细胞器之间的分工合作
细胞在生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化,细胞内部就像一个繁忙的工厂,在细胞质中有许多忙碌不停的“部门”,这些“部门”都有一定的结构,如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等,它们统称为细胞器 (organelle)。
细胞质中还有呈溶胶状的细胞质基质,细胞器就分布在细胞质基质中。
动植物细胞的细胞器
植物细胞

动物细胞

细胞骨架
细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的,细胞质中有着支持它们的结构--细胞骨架 (图 3-7)。
细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关

细胞器
TIP
细胞核
不属于细胞器。
接下来,以合成分泌蛋白所需要的细胞器为顺序,讲解细胞器。
- 1 号细胞器:核糖体(细胞器)
- 2 号细胞器:粗面内质网(细胞器)
- 3 号细胞器:高尔基体(细胞器)
1 核糖体
核糖体由 RNA 和蛋白质组成,没有细胞器膜。它是合成蛋白质(多肽链)的场所。
核糖体远看是一些小点点,放大看是由一个大牙基和一个小牙基组成。

核糖体分为 2 种:1 种事游离在细胞质基质中的游离核糖体,2 种是固着在某些地方的固着核糖体。
固着核糖体合成分泌蛋白;
游离核糖体合成胞内蛋白,供细胞内部使用。在分泌胞内蛋白时核糖体不会固着在某些地方。

TIP
两个氨基酸相连为二肽,依此类推还有三肽、四肽……10 个以下氨基酸组成的称寡肽(小分子肽),超过十个就是多肽,而超过五十个就被称为蛋白质。
2 内质网
内质网是单层膜连接而成的网状结构,向内连接着细胞核膜。
分为粗面内质网:核糖体附着的场所,与蛋白质的加工有关
粗面内质网:与脂质的合成有关(脂肪、磷脂、固醇)


5 号是粗面内质网,11 号是滑面内质网。
3 高尔基体
单层膜围成的扁平囊和囊泡。
功能:
- 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、运输
- 在动物细胞中与分泌物的形成有关
- 在植物细胞中与细胞壁的形成有关

3 号是高尔基体。

4 线粒体
线粒体是双层膜结构,内膜不平整,内膜向内凸起,叫做 ji。这增大了内膜面积,也就增大了酶的附着点。
线粒体基质里含有 DNA、RNA、核糖体。
所以线粒体自身就能够合成一部分蛋白质,像这种细胞器称为半自主细胞器。

5 叶绿体
叶绿体也是双层膜,且外膜和内膜都比较平整。不像线粒体的内膜向内凸起形成嵴。
但是叶绿体通过类囊体薄膜增大了受光面积。(一个一个的类囊体(具有膜结构,其膜成为类囊体薄膜,其内含有光合色素)堆积而构成的基粒)
叶绿体基质中也含有 DNA、RNA、核糖体,所以叶绿体也是半自主细胞器。

叶绿体一般呈球形或椭圆形。

TIP
植物根尖细胞没有叶绿体。
叶绿体存在于可以进行光合作用的部位,比如:叶肉细胞,嫩茎表皮细胞等,根细胞中就没有叶绿体。
在轴向上,根尖的结构一般可以划分为四个部分:根冠、分生区、伸长区和成熟区。各区的细胞行为与形态结构均有所不同,功能上也有差异,但各区间并无明显的界线,而是逐渐过渡的。
6 液泡
单层膜结构。只有成熟的植物细胞才有液泡,液泡内的液体称为细胞液。
内含细胞液由水、无机盐、色素、糖类、蛋白质等组成。
功能:贮存,调节细胞内的环境,充盈的液泡可以保持植物细胞坚挺。

TIP
根尖分生区细胞是刚刚分裂出来的细胞,不是成熟的植物细胞,没有大液泡。
7 溶酶体
单层膜,含多种水解酶。主要存在于动物细胞中。
功能:分解自身衰老、损伤的细胞器;杀死侵入细胞的病毒、细菌等

8 中心体
两个垂直排列的中心粒蛋白及周围物质组成,也没有膜结构。
功能:与细胞有丝分裂有关。
分布:一般分布于动物细胞和低等植物细胞中。

低等植物
不能分化出根茎叶的植物一般为低等植物。
比如苔藓、海藻。
高等植物里是没有中心体的,比如小草、小树的细胞里没有中心体。
分泌蛋白运到细胞外的过程示意图(细胞器之间的分工合作)

有些蛋白质是在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的,这类蛋白质叫作分泌蛋白,如消化酶、抗体和一部分激素等
分泌蛋白的合成过程大致是:首先,在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。
当合成了一段肽链后,这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程并且边合成边转移到内质网腔内,再经过加工折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质。
内质网膜鼓出形成囊泡,包裹着蛋白质离开内质网到达高尔基体,与高尔基体膜融合,囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。
高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工,然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。
囊泡转运到细胞膜,与细胞膜融合,将蛋白质分泌到细胞外 (图 3-8)。
在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中,需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。
在细胞内,许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇,在细胞中穿梭往来,繁忙地运输着“货物”,
而高尔基体在其中起着重要的交通枢纽作用。
细胞的生物膜系统
在细胞中,许多细胞器都有膜,如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统 (biomembrane system) 这些生物膜的组成成分和结构很相似,在结构和功能上紧密联系,进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。
生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要。
第一,细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。
第二,许多重要的化学反应需要酶的参与,广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。
第三,细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,如同一个个小的区室,这样使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会互相干扰,保证了细胞生命活动高效、有序地进行。