真核細胞中具有一定結構和功能的結構叫細胞器,無形的膠質狀态的是細胞質基質,有時候也将細胞核稱作最大的細胞器。高中課本将細胞核排除在細胞器之列。除了我們熟知的八類細胞器(線粒體、葉綠體、核糖體、溶酶體、中心體、内質網、高爾基體、液泡)外,還有其他不為人所熟知的細胞器。
一、分離各種細胞器的方法研究細胞内各種細胞器的組成成分和功能,需要将這些細胞器分離出來。常用的方法是差速離心法:将細胞膜破壞後,形成由各種細胞器和細胞中其他物質組成的勻漿;将勻漿放入離心管中,用高速離心機在不同的轉速下進行離心處理,就能将各種細胞器分離開。
用差速離心法分離細胞勻漿中的各種細胞組分↑
二、常見細胞器1.核糖體無膜結構,由大小兩個亞基組成,大小亞基都是由蛋白質和rRNA構成,是“生産蛋白質的機器”。所有細胞都含有核糖體(特例除外)。同時核糖體是原核細胞唯一的細胞器。(其實還有一種:細胞蛇,隻不過目前還沒進入中學課本。)
原核細胞核糖體結構模式圖(不同側面觀)↑
核糖體主要活性部位示意圖↑
按存在的生物類型可分為兩種類型:真核生物核糖體和原核生物核糖體。真核細胞中按核糖體存在的部位可分為三種類型:細胞質核糖體、線粒體核糖體、葉綠體核糖體。真核細胞中,核糖體有的附着在内質網上,有的遊離分布在細胞質中,所以核糖體又可以分為附着核糖體和遊離核糖體兩類。
2.葉綠體2.1 葉綠體是綠色植物能進行光合作用的細胞含有的細胞器,是植物細胞的“養料制造車間”和“能量轉換站”。是植物進行光合作用的場所。兩層膜(外膜、内膜)、基質、基粒。基粒由囊狀結構(類囊體)堆疊而成 。在類囊體上,有色素和酶。基質中含酶及少量DNA等。
2.2 葉綠體是植物細胞特有的細胞器嗎?
從各種分界系統可以看出,無論兩界、三界、四界、五界還是六界系統分類系統,原生動物都不屬于動物界也不屬于植物界。由于眼蟲(原生動物)有葉綠體,所以“葉綠體是植物特有的細胞器”的說法不準确。更準确的說是,與動物細胞相比,葉綠體是植物細胞所特有的細胞器。
3.線粒體線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所,是細胞的“動力車間”。細胞生命活動所需的能量,大約95%來自線粒體。兩層膜(外膜、内膜)、嵴(屬于内膜)、基粒、基質。含有與有氧呼吸有關的酶,少量DNA等。線粒體多集中在新陳代謝比較旺盛的部位,因為要為生命活動提供大量的能量。
在用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體實驗中的染色原理,健那綠(Janus green B)染液是将活細胞中線粒體染色的專一性染料,可以使活細胞中的線粒體呈現藍綠色,而細胞質接近無色。
4.内質網内質網是由膜連接而成的網狀結構,是細胞内蛋白質合成和加工,以及脂質合成的“車間”。是膜面積最大的結構。分為粗面内質網和光面内質網。
高爾基體主要是對來自内質網的蛋白質進行加工、分類和包裝的“車間”及“發送站”。高爾基體在細胞中起到交通樞紐的作用。
溶酶體是“消化車間”,内部含有多種水解酶,溶酶體起源于高爾基體。溶酶體的作用①能分解衰老、損傷的細胞器②吞噬并殺死侵人細胞的病毒或病菌。被溶酶體分解後的産物,如果是對細胞有用的物質,細胞可以再利用,廢物則被排出細胞外。1949年,比利時的德迪夫首先發現。
小鼠膀胱上皮細胞中的溶酶體↑
7.液泡液泡主要存在于植物細胞中,内有細胞液,含糖類、無機鹽、色素和蛋白質等物質,可以調節植物細胞内的環境,充盈的液泡還可以使植物細胞保持堅挺。
中心體見于動物和某些低等植物的細胞,由兩個互相垂直排列的中心粒及周圍物質組成,與細胞的有絲分裂有關。有絲分裂時發出星射線,形成紡缍體。
細胞質包括細胞質基質、細胞器。是細胞代謝的中心。
在細胞質中,除了細胞器外,還有呈膠質狀态的細胞質基質,占據着細胞質膜内和細胞核膜外的細胞内空間,由水、無機鹽、脂質、糖類、氨基酸、核苷酸和多種酶等組成。在細胞質基質中也進行着多種化學反應。
真核細胞中有維持細胞形态、保持細胞内部結構有序性的細胞骨架。細胞骨架是細胞質基質的主要結構成分,由蛋白質纖維組成的網架結構,主要包括微絲、微管和中間絲等結構組分。與細胞運動、分裂、分化以及物質運輸、能量轉換、信息傳遞等生命活動密切相關。
四、細胞器之間的協調與配合
細胞内的各種生物膜不但在結構上互相聯系,在功能上也是既有分工又相互聯系的。各種生物膜的分工合作、相互配合是細胞生命活動協調進行的結構與功能的基礎。
例:下圖表示用3H-亮氨酸标記細胞内的分泌蛋白,追蹤不同時間具有放射性的分泌蛋白顆粒在細胞内的分布情況和運輸過程。其中正确的是 ( C )
五、細胞的生物膜系統在細胞中,許多細胞器都有膜,如内質網、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等,這些細胞器膜和細胞膜、核膜等結構,共同構成細胞的生物膜系統(biomembrane system)。
即細胞膜和細胞内的膜系統統稱為生物膜。所以細胞内的膜結構都屬于生物膜,包括線粒體内膜、葉綠體類囊體膜、囊泡等。需要注意的是生物膜系統是在細胞這個範疇内的,該概念不能超出細胞的範疇。例如下面的例題的C選項。
例:下列有關生物膜的叙述,不正确的是( )
A.膜的組成成分可以從内質網膜轉移到高爾基體膜,再轉移到細胞膜;
B.各種生物膜的化學組成和結構相似;
C.生物膜是對生物體内所有膜結構的統稱;
D.生物膜既各司其職,又相互協作,共同完成細胞的生理功能。
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