細胞生理學 第一節 第二節 第三節 第四節 第五節 細胞的化學成分細胞的構造及功能物質通過細胞膜的方式細胞間的聯絡細胞分裂 02
學習目標 研讀本章之後, 應能達成以下目標 : 敘述細胞內有機分子的種類與功能 舉例說明蛋白質的種類與功能 大體說明細胞的構造 了解細胞膜的成分與功能 列舉說明細胞內各個胞器的結構與功能 了解物質通過細胞膜的各種方式 區別被動運輸與主動運輸的特性 了解滲透作用與擴散作用的差異 概略說明細胞間的聯絡形式 區分有絲分裂與減數分裂的不同
第一節 細胞的化學成分 細胞是構成生命的基本單位, 其主要的化學組成包括水 (H 2 O) 無機離子 (inorganic ions) 及有機化合物 (organic compound) 等 最新生理學賴明德 編著
水 無機離子 有機化合物 最新生理學賴明德 編著
水 水是細胞內含量最多的成分, 它約佔人體體重的 2/3, 其作用有下列幾點 : 做為溶劑 : 氣體 ( 如氧氣 二氧化碳 ) 藉由溶解於水中來運送, 此外細胞所需要的養分及廢物的排除也靠溶解於水中來運送 參與生化代謝反應 : 體內大分子的分解作用與小分子的合成作用常需要水參與反應 例如 : 最新生理學賴明德 編著
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體溫的調節 : 水可吸熱以保持體溫, 也可藉由排汗 ( 含水, 水蒸發帶走熱量 ) 降低體溫, 故水與體溫的調節有關 潤滑作用 : 水是黏液及潤滑液的主要成分, 可減輕相鄰器官彼此間的摩擦 最新生理學賴明德 編著
無機離子 無機離子如鈉離子 (Na + ) 鉀離子 (K + ), 其佔細胞的成分比例雖然很少, 但在細胞的生理功能卻是十分重要 各種離子的作用詳列於表 2-1 最新生理學賴明德 編著
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有機化合物 細胞內的有機化合物包含 : 碳水化合物又稱醣類 (carbohydrate) 脂質 (lipid) 蛋白質 (protein) 及核酸 (nucleic acid) 等, 但不包括碳酸鹽及氰化物 (CN) 最新生理學賴明德 編著
碳水化合物 脂質 蛋白質 核酸 最新生理學賴明德 編著
碳水化合物 碳水化合物是由碳 氫 氧所組成的有機分子, 通常以分子式 (CH 2 O) n 來表示, 可分成單醣類 ( 如葡萄糖 果糖 ), 雙醣類 ( 蔗糖 乳糖 ) 及多醣類 ( 肝醣 澱粉 ), 碳水化合物可做為供給細胞能量或儲存能量的物質 最新生理學賴明德 編著
單醣 (monosaccharide): 大多為六碳醣, 如葡萄糖 果糖 半乳糖等 ( 圖 2-1(a)), 葡萄糖是體內最多的單醣, 也是細胞主要的能量來源 另一種重要的單醣為五碳醣, 其與核酸的成分有關, 如核糖 去氧核糖等 雙醣 (disaccharide): 由兩分子單醣經脫水反應後而合成, 如蔗糖 麥芽糖 乳糖等 ( 圖 2-1(b)) 最新生理學賴明德 編著
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多醣 (polysaccharide): 由三個以上的單醣合成, 如肝醣 澱粉 纖維素, 多醣類在細胞內主要是以能量儲存的功能為主 例如 : 植物經光合作用產生葡萄糖轉換成澱粉而儲存 ; 動物則將葡萄糖轉變成肝醣 (glycogen) 儲存於肝臟或肌肉中 ( 圖 2-1(c)) 最新生理學賴明德 編著
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脂質 脂質在細胞內的功能包括儲存能量 構成細胞膜的成分及合成激素進行訊息傳遞 (signal transduction) 等, 如固醇類的激素可與細胞內的接受器結合產生生理反應 脂質的種類如下 : 中性脂肪 (neutral fat): 又稱為三酸甘油酯 (triacylglyceride) 是由三分子脂肪酸與一分子甘油經脫水反應後合成 ( 圖 2-2), 為體內脂質主要的儲存形式 最新生理學賴明德 編著
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磷脂質 (phospholipid): 磷脂質的組成主要是由甘油的三個碳原子分別與兩個脂肪酸及一個磷酸鹽基結合, 此磷酸鹽基可和其他種類分子結合, 如與膽鹼 (choline) 分子結合形成卵磷脂, 卵磷脂為構成細胞膜的主要成分之一 膽固醇 (cholesterol): 也是構成細胞膜的成分之一, 為體內合成固醇類激素 ( 如卵巢所分泌的雌性素 睪丸所分泌的睪固酮 ) 膽鹽 維生素 D 的前驅物 最新生理學賴明德 編著
其他類脂質物質 : 包括胡蘿蔔素 維生素 E 維生素 K 前列腺素與脂蛋白等 如胡蘿蔔素為維生素 A 的前驅物, 可轉變成網膜光色素體 (photopigments), 其與視覺有關 ; 脂蛋白為循環系統運輸脂肪酸的主要形式, 其和膽固醇的形成有關 最新生理學賴明德 編著
蛋白質 蛋白質是由胺基酸 (amino acid) 所構成, 而人體常見的胺基酸約有 20 種 ; 蛋白質在生物體內具有多種的生理功能如表 2-2 兩個相鄰的胺基酸藉由胜肽鍵結合形成胜肽 (peptides), 而更多的胺基酸連接成長鏈則稱為多胜 (polypeptides) 蛋白質的結構可分為四級 : 最新生理學賴明德 編著
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一級結構 : 指構成蛋白質的胺基酸序列 二級結構 : 一級結構的胺基酸分子之間, 因為氫鍵使胺基酸長鏈形成 α 螺旋 (α helix) 或是 β 摺板 (β pleated sheet) 例如 : 人體的毛髮 指甲 三級結構 : 二級結構蛋白質因凡得瓦力 氫鍵和其他化學鍵 ( 如雙硫鍵 ) 再自行摺疊而形成具有三度空間的立體構造 例如 : 部分的酵素和抗體等具有生物活性的蛋白質 最新生理學賴明德 編著
四級結構 : 兩個或兩個以上的三級結構蛋白質分子以共價鍵鍵結形成 例如 : 胰島素由兩個三級結構蛋白質分子所組成 ; 血紅素則由四個三級結構蛋白質分子所組成 ( 圖 2-3 ) 最新生理學賴明德 編著
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由於蛋白質的結構部分由微弱的凡得瓦力 氫鍵和化學鍵 ( 如雙硫鍵 ) 所維持, 容易因高溫或 ph 的改變而遭破壞, 這種使蛋白質結構產生不可逆的變化過程稱為蛋白質變性 (denaturation) 最新生理學賴明德 編著
核酸 核酸包括去氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid;dna) 和核糖核酸 (ribonucleic acid ;RNA) 兩種 DNA 是細胞內的遺傳物質, 位於細胞核 ;RNA 則除了傳遞 DNA 的訊息外亦與合成蛋白質的過程有關 核酸的基本組成單位為核苷酸, 包括三部分 ( 圖 2-4): 最新生理學賴明德 編著
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含氮鹼基 :DNA 的氮鹼基有 4 種, 包含 : 腺嘌呤 (adenine;a) 胸腺嘧啶 (thymine;t) 胞嘧啶 (cytosine;c) 與鳥糞嘌呤 (guanine;g) RNA 的氮鹼基也有 4 種, 與 DNA 的差異是不含胸腺嘧啶而以尿嘧啶 (uracil;u) 取代 五碳糖 :DNA 之五碳糖為去氧核糖, 而 RNA 之五碳糖則為核糖 磷酸根 :DNA 與 RNA 均具有磷酸根 最新生理學呂建陳修訂
去氧核糖核酸 核糖核酸 最新生理學賴明德 編著
去氧核糖核酸 DNA 分子之構造如下 ( 圖 2-4): DNA 為雙股構造, 由核苷酸分子 ( 構成基因的基本物質 ) 連接而成的長鏈, 其雙股互相平行並呈螺旋狀 DNA 分子構造的垂直部分則是磷酸根與核苷酸之去氧核糖部分 最新生理學賴明德 編著
雙股螺旋構造的橫木則為含氮鹼基配對的橫向連結, 其中 A 與 T 配對以二組氫鍵相連結, G 與 C 配對則以三組氫鍵相連結 DNA 的複製是以所謂的半保留複製模式 (semiconservative replication), 雙股拆開後各以原來的舊股當模板再合成另一半新股 ( 圖 2-5) 最新生理學賴明德 編著
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核糖核酸 RNA 在細胞核內以 DNA 做為模板 (template) 進行轉錄 (transcription), RNA 一般為單股,tRNA 則可形成局部雙股結構,RNA 的種類有三種 : 傳訊者 RNA(messenger RNA;mRNA) : 從細胞核攜帶出轉錄自 DNA 的遺傳訊息, 是細胞內蛋白質合成的模板 最新生理學賴明德 編著
轉移 RNA(transfer RNA;tRNA) : 其構造上有反密碼子 (anticodon), 可與 mrna 上的密碼子 (codon) 配對, 負責將胺基酸帶到核糖體上的蛋白質合成處 ( 圖 2-6) 核糖體 RNA(ribosomal RNA;rRNA) : 組成核糖體的主要成分, 而核糖體的結合基即是蛋白質的合成處 最新生理學賴明德 編著
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最新生理學呂建陳修訂 蛋白質的合成過程 ( 基因的表現 )
轉錄作用 : 利用 DNA 上的含氮鹼基序列做模板, 並以 RNA 聚合酶合成 mrna 的過程 轉譯作用 : 利用 mrna 上的含氮鹼基序列, 以 3 個含氮鹼基為一組密碼子 (codon), 透過 trna 的反密碼子將正確的胺基酸帶到核糖體, 將蛋白質的胺基酸序列正確排出來, 而這些胺基酸則藉由胜肽鍵合成多胜肽鏈, 形成蛋白質的一級結構 ( 圖 2-7) 最新生理學呂建陳修訂
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第二節 細胞的構造及功能 細胞是構成生命的基本單位 細胞的結構主要分成細胞膜 (cell membrane) 細胞質 (cytoplasm) 及胞器 (organelles)( 圖 2-8 表 2-3) 最新生理學賴明德 編著
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細胞膜 細胞質 胞器 細胞外物質 最新生理學呂建陳修訂
細胞膜 細胞膜的成分主要是由磷脂質 蛋白質及醣類 膽固醇所構成 有關於細胞膜之構造最早是在 1972 年由辛格 (S.J. Singer) 和尼可森 (G.L. Nicholson) 兩位學者所提出之流體鑲嵌模型 (fluid-mosaic model) 該模型之內容指出, 細胞膜主要的成分是由蛋白質與磷脂質組成磷脂雙層的構造 此磷脂質是由極性帶電荷的磷脂質頭部與非極性不帶電荷之脂肪酸鏈的尾部組成 ( 圖 2-9) 最新生理學呂建陳修訂
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其磷脂質頭部為親水端朝外排列, 而磷脂質脂肪酸鏈的尾部則為厭水端朝內排列, 此細胞膜結構處於流動的恆定狀態 細胞膜的蛋白質埋藏在磷脂雙層內, 某些蛋白質只有部分埋入磷脂雙層稱為表面或周邊蛋白 (peripheral proteins), 另一些蛋白質則從細胞膜延伸進入細胞質中稱為穿膜整體蛋白 (transmembranes integral proteins) 而醣類主要以醣蛋白或醣脂質的形式附著在細胞膜表面 最新生理學呂建陳修訂
細胞膜的生理功能包括 : 控制物質的進出 : 並非所有物質都可以自由進出細胞膜, 此為細胞膜選擇性通透的特性 (selective permeability) 訊息傳遞 (signal transduction): 細胞膜上有蛋白質及醣類組成的接受器, 可以和神經傳導物質及激素結合產生訊息傳遞而引發生理作用 最新生理學呂建陳修訂
做為屏障 : 將細胞內容物與外界環境阻隔, 以避免細胞內外的物質成分相混 組織結構的支持者 : 經由細胞膜的特殊作用方式, 使相鄰的細胞產生細胞接合 (cell junction) 的穩定構造, 進而漸漸形成完整的組織結構 最新生理學呂建陳修訂
細胞質 細胞質存在的範圍是指細胞膜和細胞核之間的結構, 它包含細胞內液 胞器及包涵體三部分 細胞質也是細胞內進行合成 分解物質及產生能量等化學反應的地方 細胞內液 (intracellular fluid;icf) 為黏稠的半透明液體, 由 75~90% 之水分, 外加蛋白質 脂肪 碳水化合物 電解質及無機鹽類所組成 最新生理學呂建陳修訂
胞器 胞器為細胞內的特化構造, 通常有膜包著, 與執行細胞的生理功能有關 ( 表 2-3) 最新生理學呂建陳修訂
細胞核 粒線體 核糖體 內質網 高爾基體 中心體與中心粒 細胞骨骼 溶小體 過氧化氫酶體 包涵體 最新生理學呂建陳修訂
細胞核 細胞核 (nucleus) 內含有遺傳物質 DNA, 是整個細胞的控制中心也是細胞內最大的胞器 大多數細胞僅含有一個細胞核, 但有部分細胞例外, 例如 : 成熟的紅血球並無細胞核, 而骨骼肌細胞則為多核 細胞核的構造可分成四個部分 ( 圖 2-10): 最新生理學呂建陳修訂
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核膜 (nuclear membrane): 為雙層磷脂質的構造, 用來區隔核質與細胞質, 核膜上有核膜孔 (nuclear pore), 為物質進出細胞核的通道, 可允許小分子自由進出細胞核 核仁 (nucleolus) : 是由 DNA RNA 及蛋白質組成的構造, 也是製造核糖體 RNA(rRNA) 的場所 核質 (nucleoplasm): 充滿於細胞核的膠狀物質 最新生理學呂建陳修訂
最新生理學呂建陳修訂 染色質 (chromatin) : 由組織蛋白 (histones) 及 DNA 所構成, 平時散布於核質中, 當細胞進行分裂時染色質會濃縮成染色體 (chromosome)
粒線體 粒線體 (mitochondria) 為細胞內製造能量分子 腺嘌呤核苷三磷酸 (adenosine triphosphate;atp) 的場所, 其功能與細胞內進行氧化作用有關 粒線體的構造含有雙層膜, 此雙層膜的每一層結構類似細胞膜的雙層磷脂質 粒線體本身含有環狀粒線體 DNA(mitochondrial DNA), 此種 DNA 類似原核生物的 DNA, 可自我複製分裂以形成新的粒線體 ( 圖 2-11) 最新生理學呂建陳修訂
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最新生理學呂建陳修訂 在粒線體的內膜上存在許多催化, 可提供做為細胞內生化代謝反應所需的催化劑, 因此內膜表面積越大 ( 嵴越多 ), 產生 ATP 的效率越高, 而這些代謝反應產生的能量 (ATP) 即可供應人體其他生理活動的需求, 故粒線體又有細胞的發電廠之稱
核糖體 核糖體 (ribosomes) 是由核糖體 RNA(rRNA) 及核糖蛋白所組成, 與製造 合成細胞的蛋白質有關 核糖體可分為兩類 : 固定性核糖體 : 固定附著於內質網上, 可以製造 合成並供應輸送到高爾基體或細胞外利用的蛋白質 游離性核糖體 : 游離散布於細胞質中, 負責合成細胞內所需的蛋白質 最新生理學呂建陳修訂
內質網 內質網 (endoplasmic reticulum;er) 為細胞質中兩層平行膜所形成的小管狀構造 ( 圖 2-12), 可和核膜相連, 是細胞內運輸的管道 內質網可分為 : 最新生理學呂建陳修訂
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顆粒性 ( 粗糙 ) 內質網 (RER): 內質網表面有核糖體附著, 可將合成後的蛋白質儲存在此處 無顆粒性 ( 平滑 ) 內質網 (SER): 內質網表面無核糖體, 故不能合成蛋白質, 但平滑內質網和脂類物質之合成及鈣離子的儲存有關 最新生理學呂建陳修訂
高爾基體 高爾基體 (Golgi apparatus) 由 3~8 層扁平彎曲小囊所構成, 彎曲小囊凸面朝向顆粒性內質網, 其與內質網之間有連繫功能 ( 圖 2-13 ), 凹面則朝向細胞膜 最新生理學呂建陳修訂
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最新生理學呂建陳修訂 高爾基體的主要功能 :(1) 負責蛋白質的醣化作用 (glycosylation);(2) 核糖體合成的蛋白質送往高爾基體後, 根據蛋白質的功能加以分類 包裝成分泌小泡, 有些分泌小泡移到溶小體, 形成溶小體內的分解酵素 ; 有些分泌小泡被送到細胞膜直接釋放 ; 此外, 還有一些分泌小泡形成儲存顆粒, 當細胞受到神經衝動或激素作用時再經由胞吐作用 (exocytosis) 而分泌出去 ( 圖 2-13)
中心體與中心粒 中心體 (centrosome) 位於細胞核旁, 一個中心體包含兩個中心粒 (centrioles), 而一個中心粒則是由 9 組微小管的三元體所組成 ( 圖 2-14) 中心體與中心粒主要的功能與紡錘體的形成有關, 牽涉到細胞分裂時染色體之移動, 不具有中心體的細胞 ( 如神經細胞 ) 便無法再進行細胞分裂, 而這類細胞組成的組織一旦受到損傷, 也很難有修復再生的機會 最新生理學呂建陳修訂
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細胞骨骼 細胞會經由微小管 微絲及中間絲形成所謂細胞骨骼 (cytoskeleton)( 圖 2-15), 提供細胞穩定的結構以維持細胞形狀的完整性 最新生理學呂建陳修訂
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微小管 (microtubules): 是由小管蛋白 (tubulin) 聚合所組成, 直徑 25 nm, 微小管可形成紡錘絲 中心粒 纖毛及鞭毛等構造 微絲 (microfilaments): 構成微絲的基本單位稱為肌動蛋白 (actin), 微絲具有收縮的特性, 直徑 7 nm, 和細胞的胞吐 胞飲作用 偽足運動及其他細胞運動有關 最新生理學呂建陳修訂
最新生理學呂建陳修訂 中間絲 (intermediate filaments): 中間絲又稱為厚絲 (thick filaments), 其直徑 10 nm, 比微絲大, 中間絲常存在於皮膚 結締組織及器官的上皮細胞, 其生理功能為提供細胞構造機械性的支持
溶小體 溶小體 (lysosomes) 內含有消化的液泡, 主要為酸性水解, 此是在內質網中形成, 然後經高爾基體處理後, 再由分泌小泡送至溶小體 ( 圖 2-16) 平時若有病原菌或大分子物質經由細胞吞噬作用後, 溶小體可與吞噬的液泡融合, 利用消化分解病菌或大分子, 因此溶小體也被稱為是細胞的消化工廠 最新生理學呂建陳修訂
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最新生理學呂建陳修訂 人體某些細胞內特別含有大量的溶小體, 如蝕骨細胞 (osteoclast) 之溶小體可分解舊骨質使造骨細胞 (osteoblast) 依人體需求不斷重建新的骨質 當細胞老化或者受損時, 溶小體會破裂將含有的消化酶釋出以分解細胞, 此過程稱為自體分解 (autolysis), 故溶小體又有自殺小袋之稱
過氧化氫酶體 過氧化氫酶體 (peroxisomes) 內含過氧化氫酶 (catalase) 的胞器, 此胞器除了過氧化氫酶外, 尚含多種酵素, 參與 50 多種以上生化反應, 包含 : 細胞膜磷脂質的合成 胺基酸轉換成葡萄糖以及長鏈脂肪酸分解 在分解過程中, 過氧化氫酶體內的酵素會使用氧 (O 2 ) 從有機物上移走氫 (H 2 ) 合成過氧化氫 (H 2 O 2 ), 反應式如下 : RH 2 +O 2 R+H 2 O 2 R: 代表有機化合物 最新生理學呂建陳修訂
過氧化氫本身有毒性, 多餘的過氧化氫可由過氧化氫酶轉換成無害的水及氧, 反應式如下 : catalase H 2 O 2 H 2 O 2+1/2 O 2 體內的肝細胞與腎臟細胞過氧化氫體含量特多, 可藉由氧化代謝有毒物質並將之排出體外 最新生理學呂建陳修訂
包涵體 包涵體 (inclusious) 是指細胞內所儲存的化學物質, 例如 : 在肝細胞及肌肉細胞將葡萄糖轉換成肝醣並以包涵體之形式存在 此外, 存在於皮膚細胞的黑色素及紅血球中的血紅素亦歸屬於包涵體 最新生理學呂建陳修訂
細胞外物質 位於細胞膜外的物質包括體液 分泌出的包涵體及形成基質的物質 ( 如硫酸軟骨素能讓軟骨提供支持作用與黏著性 ), 玻尿酸 (hyaluronic acid) 為黏液狀物質具有連接細胞潤滑關節等作用 最新生理學呂建陳修訂
軟骨 硬骨 大腸 最新生理學呂建陳修訂
體液包含細胞間液和血漿 包涵體主要由細胞分泌出 基質為特殊細胞分泌儲存於胞外的成分, 如軟骨素 其他的基質尚包含膠原纖維 網狀纖維 彈性纖維等 最新生理學呂建陳修訂
第三節 物質通過細胞膜的方式 細胞膜可以選擇性的調節物質進出細胞, 例如 : 氧氣 養分要進入細胞內, 而二氧化碳與代謝廢物則要從細胞內移出 如果根據物質進出的方式及細胞膜本身是否需要消耗能量 (ATP) 來分類, 則可分成被動運輸 (passive transport) 與主動運輸 (active transport) 兩種 最新生理學賴明德 編著
被動運輸 主動運輸 最新生理學賴明德 編著
被動運輸 物質若由高濃度往低濃度方向移動, 且過程中細胞膜本身不需要消耗能量, 此種運輸方式則稱為被動運輸 被動運輸的種類可分為簡單擴散 (simple diffusion) 促進性擴散 (facilitated diffusion) 滲透 (osmosis) 及過濾作用 (filtration) 最新生理學賴明德 編著
簡單擴散作用 促進性擴散作用 滲透作用 過濾作用 最新生理學賴明德 編著
簡單擴散作用 分子或離子等物質由高濃度往低濃度移動, 此過程稱為簡單擴散作用 ( 圖 2-17(a)) 擴散作用的進行方向決定於物質本身的濃度梯度, 與其他物質無關 對細胞的細胞膜而言, 決定於物質是否能通過雙層磷脂質與物質的親脂性有關 氧 二氧化碳溶於水後與酒精都具有親脂性, 可以直接溶解擴散而通過細胞膜 最新生理學賴明德 編著
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水分子亦可以利用擴散的方式通過細胞膜, 水的擴散我們特別稱之為滲透作用, 會在後面詳細介紹 ; 此外, 細胞膜亦有蛋白質通道可控制水和其他物質的擴散進出 ( 圖 2-17(b)), 故通道運輸也屬於簡單擴散作用 最新生理學賴明德 編著
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促進性擴散作用 一些較大的分子或極性分子 ( 如葡萄糖或離子 ) 對於細胞膜較難以直接通透, 需藉由攜帶蛋白 (carrier protein) 來運輸, 此方式即稱為促進性擴散作用 促進性擴散作用對物質運送的方向也是由高濃度往低濃度移動, 同樣細胞膜本身不需要消耗能量 例如 : 葡萄糖由血液進入組織細胞的方式即為促進性擴散作用的一種 ( 圖 2-18) 最新生理學賴明德 編著
滲透作用 水分子由高濃度 ( 含水量多 ) 往低濃度 ( 含水量少 ) 方向擴散的過程稱為滲透作用, 而滲透作用的產生需要有兩項條件存在 :(1) 半透性膜兩邊的溶質有濃度差存在 ;(2) 只有水分子可通過半透性膜而溶質則無通透性 ( 圖 2-19) 例如 :0.9% NaCl 水溶液所含不可通透膜粒子 (Na + +Cl - ) 的濃度與細胞內不可通透膜的粒子濃度相等, 此種溶液稱為等張溶液 (isotonic solution) 最新生理學賴明德 編著
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細胞若處在等張溶液中, 則離開細胞的水分子與進入細胞的水分子流量是一樣的, 此時細胞的形狀並不會發生改變 若細胞處於濃度大於 0.9% NaCl 之溶液, 離開細胞的水分子比進來的多, 此時細胞就會萎縮, 此溶液則稱為高張溶液 (hypertonic solution) 反之, 若將細胞放入濃度小於 0.9% NaCl 之溶液, 此時進入細胞的水分子比離開的多, 細胞會膨脹而破裂, 此溶液則稱為低張溶液 (hypotonic solution)( 圖 2-20) 最新生理學賴明德 編著
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過濾作用 過濾作用發生在腎臟, 過濾作用必須有壓力差做為動力, 並由腎絲球 鮑氏囊臟層共同形成過濾網, 可讓較小的分子 ( 如葡萄糖 Na + ) 通過, 但較大的蛋白質分子 ( 如白蛋白 ) 及紅血球則會保留在血液中 由於壓力差的作用可使血液中的葡萄糖 Na + 等物質由腎絲球過濾到鮑氏囊中 ( 圖 2-21) 過濾作用的功能是分離大 小分子, 此過程細胞本身不需要消耗能量屬於被動運輸 最新生理學賴明德 編著
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主動運輸 物質若由低濃度往高濃度方向運輸, 且為逆向抵抗濃度差之梯度, 過程中細胞膜本身需要消耗能量, 此種運輸方式即稱為主動運輸 主動運輸依能量供給方式, 可分成初級主動運輸 (primary active transport) 與次級主動運輸 (secondary active transport) 最新生理學賴明德 編著
初級主動運輸 次級主動運輸 最新生理學賴明德 編著
初級主動運輸 初級主動運輸最著名的例子是位於細胞膜上的鈉 - 鉀幫浦 (Na + -K + pump), 此幫浦本身具有 ATPase 的活性, 可將 ATP 分解提供能量給幫浦, 然後將 3 個 Na + 送出細胞外同時交換 2 個 K + 到細胞內, 而造成細胞內高濃度的 K + 與低濃度的 Na + 狀態 ( 圖 2-22) 最新生理學賴明德 編著
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次級主動運輸 次級主動運輸又稱為 Na + 共同運輸 (Na + cotransport), 其能量的來源並非使用 ATP, 而是靠儲存於鈉離子電化學梯度 (electrochemical gradient) 中之能量 例如 : 葡萄糖在小腸吸收時, 當鈉離子由小腸黏膜上皮細胞外 ( 高濃度 ) 往細胞內 ( 低濃度 ) 移動時, 可提供能量給細胞膜上的載體 當鈉離子順著其濃度梯度擴散, 葡萄糖與鈉離子會被載體攜帶往同一方向移動 ( 圖 2-23 ), 使葡萄糖能逆向抵抗其濃度梯度, 進入葡萄糖濃度較高的細胞質中 最新生理學賴明德 編著
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大分子 ( 如多胜肽類與蛋白質 ) 無法藉著載體運輸的方式進入細胞, 而藉由胞吐作用 (exocytosis) 與胞吞作用 (endocytosis) 提供大分子進出細胞之運輸方式 改變細胞膜形態而將物質送出細胞外稱為胞吐作用, 例如 : 腺體細胞的分泌作用 ( 圖 2-24(a)); 而若將物質送入細胞內則稱為胞吞作用 胞吞作用可分為下列三種 : 最新生理學賴明德 編著
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吞噬作用 (phagocytosis): 指細胞藉由細胞膜所形成的偽足 (pseudopods), 將固體物質攝入細胞內的情形 ( 圖 2-24(b)), 例如 : 白血球吞噬病原 胞飲作用 (pinocytosis): 細胞所吞噬的物質包含溶解的大分子物質 ( 含液體 ) 即稱為胞飲作用 ( 圖 2-25), 例如 : 小腸黏膜上皮細胞吸收大量液態食糜的過程 最新生理學呂建陳修訂
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最新生理學呂建陳修訂 受體媒介之胞吞作用 (receptor-mediated endocytosis): 特殊分子進入細胞內, 必須先和特定的受體結合後才能夠進入細胞內, 例如 : 低密度脂蛋白 (LDL) 進入肝細胞時, LDL 需要與 LDL 之受體接合後才能被肝細胞攝入 ( 圖 2-26)
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第四節 細胞間的聯絡 相鄰細胞間可經由不同形式的特殊構造而相互接合, 這些細胞間的接合可分成緊密接合 (tight junction) 胞橋小體 (desmosome) 間隙接合 (gap junction) 三種形式 ( 圖 2-27) 最新生理學賴明德 編著
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緊密接合 胞橋小體 間隙接合 最新生理學賴明德 編著
緊密接合 相鄰細胞的頂端藉由緊密接合的方式將彼此間的細胞膜融合在一起, 此種接合方式又稱為閉鎖小帶 (zonula occludens) 由於此構造的緣故致使任何物質均無法通過此種細胞間的接合, 例如 : 消化道黏膜的上皮細胞以緊密接合而連接, 細胞間隙不能通透物質, 因此消化後的分子只能通過細胞膜及細胞體而進入血液中 最新生理學賴明德 編著
胞橋小體 胞橋小體的功能使相鄰的細胞產生機械性連結, 能夠形成較有韌性的牽扯力 (stretch), 使細胞間可抵抗拉扯的力量而不致分離, 此結構常存在的位置如心肌 皮膚 最新生理學賴明德 編著
間隙接合 相鄰兩細胞間藉由 6 個次單位構成之圓柱型通道, 此構造即為間隙接合 間隙接合可做為物質 ( 如離子 胺基酸 ) 交換的直接通道, 此構造常存於心肌細胞 消化道之平滑肌細胞與分娩時子宮平滑肌的細胞間接合, 可構成電性突觸 間隙接合也能讓細胞內化學傳訊者 (chemical messengers) 在細胞間流通 最新生理學賴明德 編著
第五節 細胞分裂 身體的細胞會因衰老 死亡等原因造成數目減少, 此時個體必須不斷地產生新細胞加以補充, 細胞須經過完整的細胞週期 (cell cycle), 並藉由細胞分裂的過程而產生新細胞 完整的細胞週期可分成間期 (interphase) 與有絲分裂期 (mitosis) 兩個階段 ( 圖 2-28) 最新生理學賴明德 編著
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最新生理學賴明德 間期則分成 G1(gap phase 1; 間隙期 1) S 期 (synthesis phase;s 合成期 ) G2 (gap phase 2; 間隙期 2) 等三時期, 有絲分裂結束後到 S 期開始的期間稱為 G1 期, 其中 S 期為 DNA 及兩個中心粒複製的階段, S 期結束後則緊接著為 G2 期, 此時已含複製完成的雙倍染色體及兩對中心粒 間期的主要工作為合成細胞分裂所需的蛋白質 DNA 與新胞器的建構 一旦細胞完成細胞分裂所需要的 DNA RNA 與蛋白質, 則開始進入有絲分裂的階段 編著
最新生理學賴明德 細胞分裂的過程包括細胞核分裂及細胞質分裂, 細胞核分裂的形態有兩種 : 有絲分裂與減數分裂 (meiosis) 有絲分裂 : 發生在一般體細胞, 進行時細胞的染色體複製一次而細胞也只分裂一次, 有絲分裂後體細胞內染色體數目不變 有絲分裂的過程可分成前期 中期 後期及末期四個階段, 末期之後緊接著為細胞質分裂, 由所謂分裂溝開始向內進行, 使細胞一分為二而產生兩個新的細胞 ( 圖 2-29) 新細胞與母細胞具有相同的染色體數目 編著
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減數分裂 : 動物或人體行有性生殖時, 生殖細胞需要經過減數分裂的過程, 來產生單倍數染色體的配子, 例如 : 男性精子發生的過程, 睪丸以減數分裂的方式形成單套的精細胞 減數分裂過程中, 其細胞染色體複製一次而細胞分裂則連續發生兩次, 減數分裂後生殖細胞內染色體數目會減半 減數分裂的過程可分成減數分裂 I (meiosis I) 與減數分裂 II(meiosis II)( 圖 2-30) 最新生理學賴明德 編著
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減數分裂 -- - 分減數分裂 I II 期 同源染色體聯會成四合體時, 發生互換 最新生理學呂建陳修訂
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