細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)
在光學(xué)顯微鏡下觀察植物的細(xì)胞,可以看到它的結(jié)構(gòu)分為下列四個(gè)部分
顯微鏡下的細(xì)胞1.細(xì)胞壁(Cell Wall)
位于植物細(xì)胞的最外層,是一層透明的薄壁.它主要是由纖維素和果膠組成的,孔隙較大,物質(zhì)分子可以自由透過(guò).細(xì)胞壁對(duì)細(xì)胞起著支持和保護(hù)的作用.
2.細(xì)胞膜(Cell Membrane)
細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)緊貼著一層極薄的膜,叫做細(xì)胞膜.這層由蛋白質(zhì)分子和磷脂雙層分子組成的薄膜,水和氧氣等小分子物質(zhì)能夠自由通過(guò),而某些離子和大分子物質(zhì)則不能自由通過(guò),因此,它除了起著保護(hù)細(xì)胞內(nèi)部的作用以外,還具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的作用:既不讓有用物質(zhì)任意地滲出細(xì)胞,也不讓有害物質(zhì)輕易地進(jìn)入細(xì)胞.
細(xì)胞膜在光學(xué)顯微鏡下不易分辨.用電子顯微鏡觀察,可以知道細(xì)胞膜主要由蛋白質(zhì)分子和脂類(lèi)分子構(gòu)成.在細(xì)胞膜的中間,是磷脂雙分子層,這是細(xì)胞膜的基本骨架.在磷脂雙分子層的外側(cè)和內(nèi)側(cè),有許多球形的蛋白質(zhì)分子,它們以不同深度鑲嵌在磷脂分子層中,或者覆蓋在磷脂分子層的表面.這些磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都是可以流動(dòng)的,可以說(shuō),細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性.細(xì)胞膜的這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)于它完成各種生理功能是非常重要的.主動(dòng)運(yùn)輸
物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞椒譃楸粍?dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸兩種.
(1)被動(dòng)運(yùn)輸,是順著膜兩側(cè)濃度梯度擴(kuò)散,即由高濃度向低濃度.分為自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散.
①自由擴(kuò)散:物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)入細(xì)胞.細(xì)胞膜兩側(cè)的濃度差以及擴(kuò)散的物質(zhì)的性質(zhì)(如根據(jù)相似相溶原理,脂溶性物質(zhì)更容易進(jìn)出細(xì)胞)對(duì)自由擴(kuò)散的速率有影響,常見(jiàn)的能進(jìn)行自由擴(kuò)散的物質(zhì)有氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素、膽固醇、水、氨等.
②協(xié)助擴(kuò)散:進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助載體蛋白擴(kuò)散.細(xì)胞膜兩側(cè)的濃度差以及載體的種類(lèi)和數(shù)目對(duì)協(xié)助擴(kuò)散的速率有影響.紅細(xì)胞吸收葡萄糖是依靠協(xié)助擴(kuò)散.
(2)主動(dòng)運(yùn)輸:物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),需要載體蛋白的協(xié)助,同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量.主動(dòng)運(yùn)輸保證了活細(xì)胞能夠按照生命活動(dòng)的需要,主動(dòng)選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),排出代謝廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì).各種離子由低濃度到高濃度過(guò)膜都是依靠主動(dòng)運(yùn)輸.
能進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)亩际请x子和小分子,當(dāng)大分子進(jìn)出細(xì)胞時(shí),包裹大分子物質(zhì)的囊泡從細(xì)胞膜上分離或者與細(xì)胞膜融合(胞吞和胞吐),大分子不需跨膜便可進(jìn)出細(xì)胞.胞吞和胞吐
細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu):(1)脂雙層:磷脂、膽固醇、糖脂,每個(gè)動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜上約有109個(gè)脂分子,即每平方微米的質(zhì)膜上約有5x106個(gè)脂分子.(2)膜蛋白,分內(nèi)在蛋白和外在蛋白兩種.內(nèi)在蛋白以疏水的部分直接與磷脂的疏水部分共價(jià)結(jié)合,兩端帶有極性,貫穿膜的內(nèi)外;外在蛋白以非共價(jià)鍵結(jié)合在固有蛋白的外端上,或結(jié)合在磷脂分子的親水頭上.如載體、特異受體、酶、表面抗原.(3)膜糖和糖衣:糖蛋白、糖脂
細(xì)胞膜的特性:(1)結(jié)構(gòu)特性:以凝脂雙分子層作為基本骨架——流動(dòng)性;(2)功能特性:載體蛋白在一定程度上決定了細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng)的豐富程度——選擇透過(guò)性.
3.細(xì)胞質(zhì)(Cytoplasm)原生質(zhì)層
細(xì)胞膜包著的黏稠透明的物質(zhì),叫做細(xì)胞質(zhì).在細(xì)胞質(zhì)中還可看到一些帶折光性的顆粒,這些顆粒多數(shù)具有一定的結(jié)構(gòu)和功能,類(lèi)似生物體的各種器官,因此叫做細(xì)胞器.例如,在綠色植物的葉肉細(xì)胞中,能看到許多綠色的顆粒,這就是一種細(xì)胞器,叫做葉綠體.綠色植物的光合作用就是在葉綠體中進(jìn)行的.在細(xì)胞質(zhì)中,往往還能看到一個(gè)或幾個(gè)液泡,其中充滿(mǎn)著液體,叫做細(xì)胞液.在成熟的植物細(xì)胞中,液泡合并為一個(gè)中央大液泡,其體積占去整個(gè)細(xì)胞的大半.細(xì)胞質(zhì)被擠壓為一層.細(xì)胞膜以及液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)稱(chēng)為原生質(zhì)層.
植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜.當(dāng)細(xì)胞液濃度小于外界濃度時(shí),細(xì)胞液中的水分就透過(guò)原生質(zhì)層進(jìn)入外界溶液中,使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮.由于原生紫色洋蔥鱗片葉質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大,當(dāng)細(xì)胞不斷失水時(shí),原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離,也就是發(fā)生了質(zhì)壁分離.當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時(shí),外界溶液中的水分透過(guò)原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液中使原生質(zhì)層復(fù)原,逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原.
細(xì)胞質(zhì)不是凝固靜止的,而是緩緩地運(yùn)動(dòng)著的.在只具有一個(gè)中央液泡的細(xì)胞內(nèi),細(xì)胞質(zhì)往往圍繞液泡循環(huán)流動(dòng),這樣便促進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn),也加強(qiáng)了細(xì)胞器之間的相互聯(lián)系.細(xì)胞質(zhì)運(yùn)動(dòng)是一種消耗能量的生命現(xiàn)象.細(xì)胞的生命活動(dòng)越旺盛,細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)越快,反之,則越慢.細(xì)胞死亡后,其細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)也就停止了.已發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞
除葉綠體外,植物細(xì)胞中還有一些細(xì)胞器,它們具有不同的結(jié)構(gòu),執(zhí)行著不同的功能,共同完成細(xì)胞的生命活動(dòng).這些細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)需用電子顯微鏡觀察.在電鏡下觀察到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)稱(chēng)為亞顯微結(jié)構(gòu).
①線(xiàn)粒體
線(xiàn)粒體(mitochondrium)線(xiàn)粒體是一些線(xiàn)狀、小桿狀或顆粒狀的結(jié)構(gòu).在活細(xì)胞中可用占納司綠(Janus green)染成藍(lán)綠色.在電子顯微鏡下觀察,線(xiàn)粒體表面是由雙層膜構(gòu)成的.內(nèi)膜向內(nèi)形成一些隔,稱(chēng)為線(xiàn)粒體嵴(cristae).在線(xiàn)粒體內(nèi)有豐富的酶系統(tǒng).線(xiàn)粒體是細(xì)胞呼吸的中心,它是生物有機(jī)體借氧化作用產(chǎn)生能量的一個(gè)主要機(jī)構(gòu),它能將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等)氧化產(chǎn)生能量,儲(chǔ)存在ATP(三磷酸腺苷)的高能磷酸鍵上,供給細(xì)胞其他生理活動(dòng)的需要,因此有人說(shuō)線(xiàn)粒體是細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”.根據(jù)對(duì)線(xiàn)粒體機(jī)能的了解,近些年來(lái)試驗(yàn)用“線(xiàn)粒體互補(bǔ)法”進(jìn)行育種工作,即將兩個(gè)親本的線(xiàn)粒體從細(xì)胞中分離出來(lái)并加以混合,如果測(cè)出混合后呼吸率比兩親本的都高,證明雜交后代的雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng),應(yīng)用這種育種方法,能增強(qiáng)育種工作的預(yù)見(jiàn)性,縮短育種年限
②葉綠體
葉綠體(coloroplasts)是綠色植物細(xì)胞中重要的細(xì)胞器,其主要功能是進(jìn)行光合作用.葉綠體由雙層膜、基粒(類(lèi)囊體)和基質(zhì)三部分構(gòu)成.類(lèi)囊體是一種扁平的小囊狀結(jié)構(gòu),在類(lèi)囊體薄膜上,有進(jìn)行光合作用必需的色素和酶.許多類(lèi)囊體疊合而成基粒.基粒之間充滿(mǎn)著基質(zhì),其中含有與光合作用有關(guān)的酶.基質(zhì)中還含有DNA.
③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum)是細(xì)胞質(zhì)中由膜構(gòu)成的網(wǎng)狀管道系統(tǒng)廣泛的分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi).它與細(xì)胞膜及核膜相通連,對(duì)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等物質(zhì)的合成和運(yùn)輸起著重要作用.
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有兩種:一種是表面光滑的是滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),主要與脂質(zhì)的合成有關(guān);另一種是上面附著許多小顆粒狀的,是粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),與蛋白質(zhì)的合成有關(guān).內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增大了細(xì)胞內(nèi)的膜面積,膜上附著著許多酶,為細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行提供了有利條件.
④高爾基體
高爾基體(Golgi body)普遍存在于植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞中.一般認(rèn)為,細(xì)胞中的高爾基體與細(xì)胞分泌物的形成有關(guān),高爾基體本身沒(méi)有合成蛋白質(zhì)的功能,但可以對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和轉(zhuǎn)運(yùn).植物細(xì)胞分裂時(shí),高爾基體與細(xì)胞壁的形成有關(guān)(赤道板周?chē)刑貏e多的高爾基體,以便合成纖維素及果膠).
⑤核糖體
核糖體(ribosomes)是橢球形的粒狀小體,有些附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的外表面(供給膜上及膜外蛋白質(zhì)),有些游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中(供給膜內(nèi)蛋白質(zhì),不經(jīng)過(guò)高爾基體,直接在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)的酶的作用下形成空間構(gòu)形),是合成蛋白質(zhì)的重要基地.
⑥中心體
中心體(nucleus)存在于動(dòng)物細(xì)胞和某些低等植物細(xì)胞中,因?yàn)樗奈恢每拷?xì)胞核,所以叫中心體.每個(gè)中心體由兩個(gè)互相垂直排列的中心粒及其周?chē)奈镔|(zhì)組成. 動(dòng)物細(xì)胞的中心體與有絲分裂有密切關(guān)系..中心粒(centriole)這種細(xì)胞器的位置是固定的,具有極性的結(jié)構(gòu).在間期細(xì)胞中,經(jīng)固定、染色后所顯示的中心粒僅僅是1或2個(gè)小顆粒.而在電子顯微鏡下觀察,中心粒是一個(gè)柱狀體,長(zhǎng)度約為0.3μm~0.5μm,直徑約為0.15μm,它是由9組小管狀的亞單位組成的,每個(gè)亞單位一般由3個(gè)微管構(gòu)成.這些管的排列方向與柱狀體的縱軸平行.中心粒通常是成對(duì)存在,2個(gè)中心粒的位置常成直角.中心粒在有絲分裂時(shí)有重要作用
⑦液泡
液泡(vacuole)是植物細(xì)胞中的泡狀結(jié)構(gòu).成熟的植物細(xì)胞中的液泡很大,可占整個(gè)細(xì)胞體積的90%.液泡的表面有液泡膜.液泡內(nèi)有細(xì)胞液,其中含有糖類(lèi)、無(wú)機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì),可以達(dá)到很高的濃度.因此,它對(duì)細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境起著調(diào)節(jié)作用,可以使細(xì)胞保持一定的滲透壓,保持膨脹的狀態(tài).動(dòng)物細(xì)胞也同樣有小液泡.
⑧溶酶體
溶酶體是細(xì)胞內(nèi)具有單層膜囊狀結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器.其內(nèi)含有很多種水解酶類(lèi),能夠分解很多物質(zhì). 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)除上述結(jié)構(gòu)外,還有微絲(microfilament)和微管(microtubule)等結(jié)構(gòu),它們的主要機(jī)能不只是對(duì)細(xì)胞起骨架支持作用,以維持細(xì)胞的形狀,如在紅血細(xì)胞微管成束平行排列于盤(pán)形細(xì)胞的周緣,又如上皮細(xì)胞微絨毛中的微絲;它們也參加細(xì)胞的運(yùn)動(dòng),如有絲分裂的紡錘絲,以及纖毛、鞭毛的微管.此外,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)還有各種內(nèi)含物,如糖原、脂類(lèi)、結(jié)晶、色素等.
4.細(xì)胞核
細(xì)胞質(zhì)里含有一個(gè)近似球形的細(xì)胞核(nucleolus),是由更加黏稠的物質(zhì)構(gòu)成的.細(xì)胞核通常位于細(xì)胞的中央,成熟的植物細(xì)胞的細(xì)胞核,往往被中央液泡推擠到細(xì)胞的邊緣.細(xì)胞核中有一種物質(zhì),易被洋紅、蘇木精、甲基綠等堿性染料染成深色,叫做染色質(zhì)(chromatin).生物體用于傳種接代的物質(zhì)即遺傳物質(zhì),就在染色質(zhì)上.當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí),染色質(zhì)就變化成染色體.
多數(shù)細(xì)胞只有一個(gè)細(xì)胞核,有些細(xì)胞含有兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞核,如肌細(xì)胞、肝細(xì)胞等.細(xì)胞核可分為核膜、染色質(zhì)、核液和核仁四部分.核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通連,染色質(zhì)位于核膜與核仁之間.染色質(zhì)主要由蛋白質(zhì)和DNA組成.DNA是一種有機(jī)物大分子,又叫脫氧核糖核酸,是生物的遺傳物質(zhì).在有絲分裂時(shí),染色體復(fù)制,DNA也隨之復(fù)制為兩份,平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中,使得后代細(xì)胞染色體數(shù)目恒定,從而保證了后代遺傳特性的穩(wěn)定.還有RNA,RNA是DNA在復(fù)制時(shí)形成的單鏈,它傳遞信息,控制合成蛋白質(zhì),其中有轉(zhuǎn)移核糖核酸(tRNA)、信使核糖核酸(mRNA)和核糖體核糖核酸(rRNA). 細(xì)胞核的機(jī)能是保存遺傳物質(zhì),控制生化合成和細(xì)胞代謝,決定細(xì)胞或機(jī)體的性狀表現(xiàn),把遺傳物質(zhì)從細(xì)胞(或個(gè)體)一代一代傳下去.但細(xì)胞核不是孤立的起作用,而是和細(xì)胞質(zhì)相互作用、相互依存而表現(xiàn)出細(xì)胞統(tǒng)一的生命過(guò)程.細(xì)胞核控制細(xì)胞質(zhì);細(xì)胞質(zhì)對(duì)細(xì)胞的分化、發(fā)育和遺傳也有重要的作用.
動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞比較
動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞相比較,具有很多相似的地方,如動(dòng)物細(xì)胞也具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu).但是動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞又有一些重要的區(qū)別,如動(dòng)物細(xì)胞的最外面是細(xì)胞膜,沒(méi)有細(xì)胞壁;動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中不含葉綠體,也不形成中央液泡.
總之,不論是植物還是動(dòng)物,都是由細(xì)胞構(gòu)成的.細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位.
5.細(xì)胞骨架(Cytoskeleton)
細(xì)胞骨架是指真核細(xì)胞中蛋白纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).
細(xì)胞骨架由位于細(xì)胞質(zhì)中的微絲、微管和中間纖維構(gòu)成.微絲確定細(xì)胞表面特征,使細(xì)胞能夠運(yùn)動(dòng)和收縮.微管確定膜性細(xì)胞器的位置和作為膜泡運(yùn)輸?shù)能壍?中間纖維使細(xì)胞具有張力和抗剪切力.
細(xì)胞骨架不僅在維持細(xì)胞形態(tài)、承受外力、保持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序性方面起重要作用,而且還參與許多重要的生命活動(dòng),如:在細(xì)胞分裂中細(xì)胞骨架牽引染色體分離;在細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸中,各類(lèi)小泡和細(xì)胞器可沿著細(xì)胞骨架定向運(yùn)轉(zhuǎn).
細(xì)胞骨架在20世紀(jì)60年代后期才被發(fā)現(xiàn).主要因?yàn)樵缙陔婄R制樣采用低溫(0-4℃)固定,而細(xì)胞骨架會(huì)在低溫下解聚.知道采用戊二醛常溫固定,人們才逐漸認(rèn)識(shí)到細(xì)胞骨架的客觀存在.
功能
細(xì)胞是一切生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位.一般認(rèn)為:
1.細(xì)胞是由膜包圍的原生質(zhì)(protoplasm)團(tuán),通過(guò)質(zhì)膜與周?chē)h(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和信息交流;
2.是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位,具有自我復(fù)制的能力,是有機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ);
3.是代謝與功能的基本單位,具有一套完整的代謝和調(diào)節(jié)體系;
4.是遺傳的基本單位,具有發(fā)育的全能性.
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回答者: yaoyuan0106401
細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能有什么關(guān)系
細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能有什么關(guān)系
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