【科普】细胞器之间的分工合作

问题探讨

C919飞机是我国研制的新一代大型客机。研制C919飞机需要若干个部门分工合作,如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发(包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等)、总装制造等部门。

讨论

1.如果缺少其中的某个部门,C919飞机还能制造成功吗?

2.细胞中是否也具有多种不同的“部门”?这些“部门”也存在类似的分工与合作吗?

正文

细胞在生命活动中时刻发生着物质的能量的复杂变化。细胞内部就像一个繁忙的工厂,在细胞质中有许多忙碌不停电的“部门”,这些“部门”都有一定的结构,如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等,它们统称为细胞器(Organelle)。细胞质中还有呈溶胶状的细胞质基质,细胞器就分布在细胞质基质中。

细胞器之间的分工

细胞中各种细胞器的形态、结构有很大不同,在功能上各有分工。(图-1)

动物细胞和植物细胞结构图(图-1)

细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的,细胞质中有着支撑着它们的结构——细胞骨架(图-2)细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。

细胞骨架(图-2)

细胞器之间的协调配合

细胞中有许多条“生产线”。每一条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合。分泌蛋白的合成和运输就是个例子。(图-3)

豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解(图-3)

分泌蛋白合成的大致原理是:首先,在游离的核糖体中以氨基酸为原料,开始制造多肽的合成。当合成了一段时间肽链后,这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上,继续其合成过程,并且边合成,边转移到内质网腔内,再经过加工、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质。内质网膜鼓出形成囊泡,包裹这蛋白质的离开内质网,到达高尔基体,与高尔基体膜融合,囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体还能对蛋白质做进一步修饰加工,然后由高尔基体膜形成包裹蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜,与细胞膜融合,将蛋白质释放到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中,需要消耗能量。这些能量主要来自于线粒体。

在细胞内,许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇,在细胞中穿梭往来,繁忙地运输着“货物”而高尔基体在其中起到重要的作用。

细胞的生物膜系统

在细胞中,许多细胞器都有膜,如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统(Biomembrane system)。这些生物膜的组成和结构很相似,在结构和功能上紧密相连,进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。

生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要。首先,细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时决定着物质的进入和输出、能量转换等;第二,许多化学反应都需要酶的参与,广阔的膜面积为多种酶提供了附着地点;第三,细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,这样,就不会互相干扰。

分泌蛋白示意图

合肥科生景肽生物科技有限公司成立于2018年,目前已经打造了全球领先的以肽为核心的生命分子发现、合成生产、结构优化、递送平台,主要瞄准肽发现及靶向递送,专注于为各大制药企业、生物技术公司、科研单位提供一站式的定制化研发服务。 公司独有的KPDS™平台(KS-V Peptide Discovery Services Platform)是国际领先的的多肽药物发现平台,我们致力于创新药物的高效和精准开发,以科生景肽专有KPDS技术为核心,提供一站式,定制化的多肽发现服务,以灵活的产品形式和服务模式助力广大客户各类药物发现项目的快速推进和应用探究,包括但并不限于疾病诊断及保健功能产品、多肽药物、核素偶联药物(RDC)、基于小分子的肽药物偶联物(PDC)和多功能肽偶联物等。
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