末端被乙醯化。已經確定了幾種蛋白的一級結構。機能已經明確的蛋白質如下述:S1:與蛋白質合成的i因子(幹擾因子)和Qβ複製酶的亞基Ⅰ為同一物質,可與mRNA結合;S4:ram(核糖體的雙關性ribosomal ambiguity)基因的產物;S5:SPc〔壯觀黴素(Spectinomycin)抗性〕基因的產物;S12:str(鏈黴素抗性)基因的產物;L7、L12:有和多肽鏈延長因子Tu及G間的相互作用,也有和起始因子和終止因子的相互作用。L11:肽基轉移酶。

  種類劃分

  按核糖體存在的部位可分為三種類型:細胞質核糖體、線粒體核糖體、葉綠體核糖體。 按存在的生物類型 可分為兩種類型:真核生物核糖體和原核生物核糖體。 原核細胞的核糖體較小,沉降係數為70S,相對分子質量為2.5x103 kDa,由50S和30S兩個亞基組成; 而真核細胞的核糖體體積較大,沉降係數是80S,相對分子質量為3.9~4.5x103 kDa,由60S和40S兩個亞基組成。典型的原核生物大腸桿菌核糖體是由50S大亞基和30S小亞基組成的。在完整的核糖體中,rRNA約佔2/3,蛋白質約為1/3。50S大亞基含有34多肽鏈和兩種RNA分子,相對分子質量大的rRNA的沉降係數為23S,相對分子質量小的rRNA為5S。30S小亞基含有21多肽鏈和一個16S的rRNA分子。

  真核細胞的核糖體

  真核細胞中,核糖體進行蛋白質合成時,既可以游離在細胞質中,稱為游離核糖體(free ribosome)。也可以附著在內質網的表面,稱為膜旁核糖體或附著核糖體。參與構成RER,稱為固著核糖體或膜旁核糖體,是以大亞基圓錐形部與膜接著游離核糖體(free ribosome)。分布在線粒體中的核糖體,比一般核糖體小,約為55S(35S和25S大、小亞基),稱為胞器或線粒體核體。凡是幼稚的、未分化的細胞、胚胎細胞、培養細胞、腫瘤細胞,它們生長迅速,在胞質中一般具有大量游離核糖體。真核細胞含有較多的核糖體,每個細胞平均有10^6 ~10^7 個,而原核細胞中核糖體較少每個細胞平均只有1.5×10^4 ~1.8×10^4 個。真核細胞核糖體的沉降係數為80S,大亞基為60S,小亞基為40S。在大亞基中,有大約49種蛋白質,另外有三種rRNA∶28S rRNA、5S rRNA和5.8S rRNA。小亞基含有大約33種蛋白質,一種18S的rRNA。 無論哪種核糖體,在執行功能時,即進行蛋白質合成時,常3-5個或幾十個甚至更多聚集並與mRNA結合在一起,由mRNA分子與小亞基凹溝處結合,再與大亞基結合,形成一串,稱為多聚核糖體(游離多聚核糖體及固著多聚核糖體),Polyribosome或Polysome。mRNA的長短,決定多聚核糖體的多少,可排列成螺紋狀,念珠狀等,多聚核糖體是合成蛋白質的功能團。此時,每一核糖體上均在以mRNA的密碼為模板,翻譯成蛋白質的胺基酸順序。在活細胞中,核糖體的大小亞基,單核糖體和多聚核糖體是處於一種不斷解聚與聚合的動態平衡中,隨功能而變化,執行功能量為多聚核糖體、功能完成後解聚為大、小亞基。 按在細胞中的分布分類 可分為游離核糖體和附著核糖體。 游離核糖體位於細胞質基質中,主要合成胞內蛋白,分泌在細胞內; 附著核糖體主要附著在糙面內質網上,負責合成外運蛋白,分泌在細胞外。

  高爾基體

  單層膜,對來自內質網的蛋白質再加工,分類和包裝的「車間」及「發送站」,

  真核動植物細胞中都含有高爾基體,動物細胞用於分泌物的形成,植物細胞參與細胞壁的形成。

  高爾基體在分泌蛋白的合成與運輸中起著重要的交通樞紐作用。

  由一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。在一個細胞中高爾基體只有少數幾堆,至多不過上百。

  ⑴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。

  ⑵能合成多糖,如粘液,植物細胞的各種細胞外多糖。

  (3)斷裂後形成溶酶體。

  高爾基體主要是對來自內質網的蛋白質進行加工、分類和包裝的「車間」及「發送站」。

  (註:囊泡產生的方向是細胞膜或者說高爾基體的成熟面面向細胞膜,形成面面向細胞質。)

  溶酶體

  單層膜,是「消化車間」,內部含有多種水解酶,能分解衰老,損傷的細胞器,吞噬並殺死入侵的病毒或細菌,真核動植物細胞中都含有溶酶體。

  溶酶體是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,次級溶酶體和殘餘小體。溶酶體的功能有二:一是與食物泡融合,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。

  1949年,比利時的德迪夫首先發現。

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