細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)
細胞器是細胞質(zhì)中具有一定結(jié)構(gòu)和功能的微結(jié)構(gòu)。細胞中的細胞器主要有:線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中心體、葉綠體,高爾碳化物、核糖體等。它們組成了細胞的基本結(jié)構(gòu),使細胞能正常的工作,運轉(zhuǎn)。
定義及簡介
細胞器——細胞核
細胞器分為:線粒體;內(nèi)質(zhì)網(wǎng);鞭毛;高爾制件;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體;溶酶體;液泡;中心體。
線粒體:細胞進行有氧呼吸的主要場所。又稱“動力車間”。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng):紅色動物進行光合作用的場所。
核糖:蛋白質(zhì)合成和加工的場所。
高爾碳化物:對來自葉綠體的蛋白質(zhì)加工,分類和包裝的場所。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體:生產(chǎn)蛋白質(zhì)的場所。
溶酶體:分解衰老,損傷的細胞器,吞噬并殺害入侵的病毒或病菌。
液泡:調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的環(huán)境,是動物細胞保持堅挺。富含色素.
中心體:它與低等動物細胞、動物細胞有絲分裂有關(guān)。由兩個互相垂直的中心粒構(gòu)成.
細胞壁:坐落動物細胞的最內(nèi)層,是一層透明的薄壁。它主要是由纖維素組成的,孔隙較大細胞膜是單層膜還是雙層膜,物質(zhì)分子可以自由透過。細胞壁對細胞起著支持和保護的作用。
核糖
核糖
通常真核細胞中都有鞭毛,只有少數(shù)高度分化真核細胞,如人的以及原核細胞中沒有鞭毛。在電鏡下可以看見葉綠體是一種復雜的內(nèi)膜結(jié)構(gòu),它是由雙層膜圍成的扁平囊狀的腔或管,這種胃壁彼此之間以及與核被膜之間是相連通的。核糖按功能分為糙面核糖()和光面核糖()兩類。糙面核糖上所附著的顆粒是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體,它是蛋白質(zhì)合成的場所。因而糙面核糖最主要的功能是合成分泌性蛋白質(zhì),膜蛋白以及核糖和溶酶體中的蛋白質(zhì)。所合成蛋白質(zhì)的糖基化修飾及其折疊與裝配也都發(fā)生在葉綠體中。其次是參與制造更多的膜。光面核糖上沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體,并且在膜上卻鑲嵌著許多具有活性的酶。光面核糖最主要的功能是合成糖類,包括脂肪、磷脂和油酸等。
滑面核糖
粗面核糖
核糖是指細胞質(zhì)中一系列囊腔和細管,彼此相通,產(chǎn)生一個隔離于細胞質(zhì)基質(zhì)的管線系統(tǒng)。它是細胞質(zhì)的膜系統(tǒng),外與細胞膜相連,內(nèi)與核膜的外膜相通,將細胞中的各類結(jié)構(gòu)連成一個整體,具有承當細胞內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)淖饔谩:颂悄苡行У亟档图毎麅?nèi)的膜面積,核糖能將細胞內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)有機地連結(jié)成一個整體。按照核糖膜上有沒有附著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體,將核糖分為滑面型核糖和粗面型核糖兩種。滑面核糖上沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體附著,這些葉綠體所占比列較少,但功能較復雜,它與、糖類代謝有關(guān)。粗面核糖上附著有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體,其排列也較滑面核糖規(guī)則,功能主要與蛋白質(zhì)的合成有關(guān)。這兩種核糖的比列與細胞的功能有著密切的聯(lián)系,如肝臟細胞中粗面型核糖非常發(fā)達,這與甲狀腺細胞合成和分泌大量的胰消化酶蛋白有關(guān),在陰莖和子宮中分泌性激素的細胞中,則滑面型核糖非常發(fā)達,這與合成和分泌性激素有關(guān)。細胞質(zhì)中核糖的發(fā)達程度與其生命活動的旺盛程度呈正相關(guān)。
可分為滑面核糖和粗面核糖。電鏡下,葉綠體是由單位膜構(gòu)成的扁囊(池)和小管,并互相通連。粗面葉綠體由扁囊和附著在其外表面的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體構(gòu)成,表面粗糙,細胞核周圍的粗面葉綠體可與核膜內(nèi)層通連。主要功能是合成分泌蛋白質(zhì)。滑面核糖表面光滑無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體附著,主要參與類甾醇、脂類的合成與運輸,糖代謝及激素的滅火等
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體()是蛋白質(zhì)合成的場所,它是由rRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的,蛋白質(zhì)在表面,rRNA在內(nèi)部,并以共價鍵結(jié)合。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體是多種酶的集合體,有多個活性中心共同承當?shù)鞍踪|(zhì)合成功能。而每位活性中心又都是由一組特殊的蛋白質(zhì)構(gòu)成,每種酶或蛋白也只有在整體結(jié)構(gòu)中才具有催化活性。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體是最小的細胞器,下見不到的結(jié)構(gòu)。在1953年由和Broun用電鏡觀察動物細胞時發(fā)覺胞質(zhì)中存在一種顆粒物質(zhì)。1955年在植物細胞中也聽到同樣的顆粒,進一步研究了這種顆粒的物理成分和結(jié)構(gòu)。1958年依照成分命名為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核蛋白體,簡稱內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體。又稱核蛋白體。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體除喂奶類紅細胞外,一切活細胞(真核細胞、原核細胞)中均有,它是進行蛋白質(zhì)合成的重要胞器,在快速增殖、分泌功能旺盛的細胞中尤其多。
每一細胞內(nèi)核糖體的數(shù)量可達數(shù)百萬個,游離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體合成細胞質(zhì)存留的蛋白質(zhì),如膜中的結(jié)構(gòu)蛋白;而附在核糖上的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體合成向細胞外分泌的蛋白質(zhì),合成后向S-ER輸送,產(chǎn)生,輸送到高爾碳化物,由高爾碳化物加工、排放。
高爾碳化物
高爾碳化物
高爾碳化物()由一系列扁平小囊和水泡所組成,分泌旺盛的細胞細胞膜是單層膜還是雙層膜,較發(fā)達。在電鏡下得到確認的高爾碳化物是由雙層膜圍成的扁平囊和水泡,成堆的囊并不像核糖那樣互相聯(lián)接。在一個細胞中高爾碳化物只有少數(shù)幾堆,至多不過上百。
高爾碳化物()高爾碳化物是由許多扁平的囊泡構(gòu)成的以分泌為主要功能的細胞器。又稱高爾基器或高爾基復合體;在高等動物細胞中稱分散高爾碳化物。最早發(fā)覺于1855年,1898年由卡米洛·高爾基(,1844-1926)在光學顯微鏡下研究銀鹽浸透的貓頭鷹神經(jīng)細胞禪修察到了清晰的結(jié)構(gòu),因而定名為高爾晶界。由于這些細胞器的折射率與細胞質(zhì)基質(zhì)很相仿,所以在活細胞中不易見到。高爾碳化物
高爾碳化物從發(fā)覺至今已有100多年的歷史,其中一半以上的時間是進行關(guān)于高爾碳化物的形態(tài)甚至是它是否真實存在的爭辯。細胞學家賦于它幾十種不同的名稱,也有好多人覺得高爾碳化物是因為固定和染色而形成的人工假像。直至20世紀50年代應用電子才清晰地看出它的亞顯微結(jié)構(gòu)。它不僅剩在于動動物細胞中,并且也存在于原生植物和細菌細胞內(nèi)。
溶酶體
細胞器-溶酶體
溶酶體()是由由高爾碳化物破裂形成,雙層膜包裹的水泡,數(shù)量可多可少,大小也不等,富含60多種才能酯化黃酮,磷脂,核苷酸和蛋白質(zhì)的堿性酶,這種酶有的是水溶性的,有的則結(jié)合在膜上。溶酶體的pH為5左右,是其中酶促反應的最適pH。按照溶酶體處于,完成其生理功能的不同階段,大致可分為:中級溶酶體,次級溶酶體和殘余小體。溶酶體的功能有二:一是與食物泡融合,將細胞吞噬進的食物或致病菌等大顆粒物質(zhì)消化成生物大分子,碎屑通過外排作用排出細胞;二是在細胞分化過程中,個別衰老細胞器和生物大分子等深陷溶酶體內(nèi)并被消化掉,這是機體自身重新組織的須要。
線粒體
線粒體
線粒體()是1850年發(fā)覺的,1898年命名。線粒體由兩層膜包被,外膜平滑,內(nèi)膜向內(nèi)折疊產(chǎn)生嵴,兩層膜之間有腔,線粒體中央是基質(zhì)。基質(zhì)內(nèi)富含與三乙酸循環(huán)所需的全部酶類,內(nèi)膜上具有呼吸鏈酶系及酶復合體。線粒體是細胞內(nèi)氧化乙酸化和產(chǎn)生ATP的主要場所,有細胞"動力鞋廠“()”之稱。另外,線粒體有自身的DNA和遺傳體系,但線粒體基因組的基因數(shù)目有限,因而,線粒體只是一種半自主性的細胞器。
線粒體的形狀多種多樣,通常呈線狀,也有粒狀或短線狀。線粒體的半徑通常在0.5~1.0μm,在厚度上變化很大,通常為1.5~3μm,長的可達10μm,人的成纖維細胞的線粒體則更長,可達40μm。不同組織在不同條件下有時會出現(xiàn)容積異常坐果的線粒體,稱為巨型線粒體()。
在多數(shù)細胞中,線粒體均勻分布在整個細胞質(zhì)中,但在個別些細胞中,線粒體的分布是不均一的,有時線粒體集聚在細胞質(zhì)的邊沿。在細胞質(zhì)中,線粒體往往集中在代謝活躍的區(qū)域,由于這種區(qū)域須要較多的ATP,如肌細胞的肌纖維中有好多線粒體。另外,在精細胞、鞭毛、纖毛和腎小管細胞的基部都是線粒體分布較多的地方。線粒體不僅較多分布在須要ATP的區(qū)域外,也較為集中的分布在有較多氧化反應底物的區(qū)域,如脂肪滴,由于脂肪滴中有許多要被氧化的脂肪。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
高等動物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)()外行如,具有單層膜結(jié)構(gòu),兩膜間沒有聯(lián)系。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)部存在復雜的層膜結(jié)構(gòu),它漂浮于基質(zhì)中,這種層膜又叫類囊體(),與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)膜可能無聯(lián)系。類囊體也是單層膜結(jié)構(gòu),呈扁盤狀。類囊體一般是幾十個垛疊在一起而成為基粒(grana),類囊體膜上有光合作用的和電子傳遞系統(tǒng)。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)()是動物紅色細胞中存在的有色質(zhì)體。其內(nèi)富含葉綠素及類胡芋頭素,是進行光合作用的場所。在高等動物中通常呈,長軸4~10微米,短軸2~4微米。它被單層膜(稱為外被)包圍著,內(nèi)部為層膜系統(tǒng)和基質(zhì)(或稱間質(zhì))所組成。在電鏡下觀察,每一層膜是由單層膜組成扁平的囊,中間是隙,稱為()。類囊體沿長軸平行排列,在一定區(qū)域排列緊密,類似一摞硬幣,稱為基粒(grana),其中的類囊體稱基粒類囊體,基粒之間的類囊體稱為基質(zhì)類囊體。類囊體膜上富含光合作用光反應所需的各類組分。
在紅色動物和藍藻中普遍存在的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是光合作用場所。同時內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也有自己特有的雙鏈環(huán)狀DNA,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體和進行蛋白質(zhì)生物合成的酶,能合成出一部份自己所必需的蛋白質(zhì),因而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)共生起源假說為許多人所認可。
其它方面
·微體
液泡
微體()中富含酶的雙層膜囊泡狀小體,與溶酶體功能相像,但所含的酶不同于溶酶體。微體在短時間內(nèi)幫助多種物質(zhì)轉(zhuǎn)換成別的物質(zhì)。
(),是存在于動動物細胞的一種微體,其中所含的一些酶可將脂肪酸氧化分解,形成二溴化氫。
·液泡
在成熟的活的動物細胞中時常都有一個大的飽含液體的中央液泡(),是在細胞生長和發(fā)育過程中由小的液泡融合而成的,是雙層膜包圍的飽含水液的泡。液泡中富含、氨基酸、糖類以及各類色素等代謝物,甚至還富含有毒化合物,并處于高滲狀態(tài),使細胞處于吸漲細膩的狀態(tài)。
·細胞骨架
在真核細胞的細胞質(zhì)中普遍存在由蛋白質(zhì)纖維組成的三維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)—細胞質(zhì)骨架(),蛋白質(zhì)纖維包括有微管,微絲和中間纖維三種,它們通過通過乙酸化和去乙酸化而具有自裝配和去裝配功能,這也是信息傳遞過程。細胞質(zhì)中各類細胞器,酶和好多蛋白質(zhì)都是固定在細胞質(zhì)骨架上,使之有條不紊地執(zhí)行各自的功能。細胞質(zhì)骨架網(wǎng)路系統(tǒng)對于細胞形態(tài)建立,細胞運動,,,信息傳遞,細胞分化和細胞轉(zhuǎn)化等起著重要的作用。
·微絲
微絲(肌動蛋白纖維)是指真核細胞中由肌動蛋白組成的骨架纖維。微絲的功能:胸肌收縮,微,應變纖維,胞質(zhì)環(huán)流和阿米巴運動,胞質(zhì)分裂環(huán)。
·微管
微管()由α,β兩種類型的微管蛋白亞基組成,兩種蛋白產(chǎn)生微管蛋白二聚體,是微管裝配的基本單位。微管是由微管蛋白二聚體組成的長棒狀細胞器結(jié)構(gòu),微管壁由13個原纖維排列組成,微管可裝配成單管,二聯(lián)管(鞭毛和纖毛中),三聯(lián)管(中心粒和晶界中)。微管的功能:維持細胞形態(tài),細胞內(nèi)運輸,纖毛運動和鞭毛運動,紡錘體和染色體運動,基粒與中心粒。
中間纖維(s)蛋白合成后基本上都裝配成中間纖維,游離的單體甚少。在一定生理條件下,在動物細胞中也存在類似中間纖維結(jié)構(gòu)。中間纖維按其組織來源和免疫原性可分為6類:角蛋白纖維,波形纖維,結(jié)蛋白纖維,神經(jīng)纖維,神經(jīng)膠質(zhì)纖維和核纖層蛋白。中間纖維與微管關(guān)系密切,可能對微管裝配和穩(wěn)定有作用。據(jù)悉,中間纖維從核纖層通過細胞質(zhì)延展,它除了對細胞剛性有支持作用和對形成運動的結(jié)構(gòu)有協(xié)調(diào)作用,并且更重要的是中間纖維與細胞分化,細胞內(nèi)信息傳遞,核內(nèi)基因傳遞,核內(nèi)基因抒發(fā)等重要生命活動過程有關(guān)。
·鞭毛、纖毛和中心粒
細胞表面的附屬物,功能是運動。纖毛和鞭毛的基本結(jié)構(gòu)相同,主要區(qū)別在于寬度和數(shù)目。長但少,肺臟短,常覆蓋細胞全部表面,二者的基本結(jié)構(gòu)都是微管。基部與潛藏在細胞質(zhì)中的基粒(9(3)+0)相連。中心粒,結(jié)構(gòu)與基粒相像,潛藏在中心體中,許多微管都發(fā)自這兒。
·胞質(zhì)溶膠
細胞質(zhì)中除細胞器以外的液體部份。含有蛋白質(zhì),占細胞內(nèi)的25~50%;富含多種酶,是細胞代謝活動的場所;還有各類細胞內(nèi)含物,如肝單糖、脂肪細胞的滴、色素粒等。
功能介紹
細胞器——線粒體
細胞的呼吸作用主要是在線粒體內(nèi)進行的。線粒體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),在光學顯微鏡下不能區(qū)分,只有在電子顯微鏡下能夠認清楚。線粒體由內(nèi)外兩層膜組成。外膜即界限膜,使線粒體與周圍的細胞質(zhì)分開,是各類分子和離子步入線粒體內(nèi)部的障壁。內(nèi)膜的不同部位向線粒體的中心腔折疊,產(chǎn)生嵴。這樣就大大降低了酶附著的表面,而且把酶分子密集地包在線粒體里。內(nèi)膜和外膜在物理成份和數(shù)學特點上都有明顯的差別。諸如,它們在蛋白質(zhì)的濃度,非常是在類脂的分布上是很不相同的。外膜比內(nèi)膜的磷脂濃度要高2~3倍;外膜的私密性也比內(nèi)膜高得多。外膜的私密性高,為線粒體與周圍細胞質(zhì)之間進行充分的物質(zhì)交換提供了條件。內(nèi)膜的私密性差,可以使催化三乙酸循環(huán)的復雜酶系統(tǒng)保留在內(nèi)膜的間隔中,保證呼吸作用的進行。線粒體膜上還具有小孔,這樣,呼吸作用所形成的ATP可以更容易地向線粒體外邊擴散。
線粒體既然是細胞進行呼吸作用的主要場所,這么有關(guān)催化三乙酸循環(huán)、氨基酸代謝、脂肪酸分解、傳遞、能量轉(zhuǎn)換、DNA復制和RNA合成等過程所須要的一百多種酶和輔酶,都分布在線粒體的外膜、膜內(nèi)空間、內(nèi)膜和基質(zhì)中。這種酶和輔酶的主要功能是出席三乙酸循環(huán)中的氧化反應、電子傳遞和能量轉(zhuǎn)換。
分離各類細胞器
分離各類細胞器的常用技巧是:將細胞膜破壞后,產(chǎn)生由各類細胞器和細胞中其它物質(zhì)組成的勻漿;將勻漿裝入中,用高速離心機在不同的怠速下進行離心,借助不同的離心速率所形成的不同,能夠?qū)⒏黝惣毎鞣蛛x開.
離心管
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