A-level 生物學/細胞
細胞器是細胞的一部分。每個細胞器都有其特定的功能。
描述
- 最大的細胞器
- 被核膜包圍，核膜包含核孔（孔洞）
- 包含染色質和核仁
功能
- 儲存遺傳物質
- 控制細胞活動
- 核孔允許物質在細胞核和細胞質之間移動
- 核仁產生核糖體（見下文）
描述
- 卵形
- 它們具有雙層膜 - 內膜摺疊形成稱為嵴的結構
- 內部是基質，含有酶
功能
- 它們是有氧呼吸的場所
- 產生ATP（三磷酸腺苷）形式的能量，作為細胞活動能量來源
- 嵴提供更大的表面積，因此可以容納更多的酶
描述
- 光面內質網是包封著充滿液體的空間的膜系統
- 粗麵內質網類似，但覆蓋著核糖體
功能
- 光面內質網合成和加工脂類和碳水化合物
- 粗麵內質網摺疊和加工在核糖體中合成的蛋白質，並將蛋白質轉運到細胞周圍。
描述
- 一群充滿液體的扁平囊
功能
- 加工和包裝新的脂類和蛋白質
- 完成後，它會形成囊泡，將分子轉運到細胞邊緣以排出
- 製造溶酶體，並修飾細胞的化學成分
- 參與細胞分泌
描述
- 非常小
- 或者漂浮在細胞質中，或者附著在粗麵內質網上
功能
- 蛋白質合成的場所
描述
- 圓形
- 沒有明顯的內部結構
功能
- 包含消化酶，可用於消化入侵細胞或分解磨損的細胞器（自溶）
描述
- 它們是質膜（細胞膜）的褶皺
- 存在於參與吸收的細胞中
- 典型地存在於小腸絨毛上
功能
- 增加質膜的表面積
- 存在於動物細胞表面，主要由脂類和蛋白質組成。它控制物質進出細胞的移動。
- 內膜摺疊形成基粒的堆疊
- 葉綠素分子以類囊體的形式存在於基粒中。光依賴反應發生在它的膜中。光獨立反應發生在它的基質中。
功能
- 葉綠素捕獲用於光合作用的光子
請參考下表以瞭解植物細胞和動物細胞之間的差異。
| 典型動物細胞 | 典型植物細胞 | |
|---|---|---|
| 細胞器 |
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| 額外結構 |
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真核細胞很複雜，包括所有動物細胞和植物細胞。原核細胞更小更簡單，如細菌。
下表是對原核細胞和真核細胞的比較
| 原核生物 | 真核生物 | |
|---|---|---|
| 典型生物 | 細菌 | 真菌、植物、動物 |
| 典型尺寸 | ~ 1-10 µm | ~ 10-100 µm（除尾巴外，精子細胞更小） |
| 細胞核型別 | 無 | 具有雙層膜的細胞核 |
| 遺傳物質 | 環狀 DNA，質粒 | 染色體 |
| 核糖體 | 較小（18 nm） | 較大（22 nm） |
| 細胞質結構 | 很少結構 | 由內膜系統和細胞骨架高度結構化 |
| 線粒體 | 無 | 一個到幾千個（儘管有些沒有線粒體） |
| 葉綠體 | 無 | 存在於藻類和植物中 |
| 組織 | 通常是單細胞生物 | 單細胞生物、群體、具有特化細胞的複雜多細胞生物 |
| 細胞分裂 | 二元分裂（簡單分裂） | 有絲分裂 減數分裂 |
- 基本的生物學測量單位是微米（µm）。
- 1000 µm = 1mm。
真實尺寸 = 影像尺寸 ÷ 放大倍數。
放大倍數 = 影像尺寸 ÷ 真實尺寸。
- 用毫米測量影像的尺寸。
- 乘以 1000 轉換為微米。
例如：一張顯微照片顯示線粒體放大 2500 倍，尺寸為 210 毫米。它在現實生活中的尺寸是多少？
210mm x 1000 = 210,000 µm
210,000 µm ÷ 2500 = 84 µm
例如：一個物體在現實生活中是 130 µm，在影像中是 52 毫米。放大倍數是多少？
52mm x 1000 = 52,000 µm
52,000 µm ÷ 130 µm = 400x
光學顯微鏡
- 光線穿過標本和 2 個透鏡
- 物鏡提供影像的初始放大倍數
- 目鏡放大和聚焦影像
電子顯微鏡
- 透射電子顯微鏡 (T.E.M.) 將一束電子穿過標本，在熒光屏上產生影像。
- 掃描電子顯微鏡 (S.E.M.) 將一束電子掃描標本。
- 電磁體聚焦影像。
- 電子從柱頂部的鎢絲產生。
- 柱體是一個真空環境。因此，無法使用活體標本。
- 為顯微鏡準備標本的過程可能很劇烈，並且可能產生偽影。偽影是指你在顯微鏡下看到的，但在現實生活中並不存在的東西。這可能是由於空氣泡之類的因素造成的。
- 放大倍數是指影像比實際標本大多少倍。
- 解析度是指顯微鏡區分兩個彼此靠近的不同點的能力。如果顯微鏡無法區分兩個物體，那麼提高放大倍數將無濟於事。
以下表格比較了不同型別的顯微鏡。
| 屬性 | 光學 | S.E.M. | T.E.M. |
|---|---|---|---|
| 解析度 | 低 | 中 | 高 |
| 焦深 | 低 | 高 | 中 |
| 視野 | 好 | 好 | 有限 |
| 標本準備的難易程度 | 容易 | 需要相當的技能 | 需要熟練的技能 |
| 標本準備速度 | 快速 | 相當快 | 緩慢 |
| 相對成本 | 便宜 | 昂貴 | 昂貴 |
| 活體標本 | 是 | 否 | 否 |
- 細胞分級分離將細胞分解並分離其細胞器。
- 這會破壞細胞。
- 通常透過振動細胞或在攪拌機中研磨來完成。
- 均質器也可以用來完成這項工作。它粗略地將細胞擊碎，導致細胞壁和/或細胞膜破裂。
- 它是在冷的等滲緩衝液中進行的
- 冷的是為了減緩和停止細胞器活動，特別是溶酶體中的水解酶
- 等滲的是為了防止水透過滲透作用進出細胞器
- 緩衝液是為了防止 pH 值發生變化。
- 用紗布過濾溶液，去除碎片，例如大塊細胞碎片或組織碎片。
- 在低速離心機中旋轉溶液。
- 最重的細胞器（細胞核、葉綠體）沉到底部。
- 其餘的細胞器懸浮在沉澱物上方的液體中。這是上清液。
- 將上清液倒出，倒入另一個試管中，並在更高的速度下再次旋轉。
- 這一次，線粒體和溶酶體等細胞器沉到底部。
- 再次將上清液倒出，倒入另一個試管中，並在更高的速度下再次旋轉。
- 最後，最輕的細胞器保留下來。
細胞膜位於動物細胞邊緣，包圍著細胞質和其他細胞器。它們由磷脂雙分子層組成，該雙分子層由兩層磷脂組成，親水頭部在外層，疏水尾部在內層。脂溶性分子可以直接穿過雙分子層擴散，水也可以透過滲透作用穿過。磷脂雙分子層包含內在蛋白和外在蛋白。內在蛋白穿過整個雙分子層，而外在蛋白只穿過外層磷脂層。外在蛋白用於識別細胞，通常附著有糖蛋白以進行識別。內在蛋白用於允許分子透過。蛋白質允許分子透過的設計方式包括：蛋白質泵、蛋白質通道、門控蛋白質通道。
霍亂是一種由細菌引起的疾病，常見於受汙染的水中。一旦被攝入，細菌就會位於腸道內皮中並與 Na+（鈉）離子形成協同轉運體。這降低了腸道的含水量，意味著水會沿著濃度梯度移動。患者會持續脫水，並有溼潤、稀便。這些影響可以用口服補液療法和抗生素來對抗。