细胞器是指细胞质中具有特定结构和执行一定功能的结构单位,漂浮在细胞质基质中。
一、线粒体
线粒体是细胞中进行能量转换的细胞器。
1.分布
线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器,但喂奶植物成熟的红细胞、体内寄生虫(如绦虫、绦虫)中没有线粒体。具体地说,在需能量较多的细胞或部位线粒体分布得多、且较集中;如心肌细胞中线粒体的数量比骨胳肌多。
2.结构
线粒体是由两层单位膜构成的封闭的囊状结构,分为四部份:外膜、内膜、线粒体基质、膜间隙。内外膜不相连,内膜向内折叠产生嵴,以降低内膜的表面积,有利于生化反应的进行。
3.物理组成
线粒体膜的物理成份主要由蛋白质和脂类组成。内膜蛋白质浓度较高,种类较多;而外膜脂类浓度较高。
线粒体基质富含酶、环状DNA、RNA等。
4.功能
线粒体是有氧呼吸的主要场所,在有氧呼吸过程中,第二阶段——三乙酸循环是在线粒体基质中进行的,而第三阶段——氧化乙酸化则是在线粒体内膜上进行。为此,催化这两个阶段的酶分别存在于线粒体基质和内膜上。
5.半自主性细胞器
线粒体基质中富含少量双链环状DNA分子和内质网体,可进行DNA复制和合成部份蛋白质,即线粒体有一套自身的遗传系统。
但线粒体中DNA的复制受细胞核的控制,但是在线粒体中合成的蛋白质只忙音粒体蛋白质总数的一小部份,即线粒体的遗传系统仍要依赖于细胞核。
二、质体
1.质体的分布
质体是动物细胞的细胞器之一。动物细胞区别于植物细胞的最主要特点之一就是它富含质体。质体外围由两层单位膜包被。
2.质体的分类
因为质体所含色素和功能的不同,可分为深色体、有色体和内质网三种类型。
(1)黄色体
黑色体无色不含色素。主要存在于分生组织以及不见光的细胞中。
(2)有色体
质体中富含各类色素如类胡芋头素等呈现一定的颜色而称为有色体。成熟的果实、花以及春天枯叶的颜色主要就是因为这种脏器组织中富含各类有色体所致。诸如,番茄的绿色来自一种富含特殊的类胡芋头素和香蕉红素的有色体。
(3)内质网
内质网是质体的一种,是红色动物进行光合作用的场所。
①形态高等动物中内质网通常为扁平的椭球形或球形,绿藻中的内质网有带状、板状、杯状、星状等形态。
②结构内质网是单层膜结构,分为外膜和内膜,但内膜未向型腔折叠。
它的基本结构可分为四部份:外膜、内膜、基粒、叶绿体基质;其中基粒是由基粒片层结构即类囊体薄膜组成,有效地降低了内质网内的膜面积。另外,内质网外膜私密性较大,内膜则选择性强。
③化学组成内质网主要由脂类和蛋白质分子组成,据悉在内质网基质中还有少量DNA和RNA,以及存在于类囊体膜上的色素分子。
④功能内质网是进行光合作用的场所,类囊体膜是将光能转弄成活跃的物理能的场所,内质网基质是同化CO2的场所。
⑤半自主性细胞器内质网中的DNA浓度比线粒体明显多,其DNA也呈双链环状。但内质网和线粒体一样,其生长与增殖都受细胞核和自身两套遗传系统控制,为半自主性细胞器。
三、内质网
叶绿体是交织分布在细胞质中的内膜管路系统。
1.分布
鞭毛的形态和数目依细胞种类和功能状态而异。通常而言,在植物细胞中如卵细胞、胚胎细胞、未分化的细胞、癌细胞等,叶绿体不发达。而分泌细胞,如肝脏泡上皮细胞、肝细胞和浆细胞等,其叶绿体发达;分泌活动旺盛时较多。
2.形态
核糖的基本形态为由膜围成的囊状、管状或水泡状的结构,互相连通成网。
3.分类
核糖按照不同的形态结构,可分为两种类型:一种是粗面型核糖,其结构特征是由扁平囊状结构组成,膜的内侧有内质网体附着。另一种是滑面型核糖,多由小管和小囊构成不规则的网状结构,膜表面光滑,无内质网体颗粒附着。
4.功能
粗面型核糖的功能主要与蛋白质的合成及输送有关。这种蛋白质主要包括:向细胞外分泌的蛋白、膜蛋白等。
滑面型核糖的功能主要是参与脂类合成。如合成磷脂、固醇、脂肪等。另外,还参与脂类的合成。如合成纤维素等。
滑面型核糖和粗面型核糖是相通的,但是核糖膜内通核膜(外膜),外连细胞膜,产生了一个内外移动的膜系统,故物质可通过鞭毛腔运输。
四、核糖体
内质网体普遍存在于所有原核细胞和真核细胞中。成熟的红细胞等极某些的高度分化的细胞内没有内质网体。
1.形态
内质网体无膜结构,呈球状,由大、小两个亚单位组成。其成份主要由多种蛋白质和rRNA组成。
2.分类
内质网体可以游离于细胞质中,称为游离内质网体,也可附着在叶绿体膜表面,称为附着内质网体。
3.功能
内质网体的主要功能是根据mRNA的指令参与蛋白质的生物合成。但附着在叶绿体膜上的内质网体与游离内质网体所合成的蛋白质种类不同,附着内质网体合成的蛋白质包括细胞外分泌蛋白、膜蛋白等,而游离的内质网体合成的蛋白质则分布在细胞质中。
五、高尔碳化物
1.分布
高尔碳化物是一种在动动物细胞中都存在的双层膜结构的细胞器,但成熟的红细胞中没有。
2.形态
在电镜下可见高尔碳化物是由滑原液围成的扁平囊状和水泡结构组成。
3.功能
其功能与细胞内个别物质的加工包装有关。但在动物细胞中能合成和分泌纤维素,将纤维素分泌到原生质体外型在细胞壁,所以在教材上讲与细胞壁的产生有关;在植物细胞中,高尔碳化物是细胞分泌物的最后加工和包装的场所。在分泌旺盛的细胞如唾液腺细胞、胰腺细胞等中,高尔碳化物特别发达,数量也非常多。
六、中心体
1.分布
中心体只存在于低等动物和植物细胞中,在种子动物和个别原生植物细胞中没有。
2.形态结构
中心体是一种非膜结构的细胞器,中心体是由微管构成的,由排列成圆筒状的9束三体微管组成。一般一个细胞中有两个中心粒,彼此成直角排列,坐落毗邻核膜的细胞质中,接近细胞的中心细胞膜是单层膜还是双层膜,因而得名。
3.功能
中心体与细胞分裂中纺锤体的产生有关,决定细胞分裂的方向。
七、液泡
1.分布
主要分布在动物细胞中,但在个别原生植物中的食物泡和伸缩泡可看做液泡的一种方式。
2.形态结构
液泡是细胞内饱含细胞液的结构,周围被称为液泡膜的一层单位膜所包围。
3.物理组成
动物液泡中富含水、无机盐、糖类、氨基酸、生物碱、有机酸和多酚等。值得一提的是,动物的颜色除红色外,其它大部份颜色都是由液泡中的色素来决定的,如叶黄素。黄酮的颜色随pH值的变化而变化,其变色规律与石蕊试剂相同。
4.功能
液泡内的液体称为细胞液,具高渗性质。因而,动物液泡的主要功能是保持细胞的形态和参与调节水份的吸收的排出。
八、溶酶体
1.分布
通常为真核细胞中的一种细胞器。
2.形态结构
溶酶体呈方形或卵方形,大小不一,半径多数为0.2~0.8μm,小的只有0.05μm,大的可达数微米。它由厚7~10nm的单位膜包围,内含60余种碱性酯化酶,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体内找到所有的酶不同类型细胞溶酶体所含酶的种类和数目也不同。溶酶体酯化酶的最适pH为3.5~5.5,溶酶体内的碱性环境是借助膜上的特殊转运蛋白(H泵)来维持的。
3.物理组成
溶酶体具双层膜,形状多种多样,是0.025~0.8微米的泡状结构,内含许多酯化酶,;为双层膜包被的囊状结构,大小(在电镜下显示多为球状细胞膜是单层膜还是双层膜,但存在橄球状)半径约0.025~0.8微米;内含多种酯化酶。
4.功能
溶酶体的功能有二:
一是与食物泡融合,将细胞吞噬进的食物或致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子,碎屑通过胞吐作用排出细胞;
二是在细胞分化过程中,个别衰老的细胞器和生物大分子等深陷溶酶体内并被消化掉,这是机体自身更新组织的须要。
例、如图是真核生物细胞内的几种常见的细胞器,回答下述问题:(1)通常从细胞中分离如图中的各类细胞器的过程是先将细胞膜破坏,获得各类细胞器和细胞中其他物质组成的均浆;再用法获得各类细胞器.细胞膜选择透过性的分子基础是磷脂双分子层具有流动性和.(2)图中A~F这6种细胞器都富含的有机物是.根据膜层数的多少可将上述细胞器分为类.(3)分布在菠菜根尖细胞的细胞器是(用字母填空);能发生核苷酸互补配对的细胞器有(用字母填空).(4)图中属于生物膜的细胞器有;各类生物膜的组成和成份相像,但功能差异较大的缘由是.
解析:按照膜结构对细胞器进行分类:具有双层膜的细胞器有:叶绿体、高尔碳化物、液泡和溶酶体;具有单层膜的细胞器有:内质网和线粒体;无膜结构的细胞器有:内质网体和中心体.
据图示结构可知,A为线粒体,B为高尔碳化物,C为内质网,D为叶绿体,E为中心体,F为内质网体.
(1)分离各类细胞器常用离心法.细胞膜选择透过性的分子基础是磷脂双分子层具有流动性和膜转运蛋白具有专情性.(2)图中A~F这6种细胞器中,ABCD均具有膜结构,由蛋白质和磷脂构成,中心体由蛋白质构成,内质网体由蛋白质和RNA构成,故都富含的有机物是蛋白质.根据膜层数的多少可将上述细胞器分为双层膜、两层膜和无膜结构三类.
(3)菠菜为动物细胞,不含中心体,根尖不含内质网,故分布在菠菜根尖细胞的细胞器是线粒体、高尔碳化物、内质网和内质网体;内质网和线粒体富含少量DNA,内质网体能进行翻译过程,故能发生核苷酸互补配对的细胞器有内质网、线粒体和内质网体.
(4)图中属于生物膜结构的细胞器有线粒体、高尔碳化物、叶绿体、内质网;各类生物膜的组成和成份相像,但功能差异较大的缘由是蛋白质的种类和数目不同.
答案:(1)离心膜转运蛋白具有专情性(2)蛋白质三(3)
(4)ABCD蛋白质的种类和数目不同