A-level 生物学/细胞
细胞器是细胞的一部分。每个细胞器都有其特定的功能。
描述
- 最大的细胞器
- 被核膜包围，核膜包含核孔（孔洞）
- 包含染色质和核仁
功能
- 储存遗传物质
- 控制细胞活动
- 核孔允许物质在细胞核和细胞质之间移动
- 核仁产生核糖体（见下文）
描述
- 卵形
- 它们具有双层膜 - 内膜折叠形成称为嵴的结构
- 内部是基质，含有酶
功能
- 它们是有氧呼吸的场所
- 产生ATP（三磷酸腺苷）形式的能量，作为细胞活动能量来源
- 嵴提供更大的表面积，因此可以容纳更多的酶
描述
- 光面内质网是包封着充满液体的空间的膜系统
- 粗面内质网类似，但覆盖着核糖体
功能
- 光面内质网合成和加工脂类和碳水化合物
- 粗面内质网折叠和加工在核糖体中合成的蛋白质，并将蛋白质转运到细胞周围。
描述
- 一群充满液体的扁平囊
功能
- 加工和包装新的脂类和蛋白质
- 完成后，它会形成囊泡，将分子转运到细胞边缘以排出
- 制造溶酶体，并修饰细胞的化学成分
- 参与细胞分泌
描述
- 非常小
- 或者漂浮在细胞质中，或者附着在粗面内质网上
功能
- 蛋白质合成的场所
描述
- 圆形
- 没有明显的内部结构
功能
- 包含消化酶，可用于消化入侵细胞或分解磨损的细胞器（自溶）
描述
- 它们是质膜（细胞膜）的褶皱
- 存在于参与吸收的细胞中
- 典型地存在于小肠绒毛上
功能
- 增加质膜的表面积
- 存在于动物细胞表面，主要由脂类和蛋白质组成。它控制物质进出细胞的移动。
- 内膜折叠形成基粒的堆叠
- 叶绿素分子以类囊体的形式存在于基粒中。光依赖反应发生在它的膜中。光独立反应发生在它的基质中。
功能
- 叶绿素捕获用于光合作用的光子
请参考下表以了解植物细胞和动物细胞之间的差异。
| 典型动物细胞 | 典型植物细胞 | |
|---|---|---|
| 细胞器 |
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| 额外结构 |
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真核细胞很复杂，包括所有动物细胞和植物细胞。原核细胞更小更简单，如细菌。
下表是对原核细胞和真核细胞的比较
| 原核生物 | 真核生物 | |
|---|---|---|
| 典型生物 | 细菌 | 真菌、植物、动物 |
| 典型尺寸 | ~ 1-10 µm | ~ 10-100 µm（除尾巴外，精子细胞更小） |
| 细胞核类型 | 无 | 具有双层膜的细胞核 |
| 遗传物质 | 环状 DNA，质粒 | 染色体 |
| 核糖体 | 较小（18 nm） | 较大（22 nm） |
| 细胞质结构 | 很少结构 | 由内膜系统和细胞骨架高度结构化 |
| 线粒体 | 无 | 一个到几千个（尽管有些没有线粒体） |
| 叶绿体 | 无 | 存在于藻类和植物中 |
| 组织 | 通常是单细胞生物 | 单细胞生物、群体、具有特化细胞的复杂多细胞生物 |
| 细胞分裂 | 二元分裂（简单分裂） | 有丝分裂 减数分裂 |
- 基本的生物学测量单位是微米（µm）。
- 1000 µm = 1mm。
真实尺寸 = 图像尺寸 ÷ 放大倍数。
放大倍数 = 图像尺寸 ÷ 真实尺寸。
- 用毫米测量图像的尺寸。
- 乘以 1000 转换为微米。
例如：一张显微照片显示线粒体放大 2500 倍，尺寸为 210 毫米。它在现实生活中的尺寸是多少？
210mm x 1000 = 210,000 µm
210,000 µm ÷ 2500 = 84 µm
例如：一个物体在现实生活中是 130 µm，在图像中是 52 毫米。放大倍数是多少？
52mm x 1000 = 52,000 µm
52,000 µm ÷ 130 µm = 400x
光学显微镜
- 光线穿过标本和 2 个透镜
- 物镜提供图像的初始放大倍数
- 目镜放大和聚焦图像
电子显微镜
- 透射电子显微镜 (T.E.M.) 将一束电子穿过标本，在荧光屏上产生图像。
- 扫描电子显微镜 (S.E.M.) 将一束电子扫描标本。
- 电磁体聚焦图像。
- 电子从柱顶部的钨丝产生。
- 柱体是一个真空环境。因此，无法使用活体标本。
- 为显微镜准备标本的过程可能很剧烈，并且可能产生伪影。伪影是指你在显微镜下看到的，但在现实生活中并不存在的东西。这可能是由于空气泡之类的因素造成的。
- 放大倍数是指图像比实际标本大多少倍。
- 分辨率是指显微镜区分两个彼此靠近的不同点的能力。如果显微镜无法区分两个物体，那么提高放大倍数将无济于事。
以下表格比较了不同类型的显微镜。
| 属性 | 光学 | S.E.M. | T.E.M. |
|---|---|---|---|
| 分辨率 | 低 | 中 | 高 |
| 焦深 | 低 | 高 | 中 |
| 视野 | 好 | 好 | 有限 |
| 标本准备的难易程度 | 容易 | 需要相当的技能 | 需要熟练的技能 |
| 标本准备速度 | 快速 | 相当快 | 缓慢 |
| 相对成本 | 便宜 | 昂贵 | 昂贵 |
| 活体标本 | 是 | 否 | 否 |
- 细胞分级分离将细胞分解并分离其细胞器。
- 这会破坏细胞。
- 通常通过振动细胞或在搅拌机中研磨来完成。
- 均质器也可以用来完成这项工作。它粗略地将细胞击碎，导致细胞壁和/或细胞膜破裂。
- 它是在冷的等渗缓冲液中进行的
- 冷的是为了减缓和停止细胞器活动，特别是溶酶体中的水解酶
- 等渗的是为了防止水通过渗透作用进出细胞器
- 缓冲液是为了防止 pH 值发生变化。
- 用纱布过滤溶液，去除碎片，例如大块细胞碎片或组织碎片。
- 在低速离心机中旋转溶液。
- 最重的细胞器（细胞核、叶绿体）沉到底部。
- 其余的细胞器悬浮在沉淀物上方的液体中。这是上清液。
- 将上清液倒出，倒入另一个试管中，并在更高的速度下再次旋转。
- 这一次，线粒体和溶酶体等细胞器沉到底部。
- 再次将上清液倒出，倒入另一个试管中，并在更高的速度下再次旋转。
- 最后，最轻的细胞器保留下来。
细胞膜位于动物细胞边缘，包围着细胞质和其他细胞器。它们由磷脂双分子层组成，该双分子层由两层磷脂组成，亲水头部在外层，疏水尾部在内层。脂溶性分子可以直接穿过双分子层扩散，水也可以通过渗透作用穿过。磷脂双分子层包含内在蛋白和外在蛋白。内在蛋白穿过整个双分子层，而外在蛋白只穿过外层磷脂层。外在蛋白用于识别细胞，通常附着有糖蛋白以进行识别。内在蛋白用于允许分子通过。蛋白质允许分子通过的设计方式包括：蛋白质泵、蛋白质通道、门控蛋白质通道。
霍乱是一种由细菌引起的疾病，常见于受污染的水中。一旦被摄入，细菌就会位于肠道内皮中并与 Na+（钠）离子形成协同转运体。这降低了肠道的含水量，意味着水会沿着浓度梯度移动。患者会持续脱水，并有湿润、稀便。这些影响可以用口服补液疗法和抗生素来对抗。