什么物質(zhì)在細(xì)胞中央形成因此也被稱為什么？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：生物體的生命活動(dòng)主要是以細(xì)胞為基本單位進(jìn)行的。細(xì)胞表面有細(xì)胞膜，它使每個(gè)細(xì)胞與周?chē)h(huán)境隔離開(kāi)，維持著相對(duì)穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境，并且具有保護(hù)細(xì)胞的作用。同時(shí)，細(xì)胞與周?chē)h(huán)境不斷地交換與運(yùn)輸物質(zhì)，主要依靠細(xì)胞膜進(jìn)行。此外，活細(xì)胞中的各種代謝活動(dòng)，都與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能有密切關(guān)系。 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu) 研究細(xì)胞膜的化學(xué)組成，大都用動(dòng)物細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)髓質(zhì)等作為研究材料。通過(guò)對(duì)這些細(xì)胞膜的化學(xué)分析知道，細(xì)胞膜主要是一層由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成的膜。在不同的細(xì)胞膜中，磷脂和蛋白質(zhì)的比例不同。 觀察細(xì)胞膜，只有在電子顯微鏡下才能真正看到一層厚約80×10-10m的膜。細(xì)胞膜具有三個(gè)層次，內(nèi)層和外層，以及中間層。具體來(lái)說(shuō)，在膜的中間是磷脂雙分子層(如圖)，實(shí)際上包括兩層磷脂分子，這是細(xì)胞膜的基本支架，由它支持著許多蛋白質(zhì)分子。有些蛋白質(zhì)分子排布在磷脂雙分子層的外側(cè)，鑲嵌在膜的表層，另一類(lèi)蛋白質(zhì)分子，有的嵌插在磷脂雙分子層中，有的甚至貫穿在整個(gè)磷脂雙分子層中。分布在磷脂雙分子層表層的蛋白質(zhì)分子，與嵌插、貫穿在內(nèi)的蛋白質(zhì)分子，是不均勻、不對(duì)稱的。 構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都是可以流動(dòng)的，而不是靜止的。細(xì)胞膜的這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)于它完成各種生理功能是非常重要的。 在細(xì)胞膜的外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與多糖結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。它在細(xì)胞生命活動(dòng)中具有重要的功能。例如，消化道和呼吸道等表皮細(xì)胞表面的糖蛋白有保護(hù)和潤(rùn)滑作用，而尤其是糖被對(duì)于細(xì)胞表面的識(shí)別有密切關(guān)系。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物細(xì)胞表面糖蛋白的識(shí)別作用，好比是細(xì)胞與細(xì)胞之間，或者細(xì)胞與其他大分子之間，互相聯(lián)絡(luò)用的文字或語(yǔ)言。 以前認(rèn)為細(xì)胞的表面僅僅有一層細(xì)胞膜而已，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜是一個(gè)復(fù)合的結(jié)構(gòu)體系，并且也是一個(gè)多功能體系。據(jù)目前的研究知道，細(xì)胞表面主要包括：細(xì)胞膜、糖被和膜下溶膠層，以及細(xì)胞表面的一些特化結(jié)構(gòu)，細(xì)胞之間的各種聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。關(guān)于細(xì)胞表面的研究，還需進(jìn)一步探討。 細(xì)胞膜的主要功能 細(xì)胞膜有多方面的重要功能，它與細(xì)胞的物質(zhì)交換、細(xì)胞識(shí)別、分泌、排泄、免疫等都有密切的關(guān)系。 活細(xì)胞不停地進(jìn)行新陳代謝作用，它必須不斷地與周?chē)h(huán)境交換物質(zhì)，物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞。離子和小分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞主要通過(guò)自由擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)确绞?，而大分子和顆粒性物質(zhì)主要通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。 自由擴(kuò)散 這種方式是被選擇吸收的物質(zhì)，從濃度高的一側(cè)通過(guò)細(xì)胞膜向濃度低的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)，例如O2、CO2、甘油、乙醇、苯等物質(zhì)，可以從濃度高的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到濃度低的一側(cè)。這種物質(zhì)出入細(xì)胞的方式叫做自由擴(kuò)散。自由擴(kuò)散不需要消耗細(xì)胞內(nèi)新陳代謝所釋放的能量，是一種簡(jiǎn)單的運(yùn)輸方式。這種方式與主動(dòng)運(yùn)輸相比，叫做被動(dòng)運(yùn)輸。 主動(dòng)運(yùn)輸 主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是被選擇吸收的物質(zhì)是從濃度低的一側(cè)，通過(guò)細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)綕舛雀叩囊粋?cè)，必須有載體蛋白質(zhì)的協(xié)助，需要消耗細(xì)胞內(nèi)新陳代謝所釋放的能量(如圖)。例如，輪藻(如圖)細(xì)胞中K+的含量比它所生存的水環(huán)境中的K+多63倍。人的紅細(xì)胞中K+的濃度比血漿中K+的濃度要高出30倍，而紅細(xì)胞中Na+的濃度卻比血漿中Na+的濃度低6倍。可見(jiàn)，輪藻細(xì)胞和人的紅細(xì)胞具有不斷地積累K+和運(yùn)出Na+的能力，以致不會(huì)使細(xì)胞膜內(nèi)外的K+和Na+的濃度達(dá)到平衡。因?yàn)檫@種物質(zhì)出入細(xì)胞的方式，一般是物質(zhì)從濃度低的一側(cè)運(yùn)輸?shù)綕舛雀叩囊粋?cè)，所以，需要消耗細(xì)胞內(nèi)新陳代謝所釋放的能量。 主動(dòng)運(yùn)輸這種物質(zhì)出入細(xì)胞的方式，能夠保證活細(xì)胞按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)地選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出新陳代謝產(chǎn)生的廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)?？梢?jiàn)，主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于活細(xì)胞完成各項(xiàng)生命活動(dòng)有重要作用。 上面講述的物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜出入細(xì)胞的兩種方式，可以說(shuō)明細(xì)胞膜是一種選擇透過(guò)性膜。這種膜可以讓水分子自由通過(guò)，細(xì)胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過(guò)，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過(guò)。 細(xì)胞的內(nèi)吞作用和外排作用 大分子和顆粒性物質(zhì)主要通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。這些物質(zhì)由于與細(xì)胞膜上的某些蛋白質(zhì)有特異的親和力而附著在膜上，然后這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷，形成小囊，這些物質(zhì)就被包圍在內(nèi)。接著，小囊從細(xì)胞膜上分離下來(lái)而形成小泡，并且進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫做內(nèi)吞作用。 與內(nèi)吞作用相反，有些物質(zhì)在細(xì)胞膜內(nèi)被一層膜所包圍，形成小泡，小泡逐漸移到細(xì)胞表面，小泡膜與細(xì)胞膜融合在一起，并且向細(xì)胞外張開(kāi)，使內(nèi)含物質(zhì)排出細(xì)胞之外，這種現(xiàn)象叫做外排作用。細(xì)胞通過(guò)外排作用向外分泌物質(zhì)。 植物細(xì)胞在細(xì)胞膜的外面還有一層細(xì)胞壁，它的化學(xué)成分主要是纖維素和果膠。細(xì)胞壁對(duì)于植物細(xì)胞有支持和保護(hù)作用。 細(xì)胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 在細(xì)胞膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的全部原生質(zhì)，叫做細(xì)胞質(zhì)。用光學(xué)顯微鏡觀察活細(xì)胞，可以看到細(xì)胞質(zhì)是均勻透明的膠狀物質(zhì)?；罴?xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)處于不斷流動(dòng)的狀態(tài)。細(xì)胞質(zhì)主要包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，含有水、無(wú)機(jī)鹽離子、脂類(lèi)、糖類(lèi)、氨基酸和核苷酸等，還有很多種酶。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是活細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)所，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)為新陳代謝的進(jìn)行，提供所需要的物質(zhì)和一定的環(huán)境條件。例如，提供ATP、核苷酸、氨基酸等。 在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，懸浮著多種細(xì)胞器，主要有線粒體和葉綠體，此外還有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、中心體和液泡等。 細(xì)胞器 每一種細(xì)胞器都有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，完成各自專(zhuān)有的功能。 線粒體 線粒體普遍存在于植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞中，它是活細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所?，F(xiàn)在知道，細(xì)胞生命活動(dòng)所必需的能量，大約95％來(lái)自線粒體。因此，有人把線粒體叫做細(xì)胞內(nèi)供應(yīng)能量的“動(dòng)力工廠”。 在光學(xué)顯微鏡下觀察，線粒體大多數(shù)呈橢球形(如圖)。在電子顯微鏡下觀察，線粒體是由內(nèi)外兩層膜構(gòu)成的。外膜使線粒體與周?chē)募?xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開(kāi)。內(nèi)膜的某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊，形成嵴。嵴的周?chē)錆M液態(tài)的基質(zhì)。在內(nèi)膜和基質(zhì)中，有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。 線粒體一般是均勻地分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，但是它在活細(xì)胞中能自由地移動(dòng)，往往在細(xì)胞內(nèi)新陳代謝旺盛的部位比較集中。例如，線粒體在小鼠受精卵的分裂面的附近比較集中。 葉綠體 葉綠體是綠色植物葉肉細(xì)胞中，進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器。因此，有人把它比喻為“養(yǎng)料制造工廠”和“能量轉(zhuǎn)換站”。 在光學(xué)顯微鏡下觀察高等植物的葉綠體，可以看到它一般呈扁平的橢球形或球形(如圖)。在電子顯微鏡下，可以看到葉綠體的外面有雙層膜，使葉綠體內(nèi)部與外界隔開(kāi)。葉綠體的內(nèi)部含有幾個(gè)到幾十個(gè)基粒。在葉綠體的內(nèi)膜上、基粒上和基質(zhì)中，含有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 絕大多數(shù)植物和動(dòng)物的細(xì)胞內(nèi)都有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有兩種：一種是表面光滑的；另一種是上面附著許多小顆粒狀的核糖體的。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由膜結(jié)構(gòu)連接而成的網(wǎng)狀物，廣泛地分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增大了細(xì)胞內(nèi)的膜面積，膜上附著很多種酶，為細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行提供了有利條件。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和糖類(lèi)的合成有關(guān)，也是蛋白質(zhì)等的運(yùn)輸通道。有人比喻說(shuō)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是有機(jī)物合成的“車(chē)間”。 核糖體 核糖體是橢圓形的粒狀小體，有些附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，有些游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。核糖體是細(xì)胞內(nèi)將氨基酸合成為蛋白質(zhì)的場(chǎng)所，因此，有人把它比喻成蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)器”。 高爾基體 高爾基體普遍存在于植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞中。大多位于細(xì)胞核附近的細(xì)胞質(zhì)中(如圖)。一般認(rèn)為，動(dòng)物細(xì)胞中的高爾基體與細(xì)胞分泌物的形成有關(guān)，還與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)的濃縮和運(yùn)輸有關(guān)，有人把它比喻成蛋白質(zhì)的“加工廠”。植物細(xì)胞分裂時(shí)，高爾基體與細(xì)胞壁的形成有關(guān)。 中心體 動(dòng)物細(xì)胞和低等植物的細(xì)胞中有中心體，通常位于細(xì)胞核附近。每個(gè)中心體由兩個(gè)互相垂直排列的中心粒及其周?chē)镔|(zhì)組成。動(dòng)物細(xì)胞的中心體與有絲分裂有關(guān)。 液泡 液泡是植物細(xì)胞質(zhì)中的泡狀結(jié)構(gòu)(如圖)。成熟的植物細(xì)胞中的液泡很大，可占據(jù)整個(gè)細(xì)胞體積的90％。 液泡的表面有液泡膜。液泡內(nèi)有細(xì)胞液，其中含有有機(jī)酸、生物堿、糖類(lèi)、無(wú)機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，可以達(dá)到很高的濃度。因此，它對(duì)細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境起著調(diào)節(jié)作用，可以使細(xì)胞保持一定的滲透壓，保持膨脹的狀態(tài)。 溶酶體溶酶體是具有單層膜的囊狀結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器。幾乎各種動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)都有溶酶體，在植物細(xì)胞內(nèi)有類(lèi)似溶酶體的細(xì)胞器——圓球體和糊粉粒。在不同的細(xì)胞內(nèi)，溶酶體的數(shù)量和形態(tài)有很大的差別。 溶酶體內(nèi)含有很多種水解酶類(lèi)，能夠分解很多種物質(zhì)，因此有人比喻說(shuō)溶酶體是細(xì)胞內(nèi)的“酶?jìng)}庫(kù)”、“消化系統(tǒng)”。事實(shí)證明，溶酶體對(duì)于種子的萌發(fā)、卵細(xì)胞的受精等多種生理過(guò)程都起著積極作用。 由上述內(nèi)容可以知道，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是活細(xì)胞新陳代謝的主要場(chǎng)所。在活細(xì)胞完成各種生命活動(dòng)的過(guò)程中，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器是相互協(xié)調(diào)的，各種細(xì)胞器之間也是密切聯(lián)系的。 細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能 真核細(xì)胞絕大多數(shù)都有細(xì)胞核。每個(gè)真核細(xì)胞通常只有一個(gè)細(xì)胞核，而有的細(xì)胞有2個(gè)以上的細(xì)胞核。但是，有極少數(shù)種類(lèi)的細(xì)胞，卻沒(méi)有細(xì)胞核，如哺乳動(dòng)物的成熟的紅細(xì)胞。 細(xì)胞核的形狀，最常見(jiàn)的是圓形、卵形的。細(xì)胞核的直徑在 7μm左右。 細(xì)胞核的結(jié)構(gòu) 用電子顯微鏡觀察經(jīng)過(guò)固定、染色的有絲分裂間期的真核細(xì)胞，可以看到細(xì)胞核的主要結(jié)構(gòu)有核膜、核仁和染色質(zhì)等。 核膜 核膜包圍在細(xì)胞核的外面，由內(nèi)外兩層膜構(gòu)成，把細(xì)胞質(zhì)與核內(nèi)的物質(zhì)分開(kāi)。在核膜上有許多小孔，叫做核孔。核孔是細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間進(jìn)行物質(zhì)交換的孔道。大分子物質(zhì)可以自由通過(guò)核孔而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，如細(xì)胞核內(nèi)的信使RNA。 離子和比較小的分子，可以通透核膜，如氨基酸和葡萄糖。在核膜上有大量的多種的酶，這有利于各種化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。 核仁 在大多數(shù)真核細(xì)胞間期細(xì)胞核內(nèi)，核仁是最顯著的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗恼酃庑暂^強(qiáng)，與細(xì)胞的其他結(jié)構(gòu)很容易區(qū)分。核仁通常是勻質(zhì)的球形小體。在細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中，核仁周期性地消失和重建。 染色質(zhì) 染色質(zhì)這個(gè)名詞最早在 1882年提出，主要是指細(xì)胞核內(nèi)容易被洋紅或蘇木精等堿性染料染成深色的物質(zhì)，因此叫做染色質(zhì)。染色質(zhì)主要由DNA和蛋白質(zhì)組成。 在分裂間期細(xì)胞核中，染色質(zhì)呈細(xì)長(zhǎng)的絲狀，并且交織成網(wǎng)狀，這是細(xì)胞間期遺傳物質(zhì)存在的特定形態(tài)。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入分裂期時(shí)，每條染色質(zhì)細(xì)絲就高度螺旋化，縮短變粗，成為一條圓柱狀或桿狀的染色體，這是細(xì)胞分裂期遺傳物質(zhì)存在的特定形態(tài)。因此，染色質(zhì)和染色體是同一種物質(zhì)在不同時(shí)期細(xì)胞中的兩種形態(tài)。 細(xì)胞核的主要功能 細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所，是細(xì)胞遺傳性和細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心，因此，它是細(xì)胞結(jié)構(gòu)中最重要的部分。 大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：凡是無(wú)核的細(xì)胞，既不能生長(zhǎng)也不能分裂，如成熟的紅細(xì)胞。人工去核的細(xì)胞，一般不能存活多久。例如變形蟲(chóng)去除細(xì)胞核以后，新陳代謝減弱，運(yùn)動(dòng)停止，當(dāng)重新移入細(xì)胞核后，又能夠恢復(fù)生命活動(dòng)。由此可見(jiàn)，細(xì)胞核在細(xì)胞生命活動(dòng)中起著決定性的重要作用。