教材 · 生物 · 生命现象与物质 · 细胞与构成细胞的物质

细胞器与细胞骨架

細胞小器官と細胞骨格

III 生命現象と物質 / 生体物質と細胞
一句话结论

原核与真核以有无核膜为界。线粒体、叶绿体是双层膜,都含自己的 DNA 和核糖体(内共生的证据);内质网、高尔基体是单层膜。植物细胞独有细胞壁、叶绿体和大液泡,动物细胞有中心体;细胞骨架按粗细分为肌动蛋白丝、中间丝、微管。

大肠菌长约几 µm,里面几乎看不出隔间;人的肝细胞大十倍左右,内部被膜分成一个个「房间」,各干各的活。房间之所以立得住,物资之所以能在房间之间运送,还靠一套由蛋白质纤维搭成的骨架。

为什么是这样

没有核膜、DNA 直接存在于细胞质中的是原核细胞;DNA 被核膜包成细胞核的是真核细胞。原核细胞有细胞膜、核糖体,多数有细胞壁,但没有线粒体、叶绿体、内质网等由膜包围的细胞器。所以判断细胞类型常问三件事:有无核膜,有无细胞壁,有无线粒体(或叶绿体)。无核膜即原核细胞;有核膜而无细胞壁,多为动物细胞;有细胞壁又有叶绿体,是植物细胞。

真核细胞的细胞器(細胞小器官)按膜的层数记:双层膜的是细胞核(核膜)、线粒体、叶绿体;单层膜的是内质网、高尔基体、溶酶体、液泡;没有膜的是核糖体和中心体。线粒体进行呼吸、合成 ATP,叶绿体进行光合作用;二者都是双层膜,都含有自己的 DNA 和核糖体,并能分裂增殖,这些都是它们起源于被吞入的原核生物(线粒体来自好氧细菌,叶绿体来自蓝细菌)的证据,即细胞内共生说。分泌蛋白由粗面内质网上的核糖体合成,经内质网送往高尔基体加工、包装,再由小泡与细胞膜融合而排出。

植物细胞独有以纤维素为主的细胞壁、叶绿体和发达的大液泡;动物细胞有中心体,高等植物一般没有。中心体与动物细胞分裂时纺锤体的形成有关。

细胞器按膜的层数分类双层膜细胞核(核膜) 线粒体 叶绿体线粒体、叶绿体含自己的 DNA 和核糖体单层膜内质网 高尔基体 溶酶体 液泡蛋白质的加工、运输、分解与储存无膜核糖体 中心体原核细胞也有核糖体植物细胞独有:细胞壁、叶绿体、大液泡动物细胞有:中心体(高等植物一般没有)原核细胞:无核膜,只有细胞膜、核糖体,多数有细胞壁。

定量表达

细胞骨架(細胞骨格)是细胞质中由蛋白质纤维构成的网络,按直径分三种。最细的是肌动蛋白丝(アクチンフィラメント),约 7 nm,参与肌肉收缩、变形虫运动、原生质流动和动物细胞分裂时的缢缩;中等的是中间丝(中間径フィラメント),约 8–12 nm,像钢筋一样增强细胞和核的机械强度;最粗的是微管(微小管),约 25 nm,由微管蛋白构成,组成纺锤体、纤毛和鞭毛,并充当细胞内运输的轨道。

细胞骨架能运送物资,靠在它上面「行走」的马达蛋白(モータータンパク質):肌球蛋白沿肌动蛋白丝移动,驱动蛋白和动力蛋白沿微管移动,都消耗 ATP。尺寸上,原核细胞一般为 1 到数 µm,真核细胞多为 10–100 µm;核糖体、细胞骨架和膜的细微结构要用电子显微镜才能看清。

三种细胞骨架的粗细与功能截面按直径比例绘制肌动蛋白丝约 7 nm肌肉收缩、原生质流动、分裂缢缩中间丝约 8–12 nm增强细胞和核的强度微管约 25 nm纺锤体、纤毛鞭毛、运输轨道马达蛋白:肌球蛋白沿肌动蛋白丝走,驱动蛋白、动力蛋白沿微管走。由细到粗:肌动蛋白丝 < 中间丝 < 微管(微管是中空的管)。

怎么用

遇到「某细胞有 X、没有 Y,属于哪一类」,按核膜 → 细胞壁 → 叶绿体的顺序逐项排除。例:某细胞有细胞壁和核糖体,没有核膜,也没有线粒体。第一步没有核膜,直接判为原核细胞(如细菌),不要因为「有细胞壁」就判成植物细胞——细菌、菌类也有细胞壁。

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