生物的基本构造与功能课件

1、第2節細胞的構造與功能第二章生物的基本構造與功能 不同種類的細胞大小、形狀和功能雖然有很大的差異基本構造皆相同：細胞膜細胞質細胞核2-2.1真核細胞及其胞器的構造與功能細胞膜細胞是由一層細胞膜所包裹能與外界進行選擇性的交換物質，來維持內部組織運作的穩定狀態細胞膜成分磷脂、蛋白質、醣類及膽固醇細胞膜構造流體鑲嵌模型（fluid mosaic model）特點：組成分子是可以移動磷脂質的移動細胞膜上的大部分磷脂質分子，可以沿著同一平面迅速的移動內外翻轉的情形相當少見動物細胞膜磷脂排列成脂雙層結構雙層磷脂膜具有油脂的特性脂溶性分子：較易擴散通過，如酒精不帶電荷分子：分子夠小：可直接通過細胞膜，如二氧

2、化碳及氧等較大分子：不易擴散通過細胞膜，如葡萄糖等帶電荷的離子：不能直接通過脂雙層，如H及Na 等動物細胞膜選擇性膜細胞膜可選擇性地管制物質進出細胞蛋白質鑲嵌於膜的內側、外側或貫穿脂雙層細胞膜構造膜上的蛋白質種類繁多：激素的受體酵素：可以催化反應進行貫穿脂雙層的蛋白質：通道蛋白攜帶蛋白不同的通道蛋白和攜帶蛋白分別協助不同的物質通透細胞膜必須維持流體特性才有正常功能膜上的膽固醇會阻礙磷脂質的緊密聚集，有助於維持膜的流體特性細胞膜構造醣脂質：細胞膜上的醣類，連接於磷脂醣蛋白：醣類連接於蛋白質胚胎發生過程：細胞可藉由細胞膜表面的醣蛋白加以分類，以便於發育成各種組織和器官動物也可以藉由細胞膜表面的醣蛋

3、白完成辨識自我與非我，是免疫系統中對抗外來細胞的憑藉細胞膜構造生物膜細胞膜及所有胞器的膜如：細胞質的膜狀胞器（脂雙層）粒線體葉綠體胞器的定義有關真核細胞胞器的定義，不同的學者有不同的看法部分學者認為有膜包被的小構造才能稱為胞器，如粒線體等部分學者認為細胞具有特定形態與特定功能的構造，如不具膜的核糖體及中心體亦是胞器細胞質介於細胞膜與細胞核之間的所有物質組成：多種胞器膠狀基質胞器細胞內行使特殊功能的小構造包括：粒線體、葉綠體、高基氏體、內質網、溶體、液胞、微粒體、核糖體及中心粒等細胞結構和功能的相關發現1974年的諾貝爾生理醫學獎：科勞特（Albert Claude， 1899 1983）：是第

4、一位利用電子顯鏡鏡觀察細胞，首創以離心方式分離胞器，將生物學家帶入次細胞的領域細胞結構和功能的相關發現杜武（Christian de Duve， 1917）：發現溶體帕萊德（George E. Palade，1912）：證明核糖體是合成蛋白質的胞器，以及附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質，才能分泌到細胞外膠狀基質各種大、小分子溶於水中所形成，許多細胞內的化學反應在此進行細胞骨架（cytoskeleton）細胞質內佈滿網狀的蛋白質纖維細胞內的各種胞器並不是懸浮在膠狀的細胞質中細胞骨架微管：最粗微絲：最細中間絲：直徑介於兩者之間細胞骨架功能維持細胞的形狀使細胞改變形狀具有運動能力微管所形成的紡綞體

5、，在細胞分裂時，可協助染色體的分離核糖體（ribosome）在電子顯微鏡下才能見到的非膜狀構造具大小兩個次單位，兩種次單位皆由rRNA及蛋白質組成，是合成蛋白質的重要胞器核糖體游離於細胞質：所製造的蛋白質，大多會留在細胞質內行使功能，如細胞質內的酵素附著在內質網上的核糖體製造的蛋白質：加上膜的包裝成為特殊的胞器，如溶體被運輸到細胞外，如唾腺細胞分泌的澱粉附著在內質網上葉綠體及粒線體內也都具有核糖體中心體中心粒與周圍一團濃稠的細胞質所形成又被稱為微管組成中心（microtubule organizing center），是形成微管的構造，與細胞分裂及鞭毛、纖毛的形成有關植物細胞的中心體中不具中心

6、粒中心粒（centriole）中心粒由蛋白質組成的微管所構成位於細胞核附近，共兩個，彼此互相垂直每一個中心粒呈中空狀態，由九組縱向的微管組成，而每一組又都由三個微管所組成內質網（endoplasmic reticulum）由膜摺疊成的扁囊狀或細管狀構造，遍布在細胞質中，一端連接核膜，另一端則靠近細胞膜內質網非常細小，必須使用電子顯微鏡才能見到內質網粗糙型內質網：內質網上有核糖體附著平滑型內質網：沒有核糖體附著粗糙型內質網可進行蛋白質的修飾與運輸形成分泌性的蛋白質或分佈在膜上的蛋白質產生固醇類荷爾蒙的睪丸及腎上腺皮質的細胞中，可發現大量的平滑型內質網，其內含合成固醇類的酵素不同細胞的平滑型內質網

7、具不同的功能肝細胞的平滑型內質網中含許多種酵素，可以促進肝醣分解成葡萄糖，或將藥物及部分有毒的物質分解肌肉細胞中的平滑型內質網可儲存及釋放鈣離子，用以調節肌肉的收縮運動不同細胞的平滑型內質網具不同的功能高基氏體（Golgi apparatus）許多扁平的囊狀膜堆疊而成內含許多酵素，將來自內質網的脂質或蛋白質加以修飾、分類和包裝成小囊泡後，分泌至細胞外高基氏體（Golgi apparatus）分泌旺盛的細胞內常有較發達的高基氏體溶酶體（lysosome）單層膜的胞器，含由高基氏體送來的多種水解酵素，能分解蛋白質、脂質、醣類和核酸等大分子的物質溶酶體（lysosome）溶酶體與動物的胞內消化有關將

8、受損的胞器分解成小分子液胞（vacuole）在不同的生物細胞裡，有不同的大小、形狀和功能變形蟲的伸縮泡能將體內多餘的水分排除食泡可進行消化作用成熟的植物細胞有中央大液胞積存大量水分，使細胞產生膨壓，以維持細胞形狀儲存醣類 、蛋白質、色素（花青素）和代謝廢物等花青素能使花朵呈現豐富的色彩花青素植物的花青素為水溶性色素，多存於液胞內，和光合作用無關，但與花朵的色彩有關不同酸鹼度會使花青素呈現不同顏色在化學上，可利用花青素隨酸鹼度不同而變色的特點，製成酸鹼指示劑細胞內暫時不用的物質也可以儲存在液胞內如生長在乾旱地區的鳳梨、仙人掌等植物，夜晚吸收二氧化碳固定後，所產生的有機酸就暫時積存在液胞內液胞（v

9、acuole）微粒體（microbody）為單層膜的胞器不同細胞中的微粒體，名稱不同，功能也不一如肝細胞的微粒體：具有代謝含氮物質、脂質及過氧化氫（H2O2）的酵素又稱為過氧化體（peroxisome）乙醛酸循環體（glyoxysome）種子的胚乳或子葉細胞中的微粒體其內所含的酵素有助於將脂質轉化為醣類，供應幼苗早期生長發育所需粒線體（mitochondrium）雙層膜所構成的胞器在光學顯微鏡下呈粒狀或線狀，在電子顯微鏡下可看到外膜平滑、內膜向內形成許多褶膜基質：內膜內部的空隙中，有半流動的液體粒線體內褶膜（cristae）：含與呼吸作用中電子傳遞鏈有關的許多種蛋白質基質：含與呼吸作用中克氏循

10、環有關的酵素，可將葡萄糖氧化產生能量，以形成ATP粒線體代謝率高的細胞內，粒線體的數量較多，如一個肝臟細胞中約有數千個粒線體粒線體的基質中含DNA及核糖體，能自行合成小部分本身所需的蛋白質葉綠體（chloroplast）雙層膜的胞器，由囊狀膜和基質組成。囊狀膜相疊形成葉綠餅（granum），含光合色素葉綠體囊狀膜：植物將光能轉化為化學能的主要構造基質（stroma）：葉綠餅以外的物質含大量酵素，可將二氧化碳固定，並合成醣類葉綠體的基質中也含DNA及核糖體，能自行合成小部分本身所需的蛋白質細胞核真核生物的細胞核：核膜核仁染色質核質核膜為雙層膜，作為核質與細胞質間的界限細胞核核膜的外層與內質網的膜

11、相連續核孔：散布在膜上的小孔，是提供細胞核及細胞質間的溝通管道核仁：由核糖核酸（rRNA）及蛋白質組成，是形成核糖體單位的中心細胞核染色質組成：去氧核糖核酸（DNA）及蛋白質具細胞生命的遺傳訊息當細胞進行分裂時，細長的染色質會捲成粗短的染色體核質填充於染色質及核仁之間的濃稠物質含豐富的蛋白質及離子有些蛋白質是參與細胞核內代謝作用的重要酵素細胞壁植物細胞在細胞膜外還有細胞壁為細胞的分泌物主要成分：纖維素功能：保護細胞，維持細胞形狀細胞壁初生細胞壁次生細胞壁初生細胞壁（primary cell wall）剛分裂完成的細胞，會分泌一些物質，形成較薄、纖維素含量較少，但較具彈性初生細胞壁可以隨細胞的生長而增長次生細胞壁（secondary cell wall）當細胞接近成熟並停止生長後，會分泌木質素及纖維素含量較多的成分，強化其細胞壁位於細胞膜與