细胞内部是如何分工的?「高中生物讲解」1.3.2

细胞[细胞(英文名:cell)是生物体基本的结构和功能单位。]内部是如何分工的?

多细胞生物,体内的每一个细胞都要执行特定的功能;单细胞生物,为了生存也要与环境进行互动。细胞们就如同一家家公司,在环境这个社会中扮演合适的角色。公司内各部门的协调合作,才能支撑起公司的运转。在细胞中,这些部门便是细胞器[细胞器是细胞质中具有特定形态结构和功能的微器官,也称为拟器官或亚结构。],它们有一定的结构,分布在细胞质[细胞质是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。]中。

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核糖体[核糖体(Ribosome),旧称“核糖核蛋白体”或“核蛋白体”,普遍被认为是细胞中的一种细胞器,除哺乳动物成熟的红细胞,植物筛管细胞外,细胞中都有核糖体存在。]是细胞公司的生产部门,它是合成肽链的场所。有的核糖体附着在粗面内质网[内质网是细胞内除核酸以外的一系列重要的生物大分子,如蛋白质、脂类(如甘油三酯) 和糖类合成的基地。]上,有的游离在细胞质中。肽链合成后,在对应的部位加工成蛋白质。

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核糖体没有膜结构

内质网是一个综合部门。它是生产部门,因为它与核糖体合作完成肽链的合成;它是加工部门,附着型核糖体合成的肽链要在内质网中完成加工和包装、一些脂质在内质网上合成;它是运输部门,打包好的蛋白质,被它运送到高尔基体[高尔基体是由单位膜构成的扁平囊叠加在一起所组成。];它也是储存部门,大量磷脂在被合成后保留在内质网上,成为内质网的一部分。它具有复杂的结构,是由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的连续的内腔相通的膜性管道系统(看图吧,看图好理解)。有核糖体附着的内质网称粗面内质网,负责蛋白质的合成加工与转运;没有核糖体附着的内质网称光面内质网,功能多样。实际上两者也是相连的。

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内质网膜也可以连着核膜

高尔基体是一个中转站,它将对从内质网中打包送来的蛋白质进行分类:该去溶酶体[溶酶体是分解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的细胞器。]被富集在一起、该被分泌的富集在一起、该去液泡的富集在一起。分类好后,便将这些蛋白质用膜包装起来,送去对应的结构。除了分类包装以外,高尔基体还有一定的加工功能。

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高尔基体

生产活动需要充足的动力来支撑,细胞动力的来源就是线粒体[线粒体(mitochondrion)是细胞中制造能量的结构,科学界也给线粒体起了一个别名叫做“power house”,即细胞的发电厂。]。线粒体和细胞质协作,可以通过有氧呼吸来产生大量的能量,用来之澄细胞完成各种生命活动。线粒体就是细胞的动发电站。

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线粒体的结构

线粒体可以产出能量,但是需要消耗有机物[有机物即为有机化合物。]。动物细胞[动物细胞立体结构图组成动物体的细胞称为动物细胞,植物细胞和动物细胞大体上相同,都有细胞核、细胞质和细胞膜。]和部分单细胞生物的有机物来源是食物,那么植物的有机物来源是什么呢?答案是叶绿体[叶绿体是植物细胞内最重要、最普遍的质体,它是进行光合作用的细胞器。]。绿色植物能进行光合作用的细胞都含有叶绿体,这种细胞器可以将太阳能转化为有机物中的化学能、可以利用空气中的二**碳合成有机物,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。

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叶绿体的结构

还有一种常见于植物细胞的细胞器,那就是液泡。液泡是储藏的仓库,内有细胞液,其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质。部分植物细胞中,液泡占据了细胞的大部分体积,这时,液泡就有了调节细胞内的环境的作用,充盈的液泡还能是细胞保持坚挺。

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液泡可以占据细胞内的大部分空间

液泡,其实就是细胞质中的一种一层膜围成的泡状结构。同为泡状结构的,还有溶酶体。溶酶体主要分布在动物细胞中,内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,杀死入侵的病毒、细菌等,它是细胞的“卫生部门”。

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溶酶体的作用

既然溶酶体也是细胞器,为什么它不会被水解呢?这个问题的答案并不在高中知识范畴内,欢迎大家在评论区里进行讨论。

在动物细胞和低等植物(藻类)的细胞中,存在着中心体,它与细胞分裂有关。它的功能,我们在细胞的增殖一章会详细讲解。

细胞器的分工合作的实例,最典型的便是分泌蛋白的合成过程,这在上文中也有一定的提及。分泌蛋白的合成过程,大致是这样的:游离型核糖体中以氨基酸为原料开始肽链的合成,合成了一段肽链后,这段肽链与核糖体一起转移粗面内质网上继续合成的过程。肽链在合成的过程中,转移到内质网腔中。合成完毕后,核糖体重新变为游离型核糖体,肽链在内质网中经过加工与折叠,形成具有一定空间结构的细胞器。内质网的一部分膜包裹着蛋白质,从内质网上分离,形成囊泡。囊泡与高尔基体融合,蛋白质进入高尔基体内。高尔基体对蛋白质进行进一步的加工与分选后,高尔基体膜形成包裹蛋白质的囊泡。囊泡与细胞膜[细胞膜主要是由磷脂构成的富有弹性的半透性膜,膜厚8—–10nm,对于动物细胞来说,其膜外侧与外界环境相接触。]融合,里面的蛋白质也就被分泌到细胞之外,或是保留在细胞膜上。这整个过程需要消耗能量,而能量大多由线粒体提供。

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由上面这个例子我们也可以看出,不同的具有膜的细胞器,它们的膜可以互相转换:内质网膜可以变成高尔基体膜,高尔基体膜可以变成细胞膜。事实上,细胞器膜与核膜、细胞膜一起,共同构成了细胞的生物膜[生物膜(bioligicalmembrane):镶嵌有蛋白质和糖类(统称糖蛋白)的磷脂双分子层,起着划分和分隔细胞和细胞器作用生物膜也是与许多能量转化和细胞内通讯有关的重要部位,同时,生物膜上还有大量-shengwumo]系统。各种生物膜之间,有些可以相互转化,有些甚至直接连在一起。

生物膜系统对细胞的生命活动至关重要。细胞膜使细胞内部有了一个相对稳定的环境,也起到控制物质运输、信息传递等作用。生物膜面积广阔,给蛋白质,特别是酶,提供了充足的附着位点。生物膜还将各种细胞器内的环境分隔开,使它们在进行不同生化反应时互不影响。生物膜系统保证了细胞生命活动高效稳定地进行。



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