细胞器的有关知识

线粒体，叶绿体，高尔基体，中心体，液泡的组成区别功能

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，悬浮在细胞质基质中。

　　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，但哺乳动物成熟的红细胞、体内寄生虫（如蛔虫、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，分为四部分：外膜、内膜、线粒体基质、膜间隙。内外膜不相连，内膜向内折叠形成嵴，以增加内膜的表面积，有利于生化反应的进行。

　　3. 化学组成　　线粒体膜的化学成分主要由蛋白质和脂质组成。内膜蛋白质含量较高，种类较多；而外膜脂质含量较高。

　　线粒体基质含有酶、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——三羧酸循环是在线粒体基质中进行的，而第三阶段——氧化磷酸化则是在线粒体内膜上进行。因此，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

　　线粒体基质中含有少量双链环状DNA分子和核糖体，可进行DNA复制和合成部分蛋白质，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，并且在线粒体中合成的蛋白质只占线粒体蛋白质总量的一小部分，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

　　质体是植物细胞的细胞器之一。植物细胞区别于动物细胞的最主要特征之一就是它含有质体。质体外围由两层单位膜包被。

　　2. 质体的分类

　　由于质体所含色素和功能的不同，可分为白色体、有色体和叶绿体三种类型。

　　（1）白色体

　　白色体无色不含色素。主要存在于分生组织以及不见光的细胞中。

　　（2）有色体

　　质体中含有各种色素如类胡萝卜素等呈现一定的颜色而称为有色体。成熟的果实、花以及秋天落叶的颜色主要就是由于这些器官组织中含有各种有色体所致。例如，西红柿的红色来自一种含有特殊的类胡萝卜素和番茄红素的有色体。

　　（3）叶绿体

　　叶绿体是质体的一种，是绿色植物进行光合作用的场所。

　　①形态 高等植物中叶绿体一般为扁平的椭球状或球状，藻类中的叶绿体有带状、板状、杯状、星状等形态。

　　②结构 叶绿体是双层膜结构，分为外膜和内膜，但内膜未向内腔折叠。

　　它的基本结构可分为四部分：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，有效地增加了叶绿体内的膜面积。另外，叶绿体外膜通透性较大，内膜则选择性强。

　　③化学组成 叶绿体主要由脂质和蛋白质分子组成，此外在叶绿体基质中还有少量DNA和RNA，以及存在于类囊体膜上的色素分子。

　　④功能 叶绿体是进行光合作用的场所，类囊体膜是将光能转变成活跃的化学能的场所，叶绿体基质是同化CO2的场所。

　　⑤半自主性细胞器 叶绿体中的DNA含量比线粒体显著多，其DNA也呈双链环状。但叶绿体和线粒体一样，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　　内质网是交织分布在细胞质中的内膜管道系统。

　　1. 分布

　　内质网的形态和数量依细胞种类和功能状态而异。一般而言，在动物细胞中如卵细胞、胚胎细胞、未分化的细胞、癌细胞等，内质网不发达。而分泌细胞，如胰腺泡上皮细胞、肝细胞和浆细胞等，其内质网发达；分泌活动旺盛时较多。

　　2. 形态　　内质网的基本形态为由膜围成的囊状、管状或小泡状的结构，互相连通成网。

　　3. 分类

　　内质网根据不同的形态结构，可分为两种类型：一种是粗面型内质网，其结构特点是由扁平囊状结构组成，膜的外侧有核糖体附着。另一种是滑面型内质网，多由小管和小囊构成不规则的网状结构，膜表面光滑，无核糖体颗粒附着。

　　4. 功能　　粗面型内质网的功能主要与蛋白质的合成及输送有关。这些蛋白质主要包括：向细胞外分泌的蛋白、膜蛋白等。

　　滑面型内质网的功能主要是参与脂质合成。如合成磷脂、固醇、脂肪等。另外，还参与糖类的合成。如合成纤维素等。

　　滑面型内质网和粗面型内质网是相通的，而且内质网膜内通核膜（外膜），外连细胞膜，形成了一个内外联通的膜系统，故物质可通过内质网腔运输。

　　四、核糖体　　核糖体普遍存在于所有原核细胞和真核细胞中。成熟的红细胞等极个别的高度分化的细胞内没有核糖体。

　　1. 形态

　　核糖体无膜结构，呈球形，由大、小两个亚单位组成。其成分主要由多种蛋白质和rRNA组成。

　　2. 分类

　　核糖体可以游离于细胞质中，称为游离核糖体，也可附着在内质网膜表面，称为附着核糖体。

　　3. 功能　　核糖体的主要功能是按照mRNA的指令参与蛋白质的生物合成。但附着在内质网膜上的核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类不同，附着核糖体合成的蛋白质包括细胞外分泌蛋白、膜蛋白等，而游离的核糖体合成的蛋白质则分布在细胞质中。

　　五、高尔基体　　1. 分布

　　高尔基体是一种在动植物细胞中都存在的单层膜结构的细胞器，但成熟的红细胞中没有。

　　2. 形态　　在电镜下可见高尔基体是由滑面膜围成的扁平囊状和小泡结构组成。

　　3. 功能　　其功能与细胞内某些物质的加工包装有关。但在植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形在细胞壁，所以在教材上讲与细胞壁的形成有关；在动物细胞中，高尔基体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，高尔基体特别发达，数目也特别多。

　　六、中心体　　1. 分布

　　中心体只存在于低等植物和动物细胞中，在种子植物和某些原生动物细胞中没有。

　　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。通常一个细胞中有两个中心粒，彼此成直角排列，位于邻近核膜的细胞质中，接近细胞的中心，因此得名。

　　3. 功能　　中心体与细胞分裂中纺锤体的形成有关，决定细胞分裂的方向。

　　七、液泡

　　1. 分布　　主要分布在植物细胞中，但在某些原生动物中的食物泡和伸缩泡可看做液泡的一种形式。

　　2. 形态结构　　液泡是细胞内充满细胞液的结构，周围被称为液泡膜的一层单位膜所包围。

　　3. 化学组成　　植物液泡中含有水、无机盐、糖类、氨基酸、生物碱、有机酸和花青素等。值得一提的是，植物的颜色除绿色外，其它大部分颜色都是由液泡中的色素来决定的，如花青素。花青素的颜色随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。因此，植物液泡的主要功能是保持细胞的形态和参与调节水分的吸收的排出。

1．只存在于植物细胞中的细胞器：叶绿体；动、植物细胞中形态相同、功能可能不同的细胞器：高尔基体；根尖分生区没有的细胞器：叶绿体、中心体、液泡。

2．原核细胞中具有的细胞器：核糖体；真核细胞中细胞器的质量大小：叶绿体＞线粒体＞核糖体。

3．有关膜结构的细胞器：双层膜、线粒体、叶绿体（核膜）；无膜结构：核糖体、中心体，其余为单层膜结构。

4．具有核酸的细胞器：线粒体、叶绿体、核糖体；能自我复制的细胞器：线粒体、叶绿体、中心体（染色体）

5．有“能量转换器之称”的细胞器：线粒体、叶绿体；

产生ATP的场所：线粒体、叶绿体、细胞质基质。

6．能形成水的细胞器：叶绿体、线粒体、核糖体。

7．与主动运输有关的细胞器：核糖体（载体合成）、线粒体（提供能量）。

8．参与细胞分裂的细胞器：核糖体（间期蛋白质的合成）、中心体（动物）、高尔基体（植物）、线粒体。

9．将质膜与核膜连成一体的细胞器：内质网。

10．泪腺细胞分泌泪液，泪液中有溶菌酶，与此生理功能有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。

11．含有色素的细胞器：叶绿体、有色体、液泡。有色体和叶绿体中均含有叶黄素和胡萝卜素，液泡的细胞液中含有花青素等色素。

12．与脂类及多糖合成有关的细胞器：内质网

（三）细胞增殖：（直核生物）

分裂方式：无丝分裂、有丝分裂、减数分裂

无丝分裂：真核细胞分裂的一种方式过程：核的缢裂，接着是细胞的缢裂（分裂过程中不出现纺錘体和染色体（形态）而得名。例蛙的红细胞。近年来发现动物的上皮组织，肌组织和肝细胞等，植物各器官的薄壁组织表皮，生长点和胚乳等，血胞中都发现有无丝分裂，细菌：二分裂。（不属无丝分裂）

1．植物细胞有丝分裂各期特点

间期：染色体复制。a. 染色体数目不变；b. 出现染色单体；c. DNA数目加倍。

扩展：分裂间期又可分为G1、S、G2三个时期。

G1期：DNA复制前期，主要进行DNA蛋白质和酶的合成。

S期：DNA复制期。

G2期：DNA复制后期，为分裂期（M期）作准备，主要是RNA，微管蛋白和其它物质的合成。

分裂期：

前期：a. 染色质→染色体，b. 核膜消失、核仁解体，

c. 出现纺锤丝，形成纺锤体。

中期：a. 染色体在纺锤丝牵引下移向细胞中央，

b. 每条染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上。

后期：a. 着丝点分裂为二，染色单体→染色体（数目加倍）

b. 染色体平均分成两组，在纺锤丝牵引下移向细胞两极。

末期：a. 染色体→染色质，b. 核膜、核仁重新出现，

c. 纺锤体消失，d. 出现细胞板，扩展形成细胞壁。

重点内容可按以下口诀记忆：

前期：膜、仁消失显两体（染色体、纺锤体）；中期：形定数晰赤道齐；后期：点裂（着丝点分裂）数加均两极。末期：两消、两现重开始。

2．动、植物细胞有丝分裂的异同

植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂

不同前期细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体由中心粒发出星射线，形成纺锤体（中心粒在间期复制）

末期细胞中部形成细胞板，扩展形成细胞壁，结果形成两个子细胞细胞膜从中部向内陷，细胞质缢裂成两部分，一个细胞分裂成两个子细胞

相

同分裂过程基本相同。染色体变化规律相同；分裂间期染色体复制；分裂期实现染色体平均分配到两个细胞中去

3．有丝分裂过程中，DNA含量、染色体数目的变化，（假定正常体细胞的细胞核中DNA含量为2a，染色体数目为2N）

分裂时期

比较项目间期前期中期后期末期

DNA含量2a—4a4a4a4a4a→2a

染色体数目2N2N2N4N2N

染色单体数目0→4N4N4N00

（四）细胞的分化、癌症和衰老

细胞分化：在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。是持久性变化，在胚胎期达到最大限度。

细胞的全能性：已经分化的细胞，仍然具有发育的潜能：高度分化的植物细胞和高度特化的动物细胞细胞核具有。受精卵的全能性最高，生殖细胞仍有较高的潜在全能性，植物体细胞具全能性，动物体细胞全能性受到限制，但细胞核具全能性（核移植）

细胞的癌变：不受肌体控制的，不断进行分裂的恶性增殖细胞

致癌因子：物理致癌因子，主要是辐射致癌；化学致癌因子，如苯、砷、煤焦油等；致癌病毒。由于致癌因子作用下，使人和动物细胞的染色体上存在的原癌基因从抑制状态转化为激活状态所致。

癌细胞特征：（1）能无限增殖（2）形态、结构发生变化（3）细胞表面发生变化

细胞的衰老：

原因：体细胞突变和DNA损伤论：自由基理论和细胞程序死亡理论。

主要特征：①水分减少；②酶活性降低，黑色素衰老，酪氨基酶活性降低头发变白；③色素逐渐积累，④呼吸速度变慢，细胞核体积增大；⑤细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。

细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构。 　　细胞器分为：线粒体；叶绿体；内质网；高尔基体；核糖体；溶酶体；液泡；中心体。 　　线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。又称＂动力车间＂。细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体。 　　叶绿体是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。 　　内质网是由膜连接而成的网状结构，是细胞内蛋白质的合成和加工，以及脂质合成的“车间”。 　　高尔基体对来自内质网的蛋白质加工，分类和包装的“车间”及“发送站”。 　　核糖体是“生产蛋白质的机器”，有的依附在内质网上称为附着核糖体，有的游离分布在细胞质中称为游离核糖体。 　　溶酶体分解衰老，损伤的细胞器，吞噬并杀死入侵的病毒或细菌。 　　液泡是调节细胞内的环境，是植物细胞保持坚挺的细胞器。含有色素（花青素）. 　　中心体与低等植物细胞、动物细胞有丝分裂有关。由两个相互垂直的中心粒构成. [编辑本段]内质网（endoplasmic reticulum）　　一般真核细胞中都有内质网，只有少数高度分化真核细胞，如人的成熟红细胞以及原核细胞中没有内质网。在电镜下可以看到内质网是一种复杂的内膜结构，它是由单层膜围成的扁平囊状的腔或管，这些管腔彼此之间以及与核被膜之间是相连通的。内质网按功能分为糙面内质网(rough ER)和光面内质网(smooth ER)两类。糙面内质网上所附着的颗粒是核糖体，它是蛋白质合成的场所。因此糙面内质网最主要的功能是合成分泌性蛋白质，膜蛋白以及内质网和溶酶体中的蛋白质。所合成蛋白质的糖基化修饰及其折叠与装配也都发生在内质网中。其次是参与制造更多的膜。 光面内质网上没有核糖体，但是在膜上却镶嵌着许多具有活性的酶。光面内质网最主要的功能是合成脂类，包括脂肪、磷脂和甾醇等。 [编辑本段]核糖体(ribosome)　　核糖体是蛋白质合成的场所，它是由RNA和蛋白质构成的，蛋白质在表面，RNA在内部，并以共价键结合。核糖体是多种酶的集合体，有多个活性中心共同承担蛋白质合成功能。而每个活性中心又都是由一组特殊的蛋白质构成，每种酶或蛋白也只有在整体结构中才具有催化活性。 　　每一细胞内核糖体的数目可达数百万个，游离核糖体合成细胞质留存的蛋白质，如膜中的结构蛋白；而附在内质网上的核糖体合成向细胞外分泌的蛋白质，合成后向S-ER输送，形成分泌泡，输送到高尔基体，由高尔基体加工、排放。 [编辑本段]高尔基体(Golgi apparatus)　　由一系列扁平小囊和小泡所组成，分泌旺盛的细胞，较发达。在电镜下得到确认的高尔基体是由单层膜围成的扁平囊和小泡，成堆的囊并不像内质网那样相互连接。在一个细胞中高尔基体只有少数几堆，至多不过上百。 　　（1）是细胞分泌物的最后加工和包装的场所，分泌泡通过外排作用排出细胞外 　　（2）能合成多糖，如粘液，植物细胞的各种细胞外多糖。 [编辑本段]溶酶体(lysosomes)　　溶酶体是由高尔基体断裂产生，单层膜包裹的小泡，数目可多可少，大小也不等，含有60多种能够水解多糖，磷脂，核酸和蛋白质的酸性酶，这些酶有的是水溶性的，有的则结合在膜上。溶酶体的pH为5左右，是其中酶促反应的最适pH。 根据溶酶体处于，完成其生理功能的不同阶段，大致可分为：初级溶酶体，次级溶酶体和残余小体。 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，残渣通过外排作用排出细胞；二是在细胞分化过程中，某些衰老细胞器和生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉，这是机体自身重新组织的需要。 [编辑本段]线粒体(mitochondria)　　线粒体具有双层膜结构，外膜是平滑而连续的界膜；内膜反复延伸折入内部空间，形成嵴。内外膜不相通，形成膜腔。光镜下，线粒体成颗粒状或短杆状，横径0.2um～8um，细菌大小。线粒体是细胞内产生ATP的重要部位，是细胞内动力工厂或能量转换器。线粒体具有半自主性，腔内有成环状的DNA分子和70S核糖体，它们都能自行分化，但是部分蛋白质还要在胞质内合成。 [编辑本段]叶绿体(chloroplast)　　高等植物叶绿体外行如凸透镜，具有双层膜结构，两膜间没有联系。在叶绿体内部存在复杂的层膜结构，它悬浮于基质中，这些层膜又叫类囊体(thylakoids)，与叶绿体内膜可能无联系。类囊体也是双层膜结构，呈扁盘状。类囊体通常是几十个垛叠在一起而成为基粒（grana），类囊体膜上有光合作用的色素和电子传递系统。 　　在绿色植物和藻类中普遍存在的叶绿体是光合作用场所。同时叶绿体也有自己特有的双链环状DNA，核糖体和进行蛋白质生物合成的酶，能合成出一部分自己所必需的蛋白质，因此叶绿体内共生起源假说为许多人所认可。