內膜系統

內膜系統 (Endomembrane System)
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

不同於原核細胞（prokaryote）所有的化學反應都混在細胞膜（cell membrane）內同一個空間-細胞質（cytoplasma）中進行，真核細胞（eukaryote）內又演化出迂回曲折的內膜系統（endomembrane system），分隔出一個個胞器（organelle）有效進行細胞內的空間規劃，使各種反應能在獨特的部位順利進行，而且互不干擾，大大提升了細胞的代謝速率。內膜系統包括：核膜（nuclear envelope）、內質網（endoplasmic reticulum, ER）、高基氏體（Golgi apparatus）、溶體（lysosome）、各種液泡（vacuole）和細胞膜（plasma membrane）。這些膜都是由磷脂雙層（phospholipid bilayer），加上各式各樣附著或包埋膜中的蛋白質組成。

內膜系統成員之間有些是直接相連的，例如核膜和內質網，有些是藉由膜片段包圍的囊泡（vesicles）傳遞或接收的過程而相關連，例如內質網與高基氏體之間。

內膜系統的起源至今仍是個謎，不過隨著生命的演化，細胞愈來愈複雜，真核生物的DNA分子遠比原核生物大，以提供生命更多的指令，DNA的增加勢必造成細胞內生理活動更多樣，內膜系統的出現讓細胞內部得以井井有條的分工合作，使細胞代謝更有效率之外，也能保護細胞不受內在或外在力量的破壞。

內膜系統中的胞器在細胞中分佈在專屬的空間，並各具獨特的酵素系統，負責各自的代謝功能（表一），但是它們的膜可以互相轉換，藉由分泌各式的小囊泡，穿梭不同種類的膜間，將彼此的構造和功能串連成一個動態的、整體性的物質生產與運輸網絡。

以胰臟（pancreas）分泌胰島素（insulin）這種蛋白質激素為例，粗糙型內質網將核糖體產生的蛋白質初步摺疊並包在囊泡中分泌出去，囊泡被移往高基氏體進行下一階段的加工修飾後，又形成的更大的運輸囊泡，被運送至細胞膜，囊泡膜與細胞膜上之雙層脂膜因分子重新排列而融合，然後向細胞膜外分泌出胰島素。

高基氏體加工後的產物在包裝之後，也可以分泌到細胞質中，形成溶體或液泡。溶體內的水解酵素可以發揮胞內消化（intracellular digestion）的功能，消化細胞的吞噬物，或是執行細胞內物質更新的任務。而液泡則是具有多重功能的隔間，尤其在植物細胞中，由許多小液泡合併形成的中央大液泡（central vacuole）不僅可維持細胞的形狀，還是儲存花青素、無機鹽甚至是代謝廢物等物質的倉庫。   

參考資料
1.吳相鈺，2006，陳閱增普通生物學，藝軒圖書出版社。
2.Campbell, N. A. and J. B. Reece (2005). Biology 7th Edition. Pearson/Benjamin Cummings. San Francisco.