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基礎生物第一章第二節 細胞的構造 內容大綱 生物學的尺度細胞發現史真核細胞的構造與功能細胞的分類與比較 一 生物學的尺度 生物體的大小 地球上的生物形形色色有高達百米的紅杉也有長達25米 m 的藍鯨至於最小的細菌直徑還不到1微米 m 想看我嗎 細胞的大小 細胞大小約為1 100 m 肉眼只可以看見100 m以上的物體 因此絕大多數的細胞肉眼無法看見肉眼只可以看見如鳥類 青蛙及魚類的卵細胞 物體大小可視範圍 二 細胞發現史 都是虎克惹的禍 虎克生平 1635年 生於英國懷特島中學期間 做出第一部風速計 水銀溫度計1653年 進入牛津大學 當工友1655年 旁聽 化學之父 波以耳的授課 後來他成為波以耳的助教 不久後他做了第一部真空抽氣機 為波以耳證實 波以耳定律 也因此進入皇家科學會 1665年 發明複式顯微鏡 於是 凡事總有第一次 細胞的發現 透過顯微鏡觀察 虎克記錄許多小生物和其他物體 並將紀錄集結成書 出版微物圖誌 Micrographia 我在這裡 這些都是他畫的 人不是他殺的 別怪虎克 他的觀察是純興趣 將軟木栓的小格子命名為 cell 即我們所稱的 細胞 也是因為這些小室猶如修道院中修士居住的小房間 可是 故事還得繼續呢 續集高潮迭起 1674年 雷文霍克 AntonievanLeeuwenhoek 以自製的鏡片發現微生物 他也是歷史上可找到的第一個發現細菌的業餘科學家 1809年 法國博物學家拉馬克 Jean BaptistedeLamarck 1744 1829 提出 所有生物體都由細胞所組成 細胞裡面都含有些會流動的 液體 1824年 法國植物學家杜托息 HenriDutrochet 1776 1847 提出 細胞確實是生物體的基本構造 1831年 英國科學家布朗觀察到植物細胞內有一球狀的構造 布朗將此構造稱為 核 1839年 捷克科學家普金耶 JohannesE Purkinje 1787 1869 發現並描述了神經細胞 並首先用 原生質 這一名詞描述細胞物質 現代細胞學說 1839年許旺 許來登共同發表細胞學說 其內容為 所有生物體均由一個或一個以上的細胞組成 細胞是所有生物體的構造及功能單位 此為細胞學說最早的雛形 1855年生理學家菲可 RudolfVirchow 1821 1902 進一步提出 所有的細胞均來自既存的細胞 allcellsfromcells 以上三位科學家的論述 成為 現代細胞學說 的主要內容 所以 啥是現代細胞學說的主要內容 三 真核細胞的構造與功能 真核細胞的構造與功能 大小 形狀和功能雖然有很大的差異 卻皆有相同的基本構造 細胞膜 plasmamembrane 細胞門戶 控制物質進出 細胞辨識細胞質 cytoplasm 膠狀物質 胞質液 中含有多種胞器 進行細胞代謝細胞核 nucleus 含遺傳物質 控制細胞生理的調控 A 細胞膜 組成與結構 細胞膜是由磷脂 蛋白質及少量的醣類組成脂雙層結構 磷脂質 醣類 膽固醇 蛋白質 聽過流體鑲嵌模型嗎 脂雙層膜的成分功能與分佈 成分功能 磷脂質 構成生物膜本體蛋白質 鑲嵌於膜的內側 外側或貫穿脂雙層 可能是運輸或通道蛋白或其他功能醣類 附著於磷脂或蛋白質上 含量很少 可作為生物體內辨別自體細胞或外來細胞的依據之一 膽固醇 分佈於動物細胞膜 有助於維持膜適當的流體性 分佈 細胞膜 核膜 胞器膜 B 細胞質 胞質液 cytosol 膠狀物質 溶解有許多大 小不同的分子 為代謝反應進行的場所胞器 organelle 細胞質中具有特殊功能的小構造 包括有膜的粒線體 葉綠體 內質網及高基氏體和無膜的核糖體 中心體等 雙層膜胞器 粒線體 mitochondrion 的構造 光學顯微鏡觀察時 呈粒狀或線狀雙層膜構造 粒線體的功能 細胞內執行呼吸作用的場所ATP的製造中心 粒線體發達的細胞 代謝旺盛的細胞 其粒線體的數量較多例如 心肌細胞及萌芽的種子等 葉綠體 chloroplast 的構造 雙層膜構造由類囊體和基質所組成葉綠餅 是由許多類囊體相疊形成基質 為葉綠餅以外的膠狀物質 葉綠體的功能 葉綠體的主要功能為進行光合作用 在二氧化碳固定的過程中 將太陽能儲存在葡萄糖或其他大分子動物細胞則不具葉綠體 單層膜胞器 內質網 endoplasmicreticulum 構造 是由單層膜形成的扁平囊狀或管狀的構造分布 遍布在細胞液中功能 具有協助細胞內物質運輸的功能 內質網的類型與功能 粗糙內質網 內質網上有核糖體附著 為具有修飾蛋白質的功能平滑內質網 內質網上沒有核糖體附著 含有與脂質合成有關的酵素 能合成脂質 如 磷脂等 以擴增細胞膜 高基氏體 Golgiapparatus 構造 由許多單層膜的扁囊組成 周圍常有小囊泡功能 內含許多酵素 與分泌物的形成有關發達的細胞 分泌旺盛的腺體細胞 溶體 lysosome 構造 單層膜的胞器功能 含有多種水解酵素 能分解蛋白質 脂質及醣類等大分子 例如 白血球的分解細菌及老化胞器的分解皆須溶體參與 液泡 vacuole 構造 為單層膜的胞器特色 在不同的生物細胞內 有不同的大小 形狀和功能重要性 一般成熟植物細胞內具有大型的液泡 液泡可貯存水分 醣類 蛋白質及廢物等 並有維持細胞形狀的功能 動物細胞內的液泡 原生動物 如 草履蟲及變形蟲等 其細胞內具有食泡及伸縮泡 兩者皆屬於液泡 食泡中可進行食物的消化伸縮泡可將細胞中多餘的水分排出細胞外 充滿果汁的細胞 柑橘類的果實特稱為柑果 其汁囊由許多細胞構成部分細胞的液泡中貯存了大量的水分 糖 有機酸和色素等 無膜胞器 核糖體 ribosome 形狀 不具膜 呈顆粒狀分布 附著於內質網上或游離於細胞質中功能 合成蛋白質的場所註 粒線體及葉綠體內亦具有核糖體 能合成少部分本身所需的蛋白質 內共生演化假說 中心體 centrosome 構造 不具膜功能 與細胞分裂有關特色 動物細胞在中心體內含有兩個中心粒植物細胞的中心體則不含中心粒 從DNA到蛋白質 同場加映 中心法則 centraldogma 克里克1958年提出遺傳資訊傳遞方向的法則 從DNA傳至RNA 再傳至多肽鍵 蛋白質 DNA和同RNA之間遺傳資訊的傳遞是雙向的 而遺傳資訊只是單向地從核酸流向蛋白質 圖片轉載自 胞器的角色 蛋白質的製造 運輸與修飾 C 細胞核 構造 具有核膜 核仁和染色質生物根據核膜的有無 分成 原核生物 prokaryote 無核膜真核生物 eukaryote 有核膜 細胞核內各部的功能 核膜 由雙層膜構成 具有核孔可供某些物質進出核仁 球狀 具有儲存RNA及參與合成核糖體的功能 染色質 由DNA及蛋白質組成 細胞分裂時會緊縮變粗成染色體 每一種生物的細胞內各有其一定的染色體數目例如 水稻有12對果蠅有4對狗有78對人類有23對 染色質的特性 細胞核的重要性 細胞核內的染色質含有遺傳物質 能調控細胞的生理活動亦能將細胞的特性傳給下一代 番外篇 細胞壁 分布 植物細胞和藻類細胞在細胞膜外的一層保護構造功能 具有保護及維持細胞形狀主要成分 纖維素真菌的細胞壁成分 主要為幾丁質細菌的細胞壁成分 肽聚醣 細胞