細胞器是指細胞質(zhì)中具有特定結(jié)構(gòu)和執(zhí)行一定功能的結(jié)構(gòu)單位,漂浮在細胞質(zhì)基質(zhì)中。
一、線粒體
線粒體是細胞中進行能量轉(zhuǎn)換的細胞器。
1.分布
線粒體是一種普遍存在于真核細胞中的細胞器,但喂奶植物成熟的紅細胞、體內(nèi)寄生蟲(如絳蟲、絳蟲)中沒有線粒體。具體地說,在需能量較多的細胞或部位線粒體分布得多、且較集中;如心肌細胞中線粒體的數(shù)量比骨胳肌多。
2.結(jié)構(gòu)
線粒體是由兩層單位膜構(gòu)成的封閉的囊狀結(jié)構(gòu),分為四部份:外膜、內(nèi)膜、線粒體基質(zhì)、膜間隙。內(nèi)外膜不相連,內(nèi)膜向內(nèi)折疊產(chǎn)生嵴,以降低內(nèi)膜的表面積,有利于生化反應(yīng)的進行。
3.物理組成
線粒體膜的物理成份主要由蛋白質(zhì)和脂類組成。內(nèi)膜蛋白質(zhì)濃度較高,種類較多;而外膜脂類濃度較高。
線粒體基質(zhì)富含酶、環(huán)狀DNA、RNA等。
4.功能
線粒體是有氧呼吸的主要場所,在有氧呼吸過程中,第二階段——三乙酸循環(huán)是在線粒體基質(zhì)中進行的,而第三階段——氧化乙酸化則是在線粒體內(nèi)膜上進行。為此,催化這兩個階段的酶分別存在于線粒體基質(zhì)和內(nèi)膜上。
5.半自主性細胞器
線粒體基質(zhì)中富含少量雙鏈環(huán)狀DNA分子和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體,可進行DNA復(fù)制和合成部份蛋白質(zhì),即線粒體有一套自身的遺傳系統(tǒng)。
但線粒體中DNA的復(fù)制受細胞核的控制,但是在線粒體中合成的蛋白質(zhì)只忙音粒體蛋白質(zhì)總數(shù)的一小部份,即線粒體的遺傳系統(tǒng)仍要依賴于細胞核。
二、質(zhì)體
1.質(zhì)體的分布
質(zhì)體是動物細胞的細胞器之一。動物細胞區(qū)別于植物細胞的最主要特點之一就是它富含質(zhì)體。質(zhì)體外圍由兩層單位膜包被。
2.質(zhì)體的分類
因為質(zhì)體所含色素和功能的不同,可分為深色體、有色體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三種類型。
(1)黃色體
黑色體無色不含色素。主要存在于分生組織以及不見光的細胞中。
(2)有色體
質(zhì)體中富含各類色素如類胡芋頭素等呈現(xiàn)一定的顏色而稱為有色體。成熟的果實、花以及春天枯葉的顏色主要就是因為這種臟器組織中富含各類有色體所致。諸如,番茄的綠色來自一種富含特殊的類胡芋頭素和香蕉紅素的有色體。
(3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是質(zhì)體的一種,是紅色動物進行光合作用的場所。
①形態(tài)高等動物中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通常為扁平的橢球形或球形,綠藻中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有帶狀、板狀、杯狀、星狀等形態(tài)。
②結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是單層膜結(jié)構(gòu),分為外膜和內(nèi)膜,但內(nèi)膜未向型腔折疊。
它的基本結(jié)構(gòu)可分為四部份:外膜、內(nèi)膜、基粒、葉綠體基質(zhì);其中基粒是由基粒片層結(jié)構(gòu)即類囊體薄膜組成,有效地降低了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的膜面積。另外,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜私密性較大,內(nèi)膜則選擇性強。
③化學(xué)組成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要由脂類和蛋白質(zhì)分子組成,據(jù)悉在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)基質(zhì)中還有少量DNA和RNA,以及存在于類囊體膜上的色素分子。
④功能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是進行光合作用的場所,類囊體膜是將光能轉(zhuǎn)弄成活躍的物理能的場所,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)基質(zhì)是同化CO2的場所。
⑤半自主性細胞器內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的DNA濃度比線粒體明顯多,其DNA也呈雙鏈環(huán)狀。但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體一樣,其生長與增殖都受細胞核和自身兩套遺傳系統(tǒng)控制,為半自主性細胞器。
三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
葉綠體是交織分布在細胞質(zhì)中的內(nèi)膜管路系統(tǒng)。
1.分布
鞭毛的形態(tài)和數(shù)目依細胞種類和功能狀態(tài)而異。通常而言,在植物細胞中如卵細胞、胚胎細胞、未分化的細胞、癌細胞等,葉綠體不發(fā)達。而分泌細胞,如肝臟泡上皮細胞、肝細胞和漿細胞等,其葉綠體發(fā)達;分泌活動旺盛時較多。
2.形態(tài)
核糖的基本形態(tài)為由膜圍成的囊狀、管狀或水泡狀的結(jié)構(gòu),互相連通成網(wǎng)。
3.分類
核糖按照不同的形態(tài)結(jié)構(gòu),可分為兩種類型:一種是粗面型核糖,其結(jié)構(gòu)特征是由扁平囊狀結(jié)構(gòu)組成,膜的內(nèi)側(cè)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體附著。另一種是滑面型核糖,多由小管和小囊構(gòu)成不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),膜表面光滑,無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體顆粒附著。
4.功能
粗面型核糖的功能主要與蛋白質(zhì)的合成及輸送有關(guān)。這種蛋白質(zhì)主要包括:向細胞外分泌的蛋白、膜蛋白等。
滑面型核糖的功能主要是參與脂類合成。如合成磷脂、固醇、脂肪等。另外,還參與脂類的合成。如合成纖維素等。
滑面型核糖和粗面型核糖是相通的,但是核糖膜內(nèi)通核膜(外膜),外連細胞膜,產(chǎn)生了一個內(nèi)外移動的膜系統(tǒng),故物質(zhì)可通過鞭毛腔運輸。
四、核糖體
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體普遍存在于所有原核細胞和真核細胞中。成熟的紅細胞等極某些的高度分化的細胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體。
1.形態(tài)
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體無膜結(jié)構(gòu),呈球狀,由大、小兩個亞單位組成。其成份主要由多種蛋白質(zhì)和rRNA組成。
2.分類
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體可以游離于細胞質(zhì)中,稱為游離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體,也可附著在葉綠體膜表面,稱為附著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體。
3.功能
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體的主要功能是根據(jù)mRNA的指令參與蛋白質(zhì)的生物合成。但附著在葉綠體膜上的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體與游離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體所合成的蛋白質(zhì)種類不同,附著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體合成的蛋白質(zhì)包括細胞外分泌蛋白、膜蛋白等,而游離的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體合成的蛋白質(zhì)則分布在細胞質(zhì)中。
五、高爾碳化物
1.分布
高爾碳化物是一種在動動物細胞中都存在的雙層膜結(jié)構(gòu)的細胞器,但成熟的紅細胞中沒有。
2.形態(tài)
在電鏡下可見高爾碳化物是由滑原液圍成的扁平囊狀和水泡結(jié)構(gòu)組成。
3.功能
其功能與細胞內(nèi)個別物質(zhì)的加工包裝有關(guān)。但在動物細胞中能合成和分泌纖維素,將纖維素分泌到原生質(zhì)體外型在細胞壁,所以在教材上講與細胞壁的產(chǎn)生有關(guān);在植物細胞中,高爾碳化物是細胞分泌物的最后加工和包裝的場所。在分泌旺盛的細胞如唾液腺細胞、胰腺細胞等中,高爾碳化物特別發(fā)達,數(shù)量也非常多。
六、中心體
1.分布
中心體只存在于低等動物和植物細胞中,在種子動物和個別原生植物細胞中沒有。
2.形態(tài)結(jié)構(gòu)
中心體是一種非膜結(jié)構(gòu)的細胞器,中心體是由微管構(gòu)成的,由排列成圓筒狀的9束三體微管組成。一般一個細胞中有兩個中心粒,彼此成直角排列,坐落毗鄰核膜的細胞質(zhì)中,接近細胞的中心細胞膜是單層膜還是雙層膜,因而得名。
3.功能
中心體與細胞分裂中紡錘體的產(chǎn)生有關(guān),決定細胞分裂的方向。
七、液泡
1.分布
主要分布在動物細胞中,但在個別原生植物中的食物泡和伸縮泡可看做液泡的一種方式。
2.形態(tài)結(jié)構(gòu)
液泡是細胞內(nèi)飽含細胞液的結(jié)構(gòu),周圍被稱為液泡膜的一層單位膜所包圍。
3.物理組成
動物液泡中富含水、無機鹽、糖類、氨基酸、生物堿、有機酸和多酚等。值得一提的是,動物的顏色除紅色外,其它大部份顏色都是由液泡中的色素來決定的,如葉黃素。黃酮的顏色隨pH值的變化而變化,其變色規(guī)律與石蕊試劑相同。
4.功能
液泡內(nèi)的液體稱為細胞液,具高滲性質(zhì)。因而,動物液泡的主要功能是保持細胞的形態(tài)和參與調(diào)節(jié)水份的吸收的排出。
八、溶酶體
1.分布
通常為真核細胞中的一種細胞器。
2.形態(tài)結(jié)構(gòu)
溶酶體呈方形或卵方形,大小不一,半徑多數(shù)為0.2~0.8μm,小的只有0.05μm,大的可達數(shù)微米。它由厚7~10nm的單位膜包圍,內(nèi)含60余種堿性酯化酶,包括蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶和硝酸酯酶等,并且一般不能在同一溶酶體內(nèi)找到所有的酶不同類型細胞溶酶體所含酶的種類和數(shù)目也不同。溶酶體酯化酶的最適pH為3.5~5.5,溶酶體內(nèi)的堿性環(huán)境是借助膜上的特殊轉(zhuǎn)運蛋白(H泵)來維持的。
3.物理組成
溶酶體具雙層膜,形狀多種多樣,是0.025~0.8微米的泡狀結(jié)構(gòu),內(nèi)含許多酯化酶,;為雙層膜包被的囊狀結(jié)構(gòu),大小(在電鏡下顯示多為球狀細胞膜是單層膜還是雙層膜,但存在橄球狀)半徑約0.025~0.8微米;內(nèi)含多種酯化酶。
4.功能
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,碎屑通過胞吐作用排出細胞;
二是在細胞分化過程中,個別衰老的細胞器和生物大分子等深陷溶酶體內(nèi)并被消化掉,這是機體自身更新組織的須要。
例、如圖是真核生物細胞內(nèi)的幾種常見的細胞器,回答下述問題:(1)通常從細胞中分離如圖中的各類細胞器的過程是先將細胞膜破壞,獲得各類細胞器和細胞中其他物質(zhì)組成的均漿;再用法獲得各類細胞器.細胞膜選擇透過性的分子基礎(chǔ)是磷脂雙分子層具有流動性和.(2)圖中A~F這6種細胞器都富含的有機物是.根據(jù)膜層數(shù)的多少可將上述細胞器分為類.(3)分布在菠菜根尖細胞的細胞器是(用字母填空);能發(fā)生核苷酸互補配對的細胞器有(用字母填空).(4)圖中屬于生物膜的細胞器有;各類生物膜的組成和成份相像,但功能差異較大的緣由是.
解析:按照膜結(jié)構(gòu)對細胞器進行分類:具有雙層膜的細胞器有:葉綠體、高爾碳化物、液泡和溶酶體;具有單層膜的細胞器有:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體;無膜結(jié)構(gòu)的細胞器有:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體和中心體.
據(jù)圖示結(jié)構(gòu)可知,A為線粒體,B為高爾碳化物,C為內(nèi)質(zhì)網(wǎng),D為葉綠體,E為中心體,F(xiàn)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體.
(1)分離各類細胞器常用離心法.細胞膜選擇透過性的分子基礎(chǔ)是磷脂雙分子層具有流動性和膜轉(zhuǎn)運蛋白具有專情性.(2)圖中A~F這6種細胞器中,ABCD均具有膜結(jié)構(gòu),由蛋白質(zhì)和磷脂構(gòu)成,中心體由蛋白質(zhì)構(gòu)成,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體由蛋白質(zhì)和RNA構(gòu)成,故都富含的有機物是蛋白質(zhì).根據(jù)膜層數(shù)的多少可將上述細胞器分為雙層膜、兩層膜和無膜結(jié)構(gòu)三類.
(3)菠菜為動物細胞,不含中心體,根尖不含內(nèi)質(zhì)網(wǎng),故分布在菠菜根尖細胞的細胞器是線粒體、高爾碳化物、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體富含少量DNA,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體能進行翻譯過程,故能發(fā)生核苷酸互補配對的細胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體.
(4)圖中屬于生物膜結(jié)構(gòu)的細胞器有線粒體、高爾碳化物、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng);各類生物膜的組成和成份相像,但功能差異較大的緣由是蛋白質(zhì)的種類和數(shù)目不同.
答案:(1)離心膜轉(zhuǎn)運蛋白具有專情性(2)蛋白質(zhì)三(3)
(4)ABCD蛋白質(zhì)的種類和數(shù)目不同