內膜系統——流動的細胞器,生命活動區域化的小房間

2021-01-13 小二侃大山

了解生命歷史,認識生命本質,探索生活真諦。大家好,我是小二,上期我們說到線粒體和有氧呼吸,但可別忘了當初的好氧菌不過是在古菌體內「租了個單間」,那時候細胞膜內陷才剛剛開始,後來才形成了我們現在知道的「內質網、高爾基體、溶酶體等」完善的內膜系統。#科普#

01內質網

內膜系統大家可能較為陌生,但提到「生物膜系統」大家可能就比較熟悉了,初高中生物課上學的生物膜系統包括了細胞膜和核膜以及它們中間的內質網、高爾基體和溶酶體等,內膜系統是細胞膜內陷所形成的,所以並不包括細胞膜。而在整個內模系統中,有一個佔據「C位」的「大咖」,它就是內質網。

內質網模式圖

內質網的面積佔據了整個內膜系統的一半左右,它內連核膜外聯細胞膜,在真核生物的生命活動中起到了至關重要的作用。根據不同的形態結構特徵,內質網又可分為光滑(滑面)內質網和粗糙(糙面)內質網,其中粗糙內質網上附著著核糖體。核糖體是所有細胞生物都具有的細胞器,它被稱為細胞中合成蛋白質的分子機器,實際上中心法則中「翻譯」的過程就是在這裡完成的。

核糖體的工作模式圖

02蛋白質工廠

那核糖體為什麼要附著在內質網上呢?眾所周知蛋白質是一種結構複雜的大分子有機物,而在核糖體上合成出來的「蛋白質」並不成熟,它們只是按照信使RNA的信息排列起來的一大串胺基酸,這一大串胺基酸被稱為肽鏈,要向變成具有一定性質和功能的蛋白質,這些肽鏈還必須具有一些複雜的空間結構。而結構簡單的核糖體顯然不能對這些肽鏈進行複雜加工,因此這些「副產品」就會被送到「代工廠」裡再加工,這個「代工廠」就是粗糙內質網。粗糙內質網的扁囊狀結構會賦予通過它的肽鏈一些空間結構,使其成為「較成熟的蛋白質」。

蛋白質的空間結構

03高爾基體

現代經濟全球化正盛,一個產品往往要經過設計、原材料採購、初加工、精加工等等程序才能走向市場。作為細胞中最複雜的生物大分子,蛋白質的加工當然也要經歷多層次的加工,粗糙內質網會利用「囊泡」把「較成熟的蛋白質」送往高爾基體進一步加工。高爾基體看上去很像粗糙內質網,實際上它主要由扁平膜囊、大囊泡和小囊泡構成,除了對來自內質網的蛋白質進行深加工,它還能利用囊泡對這些蛋白質進行包裝、分類和運輸。

高爾基體模式圖

高爾基體通過囊泡把蛋白質送往細胞膜,在囊泡和細胞膜融合的過程中把蛋白質釋放到細胞外,因此高爾基體往往與植物細胞壁以及動物細胞分泌物的形成有關。在分泌蛋白形成的過程中,粗糙內質網把囊泡傳給高爾基體,高爾基體又把囊泡傳給細胞膜,這種動態性質是內膜系統的最大特點。

內膜系統出了內質網和高爾基體還有溶酶體等,甚至包括線粒體和葉綠體的外膜,這些細胞器我會在後面繼續講解。歡迎大家積極參與討論,或是回憶初高中生物課堂,或是鞏固你正在學習的知識,或是單純了解我們的身體,我更希望我的文章能引起大家對生命的思考,讓我們更尊重生命更勇敢的面對生活。感謝大家閱讀,我們下期見!

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