生物学:解答生命中的重大问题 / 细胞器
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真核细胞包含许多被称为细胞器的亚结构。这些微小的器官在细胞内执行不同的功能。
最大的细胞器是细胞核。这是细胞运行所需的遗传信息所在的地方。
细胞核内部的一个深色斑点被称为核仁,它被认为是合成核糖体RNA(核糖核酸)的地方。一些细胞有核仁,而另一些细胞则没有。
细胞核被双层膜包围。该膜包含称为核孔的孔,用于将大型物体(如核糖体)从细胞核中运输出去。
细胞核与一组细胞器一起构成所谓的内膜系统。它们是构建细胞的工厂。
核糖体是在细胞质中发现的小结构,它们制造蛋白质。当蛋白质必须插入膜中或必须分泌时,核糖体就会附着在称为粗面内质网的结构上,在那里蛋白质会被制造。( 内质网的意思是网。)
粗面内质网之所以粗糙,是因为其表面有核糖体。在这里制造的蛋白质会通过称为囊泡的小泡移动到另一个称为高尔基体的细胞器,在那里它们会被分类、组装成更大的结构,并被发送到细胞的不同部位。
高尔基体制造溶酶体,其中含有消化酶,用于分解食物。它还组装最终会出现在质膜中的结构。
光面内质网不含核糖体。它被认为是许多化学过程的发生地,包括脂质的合成。
细胞中发现的小圆泡被称为囊泡。一些囊泡只是正在运输的分子,例如从内质网(ER)到高尔基体,或从高尔基体到质膜。
其他囊泡具有特殊功能,例如溶酶体,其中含有消化液,或过氧化物酶体,其中含有分解细胞中有害氧化剂的化学物质。
分泌囊泡用于储存将从细胞中分泌的化学物质。充满水的囊泡称为液泡。例如,植物在细胞的中心有大的液泡。
线粒体是细胞的能量工厂。它们产生称为ATP(腺苷三磷酸)的高能分子,这些分子在整个细胞中用于驱动化学反应。线粒体是有氧呼吸的场所,在氧气存在的情况下,糖被分解以产生能量。
叶绿体是只存在于植物和藻类中的细胞器。叶绿体吸收光并将光转化为植物可利用的、可储存的能量,这个过程称为光合作用。这使得植物和藻类能够成为自养生物——能自己制造食物的生物。叶绿体主要利用叶绿素作为色素来吸收光。叶绿素反射绿光,解释了为什么植物是绿色的。叶绿体和光合作用将在后面更详细地解释。
内共生理论提出,线粒体和叶绿体曾经是独立的生物体,最终进化到只能在真核细胞中生存。据推测,线粒体和叶绿体曾经是生活在真核生物体内的共生(互惠互利)原核生物。例如,线粒体的前身会从真核生物提供的糖供应中获益,而真核生物会从ATP中获益。支持这一理论的一个主要证据是,线粒体和叶绿体都有自己的DNA,并独立于真核细胞复制。
细胞的细胞骨架是维持细胞形状的各种蛋白质的网络。细胞骨架中存在三种主要的纤维类型:微丝、中间纤维和微管。微丝是最小的三种纤维之一,由肌动蛋白构成,它是肌肉细胞的主要成分。中间纤维比微丝更大,由多种蛋白质构成。微管是三种纤维中最大的。除了为细胞提供结构外,它们还形成纤毛和鞭毛 [如图所示],它们从细胞突出并负责运动。
中心体是动物细胞分裂(有丝分裂)中重要的细胞器。每个中心体由两个中心粒组成,负责制造微管,这对于在细胞分裂过程中将 DNA 均匀地分裂到两个子细胞中尤其重要。