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生物学教材中未出现的细胞器—— 微体

更新时间:作者:小小条

微体存在于所有动物细胞及许多植物细胞中,是参与细胞解毒、呼吸作用及各种代谢反应的重要细胞器,微体属异质性细胞器,分为过氧化物酶体、乙醛酸循环体和糖酵解酶体。

一、微体的发现

生物学教材中未出现的细胞器—— 微体

1954 年,J.Rhodin 在小鼠肾小管上皮细胞中首次发现微体,但尚不清楚其功能。 1967 年,R. W. Breidenbach 和 H.Beevers 在蓖麻发芽种子的胚乳细胞中发现了与乙醛酸循环有关的乙醛酸循环体;两年后, de Duve 在大鼠肝细胞中发现了含过氧化物酶的过氧化物酶体;1977 年,Opperdoes 和 Borst 在布鲁斯锥虫(一种原生动物)中发现了含糖酵解酶系的糖酵解酶体。至此,微体的三种类型均被发现。

微体的形态

微体常紧靠线粒体或叶绿体分布,由单层膜围绕,呈卵圆形或哑铃形、囊泡状,直径 0.2—1.5 μm。其内部存在无定形颗粒物质,部分微体内部会形成晶格状结构。微体属于异质性细胞器,可分为过氧化物酶体、乙醛酸循环体和糖酵解酶体三类。

三、微体的功能

1.过氧化物酶体

存在于动植物细胞,主要含有氧化酶和过氧化氢酶类。它们的作用是偶联的,氧化酶消耗分子氧将底物氧化降解,产生 H2 O2;过氧化氢酶将 H2 O2 催化分解为 H2 O 和 O2 , 避免 H2 O2 积累造成细胞毒害。有解毒作用,如人饮酒后,肝细胞中的过氧化物酶体可将过量的乙醇氧化为乙醛,避免乙醇伤害细胞。可参与脂肪酸氧化,一般来说,细胞获得能量需要通过水解 ATP 完成,而动物组织中的过氧化物酶体能够直接将脂肪酸氧化从而向细胞提供热能。植物细胞中过氧化物酶体参与光呼吸作用,光反应过程中叶绿体产生的副产物乙醇酸可被过氧化物酶体氧化,形成 H2 O2和乙醛酸,在线粒体的进一步作用下会转化成无毒害的 CO2 和 H2 O , 保护细胞。

2.乙醛酸循环体

只在植物细胞中存在,除了含有乙醛酸旁路、三羧酸循环的几种主要酶,其膜上还含有细胞色素 b5、细胞色素 P450、抗坏血酸自由基还原酶和抗坏血酸过氧化物酶。主要功能是通过乙酰辅酶 A和乙醛酸循环途径合成糖类及其他细胞组分 。

3.糖酵解酶体

存在于原生动物中,是部分原生动物糖酵解过程的场所 。此外,锥体虫的嘌呤需要寄主提供,其与嘌呤利用有关的酶就位于糖酵解酶体中。糖酵解酶体也具有合成类异戊二烯、醚脂以及参与脂肪酸β 氧化的酶。

四、微体与中学生物学知识关联

1.与种子的萌发有关

人教版初中生物学七年级上册有种子萌发的内容,此过程与乙醛酸循环体密切相关。乙醛酸循环体可以将脂肪转化成糖类,为种子萌发和幼苗生长提供能量。

2.与过氧化氢分解实验有关

人教版高中生物学必修 1“降低化学反应活化能的酶”一节中,介绍了H2 O2 与过氧化氢酶,还安排了过氧化氢酶催化 H2 O2 分解的经典实验 。过氧化氢酶是过氧化物酶体的标志酶,H2 O2 的分解过程发生在过氧化物酶体中。

3.与细胞呼吸有关

在过氧化物酶体中含有大量氧化酶,可以氧化分解多种底物,可使 O2 还原为 H2 O2 。H2 O2 会毒害细胞,而过氧化氢酶可使其被还原成H2 O。 H2 O2 的电子供体可以是亚硝酸盐等小分子,由此形成了简单的呼吸链。反应过程中所释放的能量并不形成ATP,而是以热能形式散失掉。

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