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細胞的結構


1. 細胞膜(cell membrane)
細胞膜除了能保持細胞的完整性外,還可以選擇性地進行物質交換。例如,藉著選擇性滲透作用,控制離子及分子進出細胞,維持體內水和電解質的動態平衡等。
2. 細胞質(cytoplasm)
細胞質是細胞膜與細胞核間的部分,為透明的膠狀物,由基質(matrix)、細包器(cell organelles)及包含物(inclusion)所組成。基質是細胞的基本成分,由蛋白質、糖類、無機鹽、水及一些吸收物質所組成,細包器和包含物就是懸浮於其上。細胞器是細胞質內具有一定形態和生理功能的小器官,如線粒體(mitochondria)、內質網(endoplasmic reticulum)、核蛋白體(ribosome)、高爾基氏複合體(Gogi complex)、溶霉體(lysosome)、中心體(centrosome)、微體(microbody)、微絲(microfilament)和微管(microtubule)等。它們對細胞的生活機能起著重要的作用。細胞質中還包括了細胞的代謝產物,及一些儲存著的營養物質,如糖類、脂類等,它們被稱為包含物。
3. 細胞核(nucleus)
細胞核是細胞的重要結構,形態、數量和位置視乎不同的細胞而有所不同。細胞核的主要化學成分為蛋白質和核酸,此外還有脂類、無機鹽、糖酵解激素和核酸代謝有關的激素等。在結構方面,細胞核主要由核膜(nuclear membrane)、核液(nuclear sap)、核仁(nucleolus)和染色質等組成。細胞核在細胞遺傳信息的傳遞和蛋白質的生物合成上,都起著主導的作用。

粒線體

粒線體(mitochrondia)一般是絲狀或粒狀,在代謝較高的細胞中,數目較多,反之較少。它主要參與細胞內的物質氧化及ATP形成過程,是細胞內的供能中心或“動力站”。在耐力性練習,如長跑及自行車運動中,肌纖維內線粒体的數量和大小都分別有增多和增大的現象。
內質網

內質網

內質網(endoplasmic reticulum)是分佈在細胞質內的膜狀結構。它是細胞合成分泌蛋白質的部位,也和脂類、固醇類及糖元的代謝有關。除此之外,內質網亦對離子有調節作用。例如,在骨骼肌和心肌細胞內,內質網能攝取和釋放鈣離子(Ca2+),參與肌肉纖維的收縮活動

細胞核的結構

1. 核膜(nuclear membrane)
核膜亦有選擇性的滲透作用,能控制核質與胞質間的物質交換。
2. 核液(nuclear sap)
核液是無結構的膠狀物質,內含核仁和染色質。
3. 核仁(nucleolus)
細胞核內核仁的數目視不同類型的細胞而定,其化學成分為蛋白質及RNA。核仁是細胞的重要結構,是形成核蛋白體的部位,核蛋白體形成後就會透過核膜進入細胞質內,參與合成蛋白質的工作。
4. 染色質(chromatin)
細胞分裂時,內含DNA和蛋白質的染色質就會聚合成染色體(chromosome)。染色體除了是生物遺傳物質的載體外,與機體許多重要的生命活動,亦有著非常密切的關係。
染色體

每一種生物細胞都具有一定數目和形態的染色體(chromosomes),染色體可透過細胞分裂而自身複製,把重要的遺傳信息代代相傳。早在1956年,已發現人有23對染色體,其中一對為性染色體(sex chromosome)。性染色體又分為X和Y,與決定人的性別有關;男性為X、Y,女性為X、X。在染色體技術的不斷發展及改進下,現在已可以從羊水中驗出胎兒的性別及某些先天性的疾病。

細胞壁:

位置:植物細胞膜的外面。

成分:主要為纖維質。

功用:可維持細胞的形狀,保護及支持。

性質:為全透性→細胞壁具有孔隙,可讓大部分物質自由通過。性硬韌不易破裂。

細胞膜:

成分:構成細胞膜的主要物質為脂質、蛋白質和少量醣類。

構造:以脂質作為基質,蛋白質則鑲嵌其中。並有蛋白質的表面有醣類附著其上。

性質:對物質通過有選擇性—稱半透性。

功用:控制物質進出細胞。

物質進出細胞的方法:

擴散〈或滲透〉

特性:分子由高濃度向低濃度移動,不需能量。

如水、CO2、O2、及多數的離子,或葡萄糖等小分子中性有機分子。

途徑:有二種,經由脂質層、蛋白質間的微孔。(fig)

主動運輸:

特性:細胞以耗費能量來加速或對抗物質的自然擴散。

方法:靠膜上的特殊蛋白質和它起化合作用,而搬進或搬出,但無須消耗能量(ATP) 。

胞飲或吞噬作用:

特性:對大分子物質可以不必直接通過膜而進入細胞內。

方法:

吞噬作用:指大型的固體分子之進入。如白血球吞噬細胞或變形蟲攝取食物時都可伸出偽足包圍食物而形成食泡,這種現象稱為吞噬作用。
胞飲作用:指溶解之大分子物質的進入。細胞形成凹溝,將外界溶液包入細胞內,於是溶液中許多不能通過細胞膜的大分子便可藉機進入細胞,這種情形稱為胞飲作用。
外吐作用:細胞內的大分子物質可用同樣方法排出細胞外,又叫反胞飲作用。
原生質絲:植物細胞彼此之間有絲狀的原生質穿過細胞膜、細胞壁及相鄰細胞間的中膠層,而互相連通,這些絲狀物稱為原生質絲。原生質絲是植物細胞營養和訊息相互交流的通道。

 

細胞膜

控制物質進出的門戶

生命的開始最重要的一個階段就是膜(membrane)的發生。膜環繞在細胞周圍將細胞內外環境分隔開。每個細胞除了細胞膜(cell membrane)將內外環境分隔開之外,在細胞內的胞器也具有內膜,將細胞內含物分隔成許多小室,例如細胞核、粒線體以及葉綠體周圍都有雙層的構造保護著。

對於細胞膜的確實構造仍不清楚,目前最能為科學家們接受的是在西元1972年辛格與尼克森(S.J. Singer & G.Nicolson)所提出的—-液體鑲嵌模型(fluin-mosaic modeI)來解釋細胞膜的構造。他們認為細胞膜構造應該是由磷脂質及蛋白質相間所組成:磷脂質排列成雙層,上下表面為極性的磷酸根帶電群(親水性),中間內部為非極性的脂肪酸鏈(厭水性);蛋白質則散佈在雙層的磷脂層之間。細胞膜所具有的功能大多由膜中所含的蛋白質種類來決定。有些蛋白質可用來運送特殊物質例如氫離子、鈉離子以及極性分子;另一類蛋白質分子突出細胞膜的表面,可做為辨認外來的細胞、組織,或是有接受其他細胞傳來的訊息的功能;而在細胞內膜上的蛋白質,有些則具有催化作用。

以各種生物薄膜來比較細胞質膜的特性使得外界來的物質有些可以迅速通過,而某些物質通過的速度就很慢,甚至無法通過,此種特性即稱為差異通透性(differential permeability)或選擇通透性(selective permeability),有這種特性的薄膜稱為半透膜(semipermeable) 。細胞膜即是一半透膜,儘管細胞膜由於組成分的不同以及蛋白質種類的不同,它的主要任務就在於控制物質進出。

細胞質

包括多種胞器及膠狀基質所構成。其中膠狀基質由許多大小分子溶解水中所組成,是許多代謝反應進行的場所。

內質網

構造:為散佈在細胞質內呈網狀的構造。且大部分內質網表面都附著許多核糖體。

功用:

靠近細胞核的一端,常與核膜相連,有協助細胞內物質運輸的功能

有些內質網含有特殊的酵素系統,以司細胞內特定的代謝作用

電子顯微鏡下才可見

核糖體

構造:由RNA和蛋白質組成的小顆粒,不具膜

分佈:有些分散在膠狀基質中,有些附在內質網上

功用:是細胞合成蛋白質的中心

大小:電子顯微鏡下才可見

成分:RNA + 蛋白質

高基氏體

構造:許多扁囊狀構造集合而成

功用:含有特殊的酵素系統,具有合成及儲存分泌物的功能,又稱分泌中心,在線細胞內特別發達

粒線體

形狀:光學顯微鏡即可見為粒狀或線狀;在電子顯微鏡下呈鞋底狀。

構造:具有雙層膜,其內膜向內突起,形成許多平行的橫膜。膜上有呼吸作用的酵素,並含有特殊的DNA、RNA及核糖體,故也能夠自製小部分本身所需的蛋白質。

功用:是細胞內物質氧化而產生能量及二氧化碳的場所,有細胞內能量工廠之稱;故代謝旺盛的細胞,含粒線體愈多。

微粒體

構造:由膜組成,其形狀、構造很像溶體。

功用:

只見於某些特定的細胞,而不同細胞的微體各有不同的功能。例如肝細胞的微體主要用於代謝某些含氮物質。業部行光合作用的細胞,其微體則協助光合作用的進行。

共同點:均含可分解過氧化氫的觸脢

中心粒

構造:呈圓柱型構造,不具膜,通常見於動物細胞及低等具鞭毛、纖毛之藻類。

功用:與細胞分裂有關,在細胞分裂時中心粒會複製並向細胞的兩極移動。

溶體〈或溶小體〉

構造:為一泡狀物,內含許多水解脢。

功用:能將大分子物質水解。

單細胞動物可能也是以溶體和食泡的融合,而消化食泡內的食物。

有助於細胞內各種組成物質之更新,如衰老細胞溶化消失。

特點:在動物細胞普遍,而植物細胞不普遍。

葉綠體

構造:

外為雙膜,內分基質及葉綠餅二部分。

基質:含酵素系統,負責固定CO2。(即進行暗反應)

葉綠餅:多數囊狀膜密集疊聚而成,內含多量葉綠素及胡蘿蔔素,可以將光能轉為化學能。(即進行光反應)

其亦具有特殊之DNA、RNA、核糖體,能自行合成小部分本身所需要的蛋白質。

功用:為光合作用的場所

液泡

構造:由一層膜組成,液泡內通常含有水、氨基酸、醣類及礦物質等,亦可具花青素。

功用:液泡可儲存一些暫時不用的物質,也可積存細胞雖然不需要但卻無法排出的物質。

特點:在成熟的植物細胞內最容易觀察到。成熟的植物細胞內液泡很大,儲存大量水分,可以維持細胞的形狀。

細胞核(nucleus)

形狀不一,通常呈球形,位細胞中央,核內部物質須經染色才觀察得到,是控制細胞生理和遺傳延續的中心。其外圍有雙層核膜包圍,核膜上有許多小孔,稱為核孔,是核內物質進出之孔道。真核細胞與原核細胞兩者之區別主要在於前者細胞核具有核膜,後者則無。

核仁

大部分由DNA和蛋白質組成,細胞核中通常有一個或一個以上的核仁(nucleolus),為一球形小體,細胞分裂時會消失,分裂完成後核仁又出現。核仁可能是合成核糖體的場所。

染色體

主要是由DNA和蛋白質組成,未進行細胞分裂時則呈顆粒線狀稱為染色質,細胞分裂時此二種組成物質被濃縮、變粗成棒狀才稱為染色體(chromosome)。染色體數目因生物種類而異,如人的體細胞染色體數為46、黑猩猩為48、果蠅為8。生殖細胞染色體數目則為一般體細胞之一半。

protein (蛋白質)
enzyme (酵素)
catalyst (催化劑)
amino acid (氨基酸)
ribonucleic acid (核醣核酸)
deoxyribonucleic acid (去氧核糖核酸)
Locus (plural loci) : the location of a gene in a chromosome.
Homologous : 同對染色體
Orangutan :

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