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过氧化物酶体参与了细胞内多条生化反应通路,并至少含有50种不同的酶。
它们在脂肪等物质的分解(氧化)过程中发挥了重要的作用,为动物、酵母和植物细胞提供了大量的代谢能量。
由于氧化过程的产物之一——过氧化氢具有细胞毒害作用,因此过氧化物酶体中还含有一种叫作过氧化氢酶的蛋白,它能将过氧化氢分解成水。
此外,过氧化物酶体也是几种酶的合成位点。
在肝细胞中,这些酶参与了胆汁的生成。
与大多数细胞器一样,过氧化物酶体的突变会产生严重的后果,任何严重的缺陷均可导致受精卵在经过几次分裂后无法进一步发育。
作为各种胞内小泡(如溶酶体与过氧化物酶体)的内容物,蛋白质产生于内质网膜上。
20世纪50年代初,三位电子显微镜开拓者——来自纽约的基思·波特(KeithPorter)、乔治·帕拉德(GeePalade),以及来自瑞典的弗里蒂弗·斯约斯特兰德(FritiofSjostrand)成功发现了内质网。
与传统的光学显微镜相比,电子显微镜可以将细节放大1000倍。
然而,由于电子束只能穿过极薄的物体,因此在样品制备时存在一定的困难。
在克服了电子显微镜标本制备的困难后,波特与他的同事打开了解析细胞结构的新大门。
曾经在光学显微镜下呈现出模糊且不规则形态的阴影团块,转瞬成为线粒体等清晰分明的细胞器结构(如图5b所示)。
用波特及帕拉德的同事唐·福塞特(Do)的话来说:“对细胞形态学的研究工作者而言,1950年到1960年的十年间,人们始终怀着期待与兴奋,迎接探索新大陆之旅的到来。”
即便在今天,记载了人体组织生物超微结构的福塞特图谱(Fawcettatlases)仍被奉为经典。
细胞的能量来源
1949年,阿尔弗雷德·莱宁格(AlfredLehninger)首次对线粒体进行了生化分离与分析,证实了参与氧化磷酸化能量生成的酶的存在。
通过高效的氧化磷酸化过程,营养物质可生成三磷酸腺苷(ATP)。
在细胞内,进行各项工作、合成蛋白质以及完成物质转移等过程所需要的能量均储存于ATP分子中。
ATP中的能量被储存在“高能”
磷酸键中。
为了缩短相关生化反应过程,高能磷酸键的能量产生过程发生于线粒体膜空间内,在经历了柠檬酸循环中电子的释放与ATP合酶的形成后,ATP得以生成。
当磷酸键发生水解反应(在水解过程中,该分子得到一个水分子后可分解成两部分)时,能量将从ATP中释放出来。
随着能量的释放,ATP将转化为二磷酸腺苷(ADP),并可通过能量储存重新转化为ATP,为下一次的能量释放做好准备。
仅在莱宁格完成线粒体生化鉴定的三年后,帕拉德的电子显微照片便向世人展示了线粒体令人惊奇的膜结构(图5b)。
这一系列重大发现的顺序恰好反映出了这样一个趋势:在许多细胞内组分被电子显微镜拍摄出影像之前,生物化学研究者通常已通过“埋头苦干”
获取了大量的开创性信息。
当然,对于使用显微镜的研究者而言,亲自观察到细胞各组分结构才是至关重要的事情。
此外,生物化学与生物学的不同还可以通过下面这个例子说明:假设手表是一个未知的物体,被分别交给生物化学家与生物学家进行研究。
几天后,来自生物化学家的报告显示,他们将手表分解(磨碎)成了不同的组分并进行分析,结果表明,手表是由不同比例的铜、黄铜、钢以及青铜制成的(可能还有几颗钻石)。
而与之不同的是,生物学家在完成了手表研究后,能将其恢复原状。
他们在研究过程中或许只是把手表的背盖取下来,并报告说,手表里好像装了一个弹簧,这个弹簧可为一系列相互锁紧的齿轮提供动力,进而驱动着手表面盘中的两根指针以恒定的速度旋转。
虽然这种比喻过于简单化,但它多少体现了生物化学家的分析法与生物学家的观察法之间的差异。
幸运的是,正是分析法与观察法两者的结合,为细胞生物学领域带来了丰硕的成果。
蛋白质的生产过程
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