囊泡（分泌蛋白外排过程中的运输载体）

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更新时间：2023-05-22
囊泡
分泌蛋白外排过程中的运输载体
某些两亲性分子，如许多天然的合成的表面活性剂及不能简单缔合成胶团的磷脂，分散于水中时会自发形成一类具有封闭双层结构的分子有序组合体，称为囊泡（Vesicles）也称为脂质体(Liposome)
在一些细胞中用来储存、运输和消化细胞产品和废物。
基本信息
中文名
囊泡
外文名
Vesicle
分类
作用
分泌蛋白的外排过程中作运输载体
拼音
NangPao
别名
小囊泡
收起
简介
囊泡和脂质体这两个术语的意义在文献中有些含混。一般认为，如果这些两亲分子是天然表面活性剂卵磷脂，则形成的结构就称为脂质体；若由合成表面活性剂组成，则称为囊泡。因此，囊泡在分泌蛋白的外排过程中起重要的运输载体的作用。
应用
囊泡最重要的应用之一是模拟生物膜。生物膜的主体是由磷脂和蛋白质定向排列组成的封闭双分子层囊泡结构。生物膜在生物活体中起着很重要的作用，具有离子迁移、免疫识别等功能。通过对囊泡的研究，可加深人们对生物膜的认识，也为人们的仿生研究提供了一条新的途径。
囊泡的另一个重要的应用是作为药物的载体。与其它微结构相比，囊泡具有奇特的结构，即存在亲水微区和疏水微区，这使得囊泡具有同时运载水溶药物和水不溶药物的能力。同时，囊泡具有双层膜结构，与生物膜有很好的兼容性，是理想的体内药物的载体。由于分子进出囊泡需要较长的时间，利用这一特性，近年来，人们研究用囊泡作为缓释剂，以更好地发挥药效。
这些年来，随着纳米技术的发展，人们也将囊泡用作模扳来制备纳米材料。囊泡也可以为一些化学反应及生物化学反应提供适宜的微环境。另外，囊泡在化妆品工业以及食品工业也有一定的应用。
运输机制
生物体内细胞的正常运转有赖于让合适的分子在合适的时间抵达合适的位置。一部分分子，如胰岛素，需要被转运出细胞之外，而其他分子则需要被在细胞内部进行运输。细胞内部产生的分子被包裹于囊泡之中（图中蓝色表示），但是这些囊泡具体是如何达成这种精准的运输的？这一点一直没有被理解。
囊泡
Randy W. Schekman发现基因控制下的蛋白质在这种囊泡运输机制中起到重要作用。正如这里的图上所展示的那样，通过对比正常酵母菌细胞（左）和转运机制缺陷的细胞（右），他成功识别出操控这一转运过程的基因。
James E. Rothman发现一种蛋白质化合物（图中橘色表示）可以让囊泡实现与目标细胞膜的融合。囊泡上的蛋白质物质会与目标细胞膜上的特定蛋白质之间发生结合，从而让囊泡可以在正确的位置上释放其所运载的特殊“分子货物”。
Thomas C. Südhof研究了大脑中神经细胞之间是如何互相传递信号的，以及钙离子在这一过程中所起的作用。他识别出一种分子机制（图中用紫色表示），其可以对进入的钙离子发生反应并触发囊泡融合，从而解释了囊泡输运机制中时间的精确性是如何达成的，以及其所携带的信号分子物质是如何能做到受控释放。
10月7日消息，据诺贝尔奖官方网站报道，2013诺贝尔生理学或医学奖今日公布，得主为James E. Rothman, Randy W. Schekman & Thomas C. Südhof，得奖原因为他们发现了细胞内的运输机制之谜。
生物体内每一个细胞都是一个生产和输出分子的工厂。比如，胰岛素在这里被制造出来并释放进入血液当中，神经传递素从一个神经细胞传导至另一个细胞。这些分子在细胞内都是以“小包”的形式传递的，这就是“细胞囊泡”。这三位获奖科学家发现了这些“小包”是如何被在正确的时间输运至正确地点的分子机制。
Randy Schekman发现了一系列与细胞囊泡输运机制有关的基因；James Rothman发现了让这些囊泡得以与其目标相融合的蛋白质机制，从而可以实现对所运“货物”的传递；Thomas Südhof则揭示了信号是如何实现对囊泡的控制，使其得以精确分配其所载“货物”。
在这项发现过程中，三位科学家：Rothman, Schekman 和Südhof揭示了细胞内输运体系的精细结构和控制机制。这一系统的失稳将导致有害结果，如神经系统疾病，糖尿病或免疫系统紊乱。