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複雜的細胞質 (Cytoplasm)
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昕弘
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複雜的細胞質 (Cytoplasm)
一 細胞支架 (Cytoskeleton)
1. 細胞支架的特性
˙細胞的結構是由細胞質中,縱橫交錯的細胞支架所支撐起。
˙細胞支架的組成是為長條纖維狀的複合蛋白。此類蛋白又可細分為下列三種: 1) 肌動蛋白絲 (Actin filament); 2) 微質管 (Microtubule); 3) 中間絲 (Intermediate filament)。
˙細胞支架亦被用來作為細胞質內各類物質與胞器的傳輸網路。
˙細胞支架是真核細胞有別於原核細胞的特徵之一。
2. 中間絲 (Intermediate filament)
˙中間絲大多見於皮膚、結締組織 (Connective tissue)及器官的上皮細胞層中。
˙中間絲是由一群纖維蛋白 (Fibrous protein)單體互相交疊而成。
˙中間絲在細胞中主要是集中在細胞-細胞接觸的部位,並以此部位沿細胞膜向旁側延伸。
˙中間絲的網絡不只能提高細胞的機械強度以對抗外界的張力,亦有助於增強組織內細胞間的聯結。
3. 微質管 (Microtubule)
˙微質管是一中空的蛋白質管狀結構,主要由兩種球蛋白 (Globular protein)次單體 (Subunit)所組成,即α-與β-Tubulins。
˙微質管可見於所有真核細胞中。
˙微質管在細胞中是以細胞核附近的中心體 (Centrosome)為起點而呈向外放射的輻射狀結構。
˙細胞內胞器,如內質網及粒線體多沿微管絲的網絡排列。
微質管在細胞中扮演著多重角色,包括:
a.    細胞分裂時形成紡綞體 (Spindle)以協助染色體的分離。
b.    形成鞭毛 (Flagella)或纖毛 (Cilia)的主要結構。
c.    形成細胞內主要傳輸網路,負責運輸細胞內的蛋白質、胞器與其他巨分子。
˙微質管上附有許多運動蛋白(Motor proteins),可幫助攜帶蛋白質、胞器及其他巨分子並傳送至遠處。
 
4. 肌動蛋白絲 (Actin filament)
˙肌動蛋白絲是由兩條肌動蛋白 (Actin)次單位纖維彼此環繞成螺旋狀而組成。
˙肌動蛋白絲主要集中於細胞膜內緣的皮層 (Cortex)部分,聚合時則是固著細胞膜上而往細胞質內延伸。
˙肌動蛋白絲的聚合與分解在細胞內受到嚴密的控制。
   a. 聚合>分解→ 細胞前緣 (Leading edge)向前延伸,形成微突刺(Micro-spike)或是瓣狀偽足(Lamellipodium)。
   b. 聚合=分解→細胞呈靜止狀態
   c. 聚合<分解→細胞呈現退縮現象
˙肌動蛋白絲的聚合或分解和細胞的移動現象息息相關。
˙肌動蛋白絲是附著細胞 (Adhesive cell)中應激纖維 (Stress fiber)的主要成份。應激纖維在細胞的吸附作用中扮演著維繫及穩定聚焦接觸點 (Focal contact)的角色。
˙自然界中有許多病原菌 (Pathogens)會利用寄主細胞的肌動蛋白絲的聚合來幫助它們入侵及傳播。
二 粒線體 (Mitochondrion)是細胞的能源庫
˙粒線體在細胞內的形狀不一,時而呈粒狀、時而呈長條狀,因而以名之。
˙粒線體多集中在細胞或組織中最需要ATP的地方,如肌肉細胞與精子的鞭毛部分。
˙粒線體是除細胞核外唯一具有雙層膜包覆的胞器。
a.    粒線體的內膜上埋藏有電子傳遞鏈 (Electro-transport system)與製造ATP所需的蛋白質。
b.    內外膜間的空間被利用來儲存質子 (Proton, H+),以製造一越過內膜的質子梯度 (Gradient)。
c.    外膜的角色可能在於維持膜間質子的濃度。
d.    粒線體內膜以內的空間為基質 (Matrix),其中含有一環狀mtDNA。基質可供mtDNA在此空間內複製、轉錄與轉譯。
粒線體亦是除細胞核外唯一具有自己基因的胞器。
a.    人類的mtDNA的長度約16-18 kb。
b.    粒線體的複製與分裂並無一定規則。
c.    人類粒線體的基因是藉著母系遺傳的途徑來傳播。
 
三 內質網及高爾基體
1.    內質網是一扁平、多層片狀結構的細胞內胞器。
˙內質網膜和細胞核套的外膜相連並和核套共通。
˙內質網在膜蛋白 (Membrane protein)、分泌蛋白 (Secretory protein)及溶脢體 (Lysosome)蛋白的合成與成熟過程中扮演著重要的角色。
˙為何膜蛋白和分泌蛋白多為醣蛋白 (Glycoprotein)?
a.    使蛋白質易於摺疊 (Folding)
b.    是蛋白質成熟的訊號
c.    可增加蛋白質的穩定性
d.    可防止膜蛋白為細胞外蛋白水解酵素 (Proteases)所分解
2.    蛋白質在內質網內合成並經初步加醣作用 (Glycosylation)後,將被送入高爾基體作進一部的加工與分類。
˙在高爾基體的末端結構中,蛋白質將作分類並等待運送到目的地,我們稱此作用為胞外分泌 (Exocytosis)。
˙細胞亦可自鄰近的環境經由內吞作用 (Endocytosis)而將相關物質或細菌吃進體內。
˙吞噬進來的物質,大部分會經由早期核內體 (Early endosome)、核內體 (Endosome)進入溶脢體以作進一步的分解。
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