细胞内部是如何分工的?
多细胞生物,体内的每一个细胞都要执行特定的功能;单细胞生物,为了生存也要与环境进行互动。细胞们就如同一家家公司,在环境这个社会中扮演合适的角色。公司内各部门的协调合作,才能支撑起公司的运转。在细胞中,这些部门便是细胞器,它们有一定的结构,分布在细胞质中。
核糖体是细胞公司的生产部门,它是合成肽链的场所。有的核糖体附着在粗面内质网上,有的游离在细胞质中。肽链合成后,在对应的部位加工成蛋白质。
核糖体没有膜结构
内质网是一个综合部门。它是生产部门,因为它与核糖体合作完成肽链的合成;它是加工部门,附着型核糖体合成的肽链要在内质网中完成加工和包装、一些脂质在内质网上合成;它是运输部门,打包好的蛋白质,被它运送到高尔基体;它也是储存部门,大量磷脂在被合成后保留在内质网上,成为内质网的一部分。它具有复杂的结构,是由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的连续的内腔相通的膜性管道系统(看图吧,看图好理解)。有核糖体附着的内质网称粗面内质网,负责蛋白质的合成加工与转运;没有核糖体附着的内质网称光面内质网,功能多样。实际上两者也是相连的。
内质网膜也可以连着核膜
高尔基体是一个中转站,它将对从内质网中打包送来的蛋白质进行分类:该去溶酶体被富集在一起、该被分泌的富集在一起、该去液泡的富集在一起。分类好后,便将这些蛋白质用膜包装起来,送去对应的结构。除了分类包装以外,高尔基体还有一定的加工功能。
高尔基体
生产活动需要充足的动力来支撑,细胞动力的来源就是线粒体。线粒体和细胞质协作,可以通过有氧呼吸来产生大量的能量,用来之澄细胞完成各种生命活动。线粒体就是细胞的动发电站。
线粒体的结构
线粒体可以产出能量,但是需要消耗有机物。动物细胞和部分单细胞生物的有机物来源是食物,那么植物的有机物来源是什么呢?答案是叶绿体。绿色植物能进行光合作用的细胞都含有叶绿体,这种细胞器可以将太阳能转化为有机物中的化学能、可以利用空气中的二氧化碳合成有机物,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。
叶绿体的结构
还有一种常见于植物细胞的细胞器,那就是液泡。液泡是储藏的仓库,内有细胞液,其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质。部分植物细胞中,液泡占据了细胞的大部分体积,这时,液泡就有了调节细胞内的环境的作用,充盈的液泡还能是细胞保持坚挺。
液泡可以占据细胞内的大部分空间
液泡,其实就是细胞质中的一种一层膜围成的泡状结构。同为泡状结构的,还有溶酶体。溶酶体主要分布在动物细胞中,内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,杀死入侵的病毒、细菌等,它是细胞的“卫生部门”。
溶酶体的作用
既然溶酶体也是细胞器,为什么它不会被水解呢?这个问题的答案并不在高中知识范畴内,欢迎大家在评论区里进行讨论。
在动物细胞和低等植物(藻类)的细胞中,存在着中心体,它与细胞分裂有关。它的功能,我们在细胞的增殖一章会详细讲解。
细胞器的分工合作的实例,最典型的便是分泌蛋白的合成过程,这在上文中也有一定的提及。分泌蛋白的合成过程,大致是这样的:游离型核糖体中以氨基酸为原料开始肽链的合成,合成了一段肽链后,这段肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上继续合成的过程。肽链在合成的过程中,转移到内质网腔中。合成完毕后,核糖体重新变为游离型核糖体,肽链在内质网中经过加工与折叠,形成具有一定空间结构的细胞器。内质网的一部分膜包裹着蛋白质,从内质网上分离,形成囊泡。囊泡与高尔基体融合,蛋白质进入高尔基体内。高尔基体对蛋白质进行进一步的加工与分选后,高尔基体膜形成包裹蛋白质的囊泡。囊泡与细胞膜融合,里面的蛋白质也就被分泌到细胞之外,或是保留在细胞膜上。这整个过程需要消耗能量,而能量大多由线粒体提供。
由上面这个例子我们也可以看出,不同的具有膜的细胞器,它们的膜可以互相转换:内质网膜可以变成高尔基体膜,高尔基体膜可以变成细胞膜。事实上,细胞器膜与核膜、细胞膜一起,共同构成了细胞的生物膜系统。各种生物膜之间,有些可以相互转化,有些甚至直接连在一起。
生物膜系统对细胞的生命活动至关重要。细胞膜使细胞内部有了一个相对稳定的环境,也起到控制物质运输、信息传递等作用。生物膜面积广阔,给蛋白质,特别是酶,提供了充足的附着位点。生物膜还将各种细胞器内的环境分隔开,使它们在进行不同生化反应时互不影响。生物膜系统保证了细胞生命活动高效稳定地进行。
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