餐桌上的细胞生物学-动物细胞模型第二部分- Rs的科学开云体育全站app下载安装

细胞是生命的基石。建立一个细胞模型可以加深你对细胞、每个细胞器的作用以及它们如何工作的理解。有些细胞器经常存在于细胞中。有些细胞器是暂时的，只有在细胞进行有丝分裂等特定过程时才会出现。因此，我们有4篇博文系列来介绍动物细胞经历不同过程的模型。

这周，我们将讨论内质网，核糖体，高尔基体，过氧物酶体,而且溶酶体．让我们开始吧!

本文涵盖了

内质网——细胞间的“NET”

内质网(ER)被认为是一种内部膜，在整个细胞质中分为分支网。ER在形态上有两种不同的形式:粗糙的呃而且光滑的呃．

粗糙内质网的外侧(面对细胞质)布满了核糖体它们是蛋白质合成的部位。在电子显微镜下，致密的粒状核糖体被称为“粗糙”ER。另一方面，平滑的ER缺乏核糖体。

ER在我们的细胞中扮演着许多重要的角色。简而言之，粗ER坐标蛋白质合成。光滑ER专门合成脂质，类固醇激素的生产，和解毒。

[图中]急诊室解剖图
左:核、粗、光滑ER之间的关系。新合成的蛋白质将在过渡囊泡中被运送到高尔基体(我们将在后面讨论)。
右图:ER粗略的3D视图。你可以看到内质膜实际上是由许多相互连接的囊和管组成的分支网络。

为什么要用黄洋葱

在我的细胞模型中，我使用切碎的黄色洋葱来表示ER网络的半透明外观。我把玉米粒(作为核糖体)放在一些切碎的洋葱上，成为粗糙的ER。

[在图中]我将黄色和红色的洋葱切碎，以代表细胞模型中两种典型的细长膜结构，ER和高尔基体。玉米粒是核糖体。

这里我犯了个错误。在真实细胞中粗糙的呃位于细胞核周围(因此细胞核可以更好地控制蛋白质合成)，而光滑的呃定位远离原子核．但是，我忘记给核糖体留出空间了。这导致了我的细胞模型中粗糙ER和光滑ER之间的反向空间关系。

核糖体——解密机器

核糖体是我们细胞中合成蛋白质的地方。核糖体由两个主要成分组成:小核糖体亚基和大核糖体亚基。科学家们喜欢称核糖体为大分子机器，以欣赏核糖体的设计多么精巧!

在部分的核，我们提到，给定基因的密码将转录成信使RNA (mRNA)。核糖体与mRNA结合，并使用其编码序列来确定氨基酸的正确顺序，从而生成相应的蛋白质。

氨基酸被转移RNA (tRNA)分子携带到核糖体。只有正确的tRNA才能进入核糖体，并与mRNA上的编码配对。一旦tRNA和mRNA匹配，核糖体就会将这种氨基酸添加到正在生长的蛋白质链上。当mRNA分子上的所有代码成功地翻译成相应的氨基酸后，蛋白质就合成了。这个过程叫做翻译。

[在图中]核糖体就像一台机器，将mRNA的编码序列翻译成蛋白质。

为什么要用玉米粒

考虑到相对大小，我选择玉米粒作为核糖体。虽然玉米粒中的大部分营养物质来自碳水化合物，但玉米粒也提供了高质量的蛋白质来源。尤其是普通的玉米是一种天然的无麸质食物。它缺乏小麦的蛋白面筋;因此，它可以用来制作无麸质烘焙食品。

你知道线粒体也有自己的核糖体吗?

核糖体可以在细胞质中自由漂浮或与粗糙ER相关。线粒体中也有核糖体，用于翻译mtDNA中编码的线粒体mrna。这些线粒体核糖体(也称为线粒体核糖体)位于基质空间内。

高尔基体-细胞内的邮局

高尔基体(或高尔基体)通常位于内质网附近。如果你认为ER和核糖体是细胞中的蛋白质工厂，那么高尔基体就接管了后勤工作。高尔基体从内质网接收原始蛋白质产物，对其进行修饰(例如，添加由糖链制成的标签)，并将蛋白质输出到各种目的地。

[在图中]高尔基体的三维视图。

为了完成它的工作，高尔基体由几层膜结合的池(囊)组成。每个高尔基都有两张“脸”独联体的脸(从ER接收粗蛋白产物)，以及反式的脸(将精制蛋白质产品出口到目的地)。

蛋白质的运输是在叫做囊泡．囊泡是由内质网和高尔基膜出芽产生的。内质网将粗蛋白产物装入出芽的囊泡中，释放囊泡，并将其送往高尔基体。

高尔基体的“顺”面通过囊泡和高尔基体之间的膜融合来接受这个包裹。蛋白质产物现在在高尔基体的腔内。然后，当蛋白质产物从“顺式”面到“反式”面在每个高尔基堆叠之间移动时，同样的过程(出芽和融合)重复。在每个堆栈中，都有特殊的酶来修饰蛋白质产物。

[在图中]蛋白质合成和运输的过程。
蛋白质在粗糙的内质网合成后，它们到达高尔基体进行进一步的糖基化。一旦它们完成了修饰，蛋白质就被包装成囊泡，称为分泌囊泡。然后，它们到达细胞膜并通过胞吐作用释放。

在最后的步骤中，最终的蛋白质产物将根据它们的目的地进行分类并包装到分泌囊泡中。一些蛋白质会被送到其他细胞器。一些蛋白质会被释放到细胞质中。一些蛋白质会被一路运送到细胞膜上，通过囊泡和细胞膜的融合，这些蛋白质会在细胞外分泌。有时，分泌会立即发生。有时，细胞持有囊泡，只分泌蛋白质直到交通灯变绿(例如，胰岛素只在我们吃完饭后释放)。

[在图中]胰腺β细胞的电子显微镜图像。
β细胞在我们的胰腺内形成胰岛群。β细胞可以感知我们血液中葡萄糖水平的增加，并释放胰岛素来调节血糖。在这张电子显微镜图像中，你可以看到细胞膜附近有许多储存胰岛素的小泡(称为胰岛素颗粒)。
图片来源:修改自德累斯顿保罗·朗格汉斯研究所．

为什么要用红洋葱

由于一致的交流ER和高尔基体在一定程度上被认为是连续的膜结合细胞器。出于这个原因，我用了两种不同颜色的洋葱:黄色的洋葱代表ER，红色的洋葱代表高尔基。我用切碎的红洋葱来代表高尔基堆叠。

[在图中]我用切碎的红洋葱来模仿高尔基的脑池堆叠。

过氧化物酶体-自由基清除剂

过氧化物酶体是负责脂肪酸分解的球形细胞器。脂肪酸是脂肪和油的基本单位。我们吃的食物中含有多种脂肪酸。例如，脂肪酸可以是饱和脂肪或不饱和脂肪。它们可以根据碳链长度的不同(从4到28个碳原子)进一步分类。

[在图中]含两条脂肪酸链(18个碳原子)的脂质分子。一条链是饱和链，另一条是不饱和链。

为了使用这些脂肪酸，过氧化物酶体必须将一些非常长的支链脂肪酸分解成更简单的营养物质。这个过程涉及到特殊的酶以及复杂的生化反应。

此外，过氧化物酶体在肝细胞中也有处理解毒包括酒精和毒品可以说过氧化物酶体是细胞内的化学实验室。

化学反应对细胞有潜在的危险。这就是为什么我们需要过氧化物酶体来控制与其他细胞分离的膜结合空间内的化学反应。让我在这里向那些为我们处理高风险任务的过氧化物酶体表示敬意。

[在图中]过氧化物酶体。
左:过氧化物酶体结构。
右图:过氧化物酶体的电子显微镜图像。(图片来自施拉德，M.和法希米，H. 2008。过氧化物酶体:仍然是一个神秘的细胞器。组织化学与细胞生物学“，129(4)，第421-440页。）

从化学的角度来看，过氧化物酶体内的许多酶具有催化作用氧化还原(还原-氧化)反应．氧是一种活性分子，许多化学反应都是基于氧的活性而发生的。

一般来说,氧化加入一个氧(氧化态增加)，和减少从分子中去除一个氧(氧化态减少)。

典型的氧化反应是燃烧。当一块木头在火上燃烧时，木头中碳原子的氧化态通过氧气的反应而增加，将碳转化为二氧化碳。

当过氧化物酶体发生还原反应时，酶带走氧(以超氧化物O的形式)₂^•−)．然而，酶不能永远保持氧气，所以氧气被转移到水分子中。结果，水分子被氧化成a过氧化氢(H₂O₂）．

含有化学活性氧(如O2•)的分子⁻，•哦，h₂O₂，和NO)被调用活性氧(ROS)或自由基许多ROS的产生是正常细胞代谢不可避免的副产物。这些ROS需要小心地从细胞中去除;否则，ROS会与DNA、脂质和蛋白质发生不必要的反应，从而损害细胞。

事实上，许多疾病，如癌症和衰老，都源于ROS对我们身体的不良影响。辐射、烟草和药物也会增加ROS损害的机会。抗氧化剂或自由基清除剂可以抵消活性氧的作用。这就是为什么我们被鼓励多吃富含天然抗氧化剂的健康食物，比如维生素A、C和E。

[在图中]一个稳定的原子有平衡的电子数，不多也不少。自由基急切地想要从其他原子中窃取电子，以满足其不稳定的状态。抗氧化剂有自由电子，可以给自由基使它们平静下来。

正如我们提到的，过氧化物酶体产生许多过氧化氢分子(H₂O₂)是危险的副产品。事实上，这就是“过氧化物”(peroxi)得名的原因。幸运的是，过氧化物酶体能够包含这些H₂O₂然后把它们分解成水₂O)和氧(O₂)．这个关键反应是由另一种称为“过氧化物酶体”的酶完成的过氧化氢酶”。

[在图中]过氧化氢酶是一种将有害的过氧化氢转化为水和氧气的酶。

为什么要用花椰菜

我用西兰花作为过氧化物酶体在我的细胞模型中，因为西兰花含有高抗氧化剂．毫无疑问，西兰花是一种健康的超级食物，富含维生素C和维生素k。西兰花还含有多种自由基清除酶，包括蔬菜中过氧化氢酶含量最高的一种。

[在图中]西兰花富含抗氧化剂，是我的细胞模型中的过氧化物酶体。

溶酶体——细胞的循环中心

溶酶体是一种小的细胞器，在细胞中起着循环中心的作用。它们是充满消化酶的膜界球体。这些酶可以分解无论进入溶酶体的物质是什么，都是原料(如氨基酸、核苷酸、脂类和糖)，所以细胞可以重新利用这些原料来构建新的细胞器。

[在图中]溶酶体是细胞的循环中心．
溶酶体是一种含有水解酶的膜结合囊泡，可以将旧的细胞器和蛋白质分解成原料。有v- atp酶将质子泵入溶酶体，使其pH值酸化。也有几种类型的转运蛋白将细胞部分带入进行降解。
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你可以想象，如果溶酶体以某种方式泄漏或破裂，这些酶可能会对细胞造成巨大损害。幸运的是，细胞有一个安全机制，只允许溶酶体酶活跃在一个酸性的环境，但在细胞的其他部分没有。这些消化酶只有在pH值为5的环境中才能正常工作(只存在于成熟的溶酶体中)。与细胞质内部pH值7相比，pH值5的酸性要高两个数量级。这种设计只限制溶酶体内的酶活性。