為了說明藻類植物,我整理了一點細胞結構的資料,希望這一篇筆記能對「一般人」有參考價值(也不是很容易看)。

透過顯微鏡的發展,德國科學家SchleidenSchwann1838年和1839年提出細胞學說,說明植物和動物是由細胞組成的,細胞是組成生物體的基本單位。細胞不可能由非生命的物質自發地產生。除病毒外,一切生命都由細胞構成。

自然界的生物又可以分成單細胞和多細胞生物,單細胞生物包括如細菌、單細胞藻類、單細胞原生動物等等。多細胞生物包括許多的動物和植物,細胞方面具有下面的特徵:

  1. 每一種細胞有有自己的功能,能夠進行自我調控,滿足自身生命代謝的需要。
  2. 不同細胞之間能夠使用各種信號聯絡,透過相互的合作,完成生物體生存的需求。

細胞的結構

細胞包括哪些成分?我想暫時可以用我們熟知的雞蛋來做一個類比,雞蛋中我們知道有:蛋殼、蛋黃和蛋白,這三個部分相當於細胞的:細胞膜、細胞核細胞質;在蛋白中有沒有其他的成分,我還不清楚,但細胞的構造中,細胞質間還有好幾種不同的胞器;此外,在植物的細胞中,還有細胞壁,我們可以將細胞就這樣看待了喔。有錯請指正,部落格中,我還不知道如何畫圖,畫也應該畫得沒有人家好。)

 

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本圖取自網頁,網址http://www.siqi.name/article/show.asp?id=36

 A.  細胞膜cell membrame

細胞膜為細胞與環境之間以及胞器與細胞質之間的分界,膜上的蛋白質有許多種類和功能,有的可以有選擇地讓物質進出,有的能夠傳遞訊息,有的負責防禦(免疫系統):辨別和接收訊息作用的蛋白質稱為受體(receptor),這些受體接受外界訊息後可誘導細胞內發生相應的變化。細胞膜的厚度一般為7~8nm,任何物質出入細胞必須要通過細胞膜。

B.  細胞核nucleus

細胞核含有控制細胞生命活動的遺傳物質,包括核仁、核質、和核膜等部位。主要攜帶遺傳物質(DNA),包括染色體(脫氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白質)、核糖核酸等。有些細胞為了執行特別的工作沒有細胞核,舉例來說,哺乳綱動物的紅血球,為了減少攜帶的氧氣被紅血球本身消耗,成熟後就沒有細胞核;植物以篩管、導管、假導管執行運輸功能,成熟後也沒有細胞核。 

B.1 核膜nuclear lamina):核膜是包在核外的雙層膜,兩層膜之間間隔為20~40nm,將其內含物與細胞質分隔開來,核膜上有許多小孔稱做核孔nuclear pore),由數十種特殊的蛋白組成特別的構造,容許一些物質自由通過。

B.2 染色質:細胞核中由DNA和蛋白質組成,DNA含有大量的基因片段,是控制生命活動的遺傳物質。

B.3 核仁nucleolus):核仁是細胞核中的顆粒狀結構,富含蛋白質和RNA,也是核糖體(ribosome)成分的合成與裝配場所,這些核糖體成份可通過核孔進入細胞質後再裝配成完整的核糖體,核糖體是蛋白質合成的場所。

染色質和核仁都沒有膜包被,存在於液體的核基質中。除核仁外,細胞核中還有許多其它核細胞器,如柯浩體(Cajal body), PML體等。

C. 細胞質(cytoplasm)、內膜系統endomembrane system)與胞器(organelles

細胞質是由細胞膜裝著的液態膠狀物質,含有維持生命現象所需要的基本物質,例如醣類、脂質、蛋白質、與蛋白質合成有關的核糖核酸,也是細胞運作的主要場所,透過細胞膜外接收的訊息、細胞內部的物質,共同調節基因的表現,影響生理活動,分為細胞質基質和胞器。內膜系統是一些由模包被的胞器或片層結構,包括內質網、高爾基體、溶體和分泌泡等。

C.1 內質網endoplasmic reticulum):部分細胞核的核膜會向細胞質延伸,形成相通的小管與囊泡,構成迷宮狀的網路,稱為內質網,部分內質網上附著著核糖體,稱為粗糙內質網,其他的部分則稱為平滑內質網。附著在粗糙內質網的核糖體所製造的蛋白質,運送到膜上或是分泌出細胞之外。平滑內質網上的酶系統,負責合成脂質和膽固醇,氧化有毒物質降低其毒性,在肝臟可調節血糖,在肌肉細胞可儲存鈣離子,協助肌肉收縮。

C.2 高爾基體Golgi Apparatus:由一些扁平的小囊和小泡相疊而成,有固定的方向,彼此之間並不相通。高爾基體是內質網合成產物和細胞分泌物的加工包裝場所。主樣負責蛋白質的修飾、分類與輸送,從粗糙內質網合成的蛋白質被包在小囊泡中首先送到高爾基體,再利用小囊泡排出細胞外

C.3 粒線體(mitochondria):

一種雙層膜的囊狀胞器,外膜平滑,內膜則朝內部形成皺摺狀的摺襞,增加生理作用的表面積,摺襞之間充滿基質,其中有許多的代謝反應進行。粒線體是細胞內物質氧化而產生能量及二氧化碳的場所,內膜面上有許多帶柄的小球,稱為內膜球體,負責細胞呼吸及ATP的合成。

 C.4 溶體lysosome

溶體是動物細胞內的單層小泡,由高爾基體斷裂而產生,內含多種水解酶,可催化蛋白質、核酸、脂類、多醣等大分子的分解、消化細胞碎渣和從外界吞入的顆粒。溶體內部含有數十種從高爾基體送來的水解酶,這些酶(酵素)能有效分解生命所需的有機物質;被細胞吞噬的物質會先形成食泡,然後跟溶體融合並消化。溶體也會對老舊、損壞的胞器和細胞質進行分解,產生的小分子可再次被細胞利用;溶體破裂後會釋放出水解酶,細胞就會被分解,細胞凋亡的程序都與溶體有關。

C.5 微體(microbody

與溶體相類似。

C.6 液胞(vacuole

液胞是植物細胞中很大一個具有單層膜胞器,包被的胞器,內部充滿水溶液,未成熟的植物細胞有許多小液胞,隨著細胞的擴大,小液胞會擴大融合成一個大的中央液胞,可佔據90%的細胞體積。液包還有鹽、醣類、可溶性蛋白、花青素anthocyanin)等,也是植物細胞代謝廢物囤積的場所。

C.7 細胞骨架(cytoskeleton

細胞質中的細胞骨架主要由微管微絲中間絲等構成,以蛋白質纖維為主要成分的立體網路結構,維持著細胞的型態及內部結構的有序性,其他作用包括協助細胞的運動、物質運輸、能量轉換、訊息傳遞。細胞分裂時,一些細胞骨架會形成紡錘絲。 

C.8 核糖體

負責合成蛋白質的胞器,可分為游離核糖體與附著核糖體,前者所製造之蛋白質專用於細胞質內部(不含胞器內部),後者則先經過內質網腔修飾,以小囊泡運輸到高爾基體做進一步的分類與修飾,完成的蛋白質運到細胞膜上或是細胞之外。

D. 細胞壁(cell wall 

細胞壁是分類在細菌、真菌、植物的生物中具有的成分,原生生物則有部分具有此構造,但是動物沒有,細胞壁由細胞質的分泌物構成,可以保護細胞減少外界傷害、維持形狀,並且避免因為水分過多而脹破植物細胞壁主要成分是纖維素(cellulose),經過有系統的編織形成網狀的外壁。胞壁中最重要的成分是由葡萄糖串聯構成的維素形成了細胞壁的基本架構。植物保護組織的細胞壁中還有木質素(lignin)、角質(cutin)、栓質(suberin)、臘質(wax)等多醣或脂類物質。 

細胞的類別 

按照演化順序及結構的複雜程度,細胞可分為兩大類:原核細胞prokaryotic cell)真核細胞eukaryotic cell)。

 () 原核細胞

原核細胞缺乏真正的細胞核,原核生物一般是單細胞的生物,主要包括細胞和藍綠菌(原稱藍綠藻)等。遺傳物質DNA分佈於核區nucleoid),沒有特別的膜包被。原核細胞的遺傳訊息量較少,內部結構較簡單,除了沒有細胞核外,也沒有以膜為基礎的胞器。原核細胞外層是雙層脂類構成的質膜,質膜內的所有細胞內容物稱為原生質protoplasm),細胞壁的主要成分是聚合醣。

() 真核細胞

除了原核生物界外,其他各界生物的細胞都是真核細胞。真核細胞具有真正的細胞核nucleus),其遺傳物質DNA包被在雙層膜的特殊結構中。

 植物細胞與動物細胞 

雖然植物細胞和動物細胞都屬於真核細胞,在細胞結構上的差別可歸納為下列幾項:

1. 植物細胞的質膜被堅固的細胞壁包圍,其主要化學成分是纖維素。動物細胞沒有細胞壁。

2. 植物細胞含有質體(Plastid),質體具有雙層膜結構,是植物細胞生產和儲存食物分子的場所。在質體中,最常見的是葉綠體。動物細胞不含有質體。

3. 大多數植物細胞都含有一個或幾個液泡,液泡中充滿了細胞液。液泡的主要作用是運轉和儲存養分、水分和代謝副產物或代謝廢物,具有倉庫或運轉站的作用。動物細胞一般沒有大的液泡。

4. 植物細胞中還有動物細胞所沒有的乙醛酸循環體(gloxysome)、原生質絲(plasmodesmus)、細胞分裂時的細胞板(cell plate)等等;而動物細胞則含有植物細胞所沒有的溶體(lysosome)、中心體(centrioles)等。

 

(後註:東找西找,東看西看,這一篇文章可還整理了真久,先就這樣了,有空再回來整理。)

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