科學：小學教師指南/細胞
細胞的大小範圍從最大的，大約相當於句末的句號大小，到最小的，小到只有在非常強大的顯微鏡下才能看到。細胞內部有稱為細胞器的微小器官。細胞器是一個大詞，意思是小的器官。這些細胞器負責滿足細胞的需求。它們的工作是運進食物供應、排除廢物、保護細胞、修復細胞，以及幫助細胞生長和繁殖。
為什麼細胞如此之小？
這與物理限制有關。細胞之所以很小，是為了最大限度地提高其表面積與體積的比率。較小的細胞具有較高的比率，這允許更多分子和離子穿過細胞膜。隨著細胞變大，表面積與體積的比率會降低。
為什麼重要？
細胞的大小很重要，因為細胞的邊緣越多，細胞就越容易移動。
以下影片展示了細胞內部生命中發生的一小部分。它開始於一條小血管內部，白細胞沿著邊緣爬行，而紅細胞則呼嘯而過。我們放大並看到白細胞膜上的蛋白質與血管內壁細胞膜上的蛋白質相互作用。這種相互作用觸發了白細胞內部的一系列反應，因此我們進入細胞內部，看到了它的細胞骨架和細胞器，並且我們觀察到信使 RNA 被翻譯成新的蛋白質，這些蛋白質被高爾基體包裝併發送到細胞膜。最終結果是白細胞改變形狀並擠過血管內壁的上皮細胞——它正在離開血管去對抗感染。
什麼是植物細胞？
返回頂部 植物細胞是真核細胞，即植物細胞中的 DNA 包含在細胞核內。植物細胞最重要的區別結構是細胞膜外存在細胞壁。它構成細胞的外層。細胞壁主要由纖維素組成，其主要功能是提供支撐和剛性。植物細胞還包含許多膜結合的細胞結構。這些細胞器執行細胞生存和正常執行所需的特定功能。有各種各樣的操作，例如產生激素、酶和所有細胞的代謝活動。
植物細胞圖 植物細胞的獨特特徵 植物細胞的獨特特徵如下
- 植物細胞包含細胞壁、質體和大型液泡等細胞結構。
- 細胞壁為植物細胞提供剛性和結構支撐，以及細胞間相互作用。
- 質體有助於儲存植物產品。
- 葉綠體有助於進行光合作用，為植物生產食物。
- 液泡是充滿水的、膜結合的細胞器，儲存有用的物質。
- 植物具有特化的細胞，以執行某些功能，以確保植物的生存。有些細胞製造和儲存有機分子，而另一些細胞則將營養物質輸送到整個植物。
- 一些特化的植物細胞包括：薄壁組織細胞、厚壁組織細胞、厚壁組織細胞、輸水細胞和輸導食物細胞。
- 植物細胞的組成部分 - 植物細胞構成膜結合的細胞核和許多細胞結構。這些細胞器執行細胞正常執行和生存所需的特定功能。植物細胞的細胞器被細胞壁和細胞膜包圍。細胞的組成部分懸浮在細胞質或胞質溶膠中。
植物細胞的組成部分如下
- 細胞壁是植物細胞最外層的堅硬外殼。它是植物細胞的顯著特徵。
- 細胞膜或質膜是細胞壁內部細胞的外層。
- 胞質溶膠或細胞質是細胞膜內部的凝膠狀基質，構成所有其他細胞器。
- 細胞核是細胞的控制中心。它是一種膜結合結構，包含細胞的遺傳物質——DNA。
- 葉綠體是一種含有綠色色素葉綠素的質體。它捕獲光能，並透過光合作用將其轉化為化學能。
- 線粒體進行細胞呼吸，為細胞提供能量。
- 液泡是細胞的臨時儲存中心。
- 高爾基體是蛋白質分類和包裝的場所。
- 核糖體是組裝蛋白質的結構。
- 內質網是運輸物質的膜覆蓋的細胞器。
動物細胞定義 動物細胞是真核細胞。動物細胞具有稱為質膜的外邊界。細胞核和細胞器被膜包圍。動物細胞中的遺傳物質 (DNA) 位於細胞核內，細胞核被雙層膜包圍。細胞器具有廣泛的功能，例如產生激素和酶，為細胞提供能量。
動物細胞的組成部分是中心體、纖毛和鞭毛、內質網、高爾基體、溶酶體、微絲、微管、線粒體、細胞核、過氧化物酶體、質膜和核糖體。動物細胞的組成部分 返回頂部 動物細胞含有膜結合的細胞核，它還包含其他膜結合的細胞器。這些細胞器執行細胞正常執行所需的特定功能。動物細胞缺少細胞壁、大型液泡和質體。由於缺少細胞壁，動物細胞的形狀和大小大多不規則。動物細胞的組成部分是中心體、纖毛和鞭毛以及溶酶體等結構。
動物細胞的組成部分如下
細胞膜 - 形成細胞的外層，是半透膜。
細胞質 - 是一種凝膠狀基質，所有其他細胞器都懸浮在細胞內。
細胞核 - 包含遺傳物質 DNA，並指導細胞的活動。
中心體 - 在細胞分裂過程中組織微管的組裝。
內質網 - 是一系列膜，由粗麵內質網和光面內質網組成。
高爾基體 - 負責儲存和包裝細胞產物。
溶酶體 - 是酶囊，消化細胞廢物。
微管 - 是空心棒，主要功能是支撐細胞並賦予其形狀。
線粒體 - 是細胞呼吸的場所和能量的生產者。
核糖體 - 由 RNA 和蛋白質構成，是蛋白質合成的場所。
核仁 - 是細胞核內的結構，有助於核糖體的合成。
核孔 - 是核膜上的微小孔，允許核酸和蛋白質進出細胞。
動物細胞結構 動物細胞是真核細胞，細胞核和其他細胞器被膜包圍。
動物細胞結構
細胞膜
- 它是一種半透膜屏障，只允許少數分子穿過它。
- 對細胞膜進行的電子顯微鏡研究表明了質膜的脂質雙層模型，也稱為流體鑲嵌模型。
- 細胞膜由磷脂構成，磷脂具有極性 (親水性) 頭部和非極性 (疏水性) 尾部。
- 細胞膜包圍、保護和隔離我們體內每個器官或組織的每一個細胞。
細胞質
- 充滿細胞的流體基質是細胞質。
- 細胞器懸浮在這個細胞質基質中。
- 該基質維持細胞的壓力，確保細胞不會收縮或破裂。
- 細胞質結構高度複雜：它不是某種湯，即使它由 75-80% 的水組成。
細胞核
- 細胞核是細胞大部分遺傳物質（DNA 和 RNA）的“家”。
- 細胞核被一種叫做核膜的多孔膜包圍著。
- RNA 透過這些孔進出細胞核。
- 細胞核所需的蛋白質透過核孔進入。
- RNA 透過轉錄過程幫助蛋白質合成。
- 細胞核控制著細胞的活動，被稱為控制中心。
- 核仁是細胞核中的深色區域，是核糖體形成的地方。
核糖體
- 核糖體是蛋白質合成的場所，RNA 在這裡進行翻譯。
- 由於蛋白質合成對細胞非常重要，因此所有細胞中都含有大量的核糖體。
- 核糖體可以自由懸浮在細胞質中，也可以附著在內質網上。
內質網
- 內質網是細胞的運輸系統。它運輸需要進行某些改變的分子以及將分子運送到目的地。
- 內質網有兩種型別：粗麵內質網和光面內質網。
- 與核糖體結合的內質網看起來很粗糙，被稱為粗麵內質網；而光面內質網沒有核糖體。
溶酶體
- 它是細胞的消化系統。
- 它們含有消化酶，有助於分解廢物分子，並幫助細胞解毒。
- 如果溶酶體不是膜結合的，細胞就無法利用這些破壞性酶。
中心體
- 它位於細胞核附近，被稱為細胞的“微管組織中心”。
- 微管是在中心體中形成的。
- 在有絲分裂過程中，中心體有助於細胞分裂並將染色體移動到細胞的兩側。
液泡
- 它們被單層膜包圍，是小的細胞器。
- 在許多生物體中，液泡是儲存細胞器。
- 囊泡是更小的液泡，負責細胞內外物質的運輸。
- 細胞的單個大液泡被一層膜包圍，稱為液泡膜，裡面充滿了水溶液、溶解的離子、糖、氨基酸和其他物質。
高爾基體
- 高爾基體是細胞的包裝中心。
- 高爾基體透過將粗麵內質網產生的分子分成更小的單位，並用膜包覆形成囊泡，從而對這些分子進行修飾。
- 它們是扁平的膜結合囊的堆疊。
線粒體
- 線粒體是細胞的主要能量來源。
- 它們被稱為細胞的“動力工廠”，因為能量（ATP）是在這裡產生的。
- 線粒體由內膜和外膜組成。
- 它是一種球形或桿狀的細胞器。
- 它是一個獨立的細胞器，因為它擁有自己的遺傳物質。
過氧化物酶體
- 過氧化物酶體是一種單層膜結合的細胞器，含有具有消化功能的氧化酶。
- 它們有助於消化長鏈脂肪酸和氨基酸，並有助於膽固醇的合成。
細胞骨架
- 它是微管和微絲纖維的網路。
- 它們提供結構支撐並維持細胞的形狀。
纖毛和鞭毛
- 纖毛和鞭毛在結構上是相同的結構。
- 它們根據其執行的功能和長度而不同。
- 纖毛很短，每個細胞有很多，而鞭毛更長，數量更少。
- 它們是運動細胞器。
- 鞭毛運動是波浪形的，而纖毛運動是動力衝程和恢復衝程。
細胞壁
[edit | edit source]細胞壁只存在於植物細胞中，它為細胞提供額外的強度。細胞壁是在細胞周圍形成的厚壁。這些壁由纖維素構成。細胞壁位於細胞膜的外側。
- 為什麼植物有細胞壁而動物沒有？
想想植物是如何生長的。植物會向上生長，朝向陽光。為了給植物提供支撐其重量所需的強度，植物細胞中含有這種堅硬的細胞壁。如果樹像動物一樣柔軟而糊狀，你認為它們還能筆直地站立嗎？如果你的身體細胞有細胞壁會怎麼樣？如果動物的身體是由植物細胞構成的，那麼動物就會非常僵硬，無法輕鬆移動。動物沒有細胞壁，而是使用其他創造性的方法來增強強度。例如，許多動物的身體都以骨骼結構為基礎。這些骨骼讓動物有足夠的強度來站立，但也足夠靈活，可以快速移動。
細胞壁的功能是
- 為細胞提供確定的形狀和結構。
- 防止水分流失。
- 對抗感染和機械壓力。
- 將細胞內部與外部環境隔開。
- 幫助滲透調節。
細胞膜
[edit | edit source]細胞膜存在於植物細胞和動物細胞中，它是細胞的外壁。在植物細胞中，它是第二層壁，位於主細胞壁的內側。動物細胞中的細胞膜含有叫做膽固醇的化學物質。這種化學物質使膜更堅固。植物細胞不需要膽固醇，因為它們有細胞壁，因此它們的細胞膜更柔軟。
為了維持細胞健康，細胞需要能夠吸入食物並排出廢物。仔細觀察這張圖片。你會注意到細胞膜有小的開口，或門道。這些開口允許細胞將物質進出細胞。
細胞膜是由什麼構成的？
[edit | edit source]除少數例外，細胞膜——包括質膜和內膜——均由甘油磷脂構成，甘油磷脂是由甘油、磷酸基團和兩個脂肪酸鏈組成的分子。甘油是一種三碳分子，是這些膜脂的骨架。在單個甘油磷脂中，脂肪酸連線到第一和第二個碳，磷酸基團連線到甘油骨架的第三個碳。可變的頭基團連線到磷酸基團。這些分子的空間填充模型揭示了它們的圓柱形形狀，這種幾何形狀使甘油磷脂能夠並排排列，形成寬闊的片層。
膜的作用是什麼？
[edit | edit source]細胞膜充當屏障和守門員。它們是半透性的，這意味著一些分子可以穿過脂雙層，而另一些則不能。小的疏水分子和氣體，如氧氣和二氧化碳，可以快速穿過膜。小的極性分子，如水和乙醇，也可以穿過膜，但它們穿過膜的速度較慢。另一方面，細胞膜限制了帶高度電荷的分子（如離子）和大型分子（如糖和氨基酸）的擴散。這些分子的透過依賴於嵌入膜中的特定轉運蛋白。
細胞膜有多麼多樣化？
[edit | edit source]與原核生物不同，真核細胞不僅有一個包裹整個細胞的質膜，還有包圍著各種細胞器的細胞內膜。在這些細胞中，質膜是廣泛的內膜系統的組成部分，包括內質網 (ER)、核膜、高爾基體和溶酶體。膜成分以有組織的方式在整個內膜系統中進行交換。例如，內質網和高爾基體的膜具有不同的組成，這些膜中發現的蛋白質包含分選訊號，這些訊號就像分子郵政編碼，指定它們最終的目的地。
線粒體和葉綠體也被膜包圍，但它們具有不尋常的膜結構——具體來說，每個細胞器都有兩層包圍膜，而不是隻有一層。線粒體和葉綠體的外膜有孔，允許小分子輕鬆透過。內膜富含構成電子傳遞鏈的蛋白質，這些蛋白質有助於為細胞產生能量。線粒體和葉綠體的雙層膜包覆類似於某些現代原核生物，被認為反映了這些細胞器的進化起源。
細胞質
[edit | edit source]當你穿過細胞膜進入細胞時，你會發現自己漂浮在一個果凍狀的物質中。這種充滿細胞內部的果凍狀物質叫做細胞質。細胞質有助於將細胞的細胞器（小器官）固定在適當的位置。
細胞質還賦予細胞結構。想象一個氣球。一個空的氣球沒有多少結構。但是，如果我們往裡面裝入一些東西，比如水，它就開始形成形狀。細胞質有助於賦予細胞結構。細胞質還有助於細胞在細胞中移動蛋白質、染色體和其他物質，包括細胞器。
內質網
[edit | edit source]細胞還有一個微小的道路系統。這些道路實際上是叫做內質網的管子。這些透明的管子貫穿細胞的各個部位。有些從核膜延伸到細胞膜外部。其他的通往不同的細胞器。在整個細胞中，內質網將物質運送到它們需要去的地方。內質網有助於物質在細胞中移動。每當你聽到“內質網”這個詞時，就想到“細胞高速公路”。所以，讓我們登上內質網，準備前往並探索細胞的其他部分。
核糖體
[edit | edit source]當你沿著內質網旅行時，你會注意到，這個管子的側面粘著一些叫做核糖體的球狀小體。核糖體就像小型工廠，利用現有的材料來構建蛋白質。這些蛋白質可以被細胞用於其他目的，比如構建新的結構，修復損傷，以及指導化學反應。你認為為什麼核糖體位於內質網的壁上？當核糖體完成蛋白質構建後，它可以將蛋白質直接釋放到內質網中，然後蛋白質可以被運送到任何需要的地方。並非所有核糖體最終都會附著到內質網的內側。許多核糖體只是漂浮在細胞質中。核糖體是在核仁中形成的，核仁位於細胞核內。
溶酶體
[edit | edit source]當你穿過內質網時，向細胞質中看去。你會看到一些叫做溶酶體的小圓形物體。溶酶體充滿了用於分解和部分消化食物的酶。食物顆粒被分解成更小的碎片，然後可以傳遞給另一個叫做線粒體的細胞器。我們很快就會了解線粒體。溶酶體執行的另一個重要工作是分解和消化細胞的舊部分。隨著細胞的衰老，它的部分需要被替換。溶酶體分解舊的部分，以便可以重複使用這些材料來構建新部分。
線粒體
[edit | edit source]負責細胞內能量產生的細胞器叫做線粒體。這些藥丸狀的細胞器吸收食物並將其分解成水和二氧化碳。隨著食物的分解，會產生大量的能量。線粒體的例子：想想為我們的城市發電的電力發電機。當這些發電機分解燃料時，它們會產生電力，電力被捕獲並傳輸到整個城市。在生物體中，更活躍的細胞需要更多的能量。因此，這些細胞擁有更多的線粒體。類似地，更大的城市需要更多的電力，因此，這些城市擁有更多的發電廠。
高爾基體
[edit | edit source]高爾基體負責接收核糖體產生的蛋白質，並使其變得更大更好。想象一個生產汽車的流水線。第一個工人制作汽車框架。下一個工人添加發動機、座椅或其他部件。當高爾基體完成工作時，它會將新的蛋白質釋放到細胞中，在那裡它們可以用來增強和構建細胞。
液泡和葉綠體
[edit | edit source]液泡是充滿食物和水的微小囊。它們被細胞用作儲存罐。所有植物細胞都有液泡，但並非所有動物細胞都有。植物儲存水的首要位置是其液泡內。當植物的液泡充滿水時，它們會變得飽滿，使植物變得強壯。當你沒有給植物澆水時會發生什麼？它開始枯萎，變得更軟。這是因為植物細胞內的液泡正在耗盡水分。
葉綠體是植物中僅有的藥丸狀小細胞器。葉綠體是綠色的，因為它們充滿了綠色色素或叫做葉綠素的化學物質。植物利用葉綠素從太陽中捕獲能量，這些能量可以被用來製造食物。
測驗
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