细胞及其构成

这些微小的结构造就了地球上所有截然不同的生命形式

细胞及其构成

这张细胞的 3D 插图描绘了地球上所有人类、动物、植物和真菌生命的基本组成部分。

看看你最好的朋友、你的狗——甚至是一只蜗牛,它用肌肉发达的脚向上移动花茎。所有这些看起来都完全不同。这是由于制造它们的高度组织化的细胞。人体大约有37 万亿个细胞。

细胞及其构成

这张假彩色照片是通过显微镜拍摄的。它展示了细菌,这是地球上一种丰富的单细胞生物。

然而,大多数生物都不是多细胞的。它们由一个单元格组成。这种单细胞生物通常很小,我们需要显微镜才能看到它们。细菌是最简单的单细胞生物之一。原生动物,如变形虫,是更复杂的单细胞生命类型。

细胞是最小的生命单位。每个细胞内部都有许多称为细胞器的结构。“每个牢房都有相同的基本结构,就像每个房子都有厨房水槽和床一样。但它们的大小和复杂程度以及它们的数量会因细胞类型而异,”Katherine Thompson-Peer 说。她是加州大学欧文分校的细胞生物学家。

如果细胞是家,那么最简单的——原核生物(Pro-KAER-ee-oats)——将是一室公寓。Thompson-Peer 解释说,厨房、卧室和客厅都将共享一个空间。由于细胞器很少,而且它们都彼此相邻,因此活动都发生在这些细胞的中间。

原核生物和真核生物

随着时间的推移,一些细胞变得更加复杂。这些被称为真核生物(Yu-KAER-ee-oats),现在构成了动物、植物和真菌。一些单细胞生物,例如酵母,也是真核生物。这些牢房都像独户住宅——墙壁和门构成独立的房间。膜将这些细胞中的每个细胞器包围起来。Thompson-Peer 解释说,这些膜“将细胞所做的不同事情分成不同的隔间”。

细胞核是这些细胞中最重要的细胞器。它包含真核细胞的DNA。这也是这些细胞与原核生物的区别所在。即使是单细胞真核生物,如变形虫,也有细胞核。但细胞复杂性在多细胞生物中最为明显。Thompson-Peer 说,如果我们按照房子的类比,多细胞有机体将是一栋高层公寓楼。它包含许多房屋——细胞。“而且它们的形状都有些不同。但他们都一起努力成为一座建筑。”

细胞及其构成

这些变形虫有长而细的“假脚”,称为伪足,在它们前面伸展,拉着它们前进。

来自大大小小的生物体的细胞包括:

细胞膜(也称为质膜)。这种薄的保护性外层围绕着一个细胞,就像房子的外墙一样。它保护内部结构并保持其环境稳定。该膜还具有一定的渗透性。这意味着它允许一些东西进出细胞。想想带屏风的房子里的窗户。这些让空气流入,但将不需要的小动物拒之门外。在细胞中,这种膜允许营养物质进入并让不需要的废物离开。

核糖体。这些是制造蛋白质的小工厂。蛋白质对生命的每一项功能都很重要。我们需要蛋白质来生长、修复损伤并在体内运输营养和氧气。为了构建蛋白质,核糖体与称为信使 RNA的细胞遗传物质的特定部分结合。这使它能够阅读说明,告诉该工厂哪些构建块——称为氨基酸——在制造蛋白质时进行组装。

脱氧核糖核酸。每个有机体都有一个称为DNA的遗传密码。这是脱氧核糖核酸(Dee-OX-ee-ry-boh new-KLAY-ick)酸的缩写。它就像一本巨大的指导手册,告诉细胞做什么、如何做以及何时做。所有这些信息都存储在核苷酸中(NU-klee-uh-tides)。这些是由氮、糖和磷酸盐制成的化学构件。当新细胞发育时,它们会精确复制旧细胞的 DNA,以便新细胞知道他们将要完成的任务。

让我们了解微生物

生物体内的每个细胞都具有相同的 DNA。然而,这些细胞的外观和功能可能完全不同。原因如下:不同的细胞类型访问和使用 DNA 说明书的不同部分。例如,一个眼睛细胞正在翻译它的 DNA 部分,这些部分告诉它如何制造眼睛特异性蛋白质。Thompson-Peer 解释说,类似地,肝细胞会翻译告诉它如何制造肝脏特异性蛋白质的 DNA 部分。

她说,你可能会将 DNA 视为剧本的剧本。莎士比亚的《罗密欧与朱丽叶》中的所有演员都有相同的剧本。然而,Thompson-Peer 说,罗密欧在去做罗密欧的事情之前,只会读他的台词。朱丽叶只念她的台词,然后就去做朱丽叶的事。

细胞及其构成

植物和动物细胞有许多相同的结构。但是植物有一些专门的结构来支持和制造食物。

来自多细胞生物的细胞的主要特征包括:

一个核。细胞核是围绕细胞DNA的保护膜。它使这本基因“说明手册”免受可能损坏它的分子的影响。细胞核的存在使真核细胞不同于原核细胞。

内质网(En-doh-PLAZ-mik Reh-TIK-yoo-lum)。这个由细胞制造蛋白质和脂肪的地方有一个很长的名字。但您可以简称为“ER”。这是一张可以前后紧紧折叠的平板。那些被称为粗糙 ER 的物质制造蛋白质。附着在这个 ER 上的核糖体赋予它“粗糙”的外观。光滑的 ER 不仅制造脂质(脂肪化合物,如油、蜡、激素和大部分细胞膜),还制造胆固醇(植物和动物中的蜡质材料)。这些蛋白质和其他材料被包装成从急诊室边缘夹断的小囊。然后将这些重要的细胞产物运送到高尔基体(GOAL-jee)装置。

高尔基体。这种细胞器改变蛋白质和脂质的方式与在工厂装配线上将汽车零件添加到汽车车身上的方式大致相同。例如,一些蛋白质需要碳水化合物附着在它们上面。完成这些添加后,高尔基体将修饰的蛋白质和脂质包装起来,然后将它们装在称为囊泡的囊中,运送到体内需要它们的地方。它就像一个邮局,为不同的人接收大量邮件。高尔基体对细胞“邮件”进行分类,并将其传送到正确的身体地址。

细胞骨架。这种由微小纤维和细丝组成的网络为细胞提供了结构。这就像房子的框架。不同的细胞根据其功能具有不同的形状和结构。例如,肌肉细胞具有长而圆柱形的结构,因此它可以收缩。

线粒体。细胞的这些发电机分解糖以释放它们的能量。然后线粒体(My-toh-KON-dree-uh)将能量打包成一个叫做ATP的分子。它是细胞用来为其活动提供动力的能量形式。

溶酶体。这些细胞器是细胞的回收中心。它们分解并消化不再需要的营养物质、废物或细胞的旧部分。如果细胞因损伤太大而无法修复,溶酶体也会通过分解和消化所有结构支持来帮助细胞自我毁灭。这种类型的细胞自杀被称为细胞凋亡。

空泡。在动物细胞中,这些小囊状结构中有几个有点像溶酶体,有助于回收废物。在植物细胞中,有一个大液泡。它主要储存水分并保持细胞水分,这有助于使植物具有刚性结构。

细胞及其构成

在显微镜下观察,叶绿体是植物细胞中使植物变绿的结构。

细胞壁。这种刚性层包裹着植物细胞膜的外部。它是由蛋白质和糖组成的网络。它赋予植物坚硬的结构,并提供一些保护免受病原体和压力,例如水分流失。

叶绿体。这些植物细胞器利用来自太阳的能量以及空气中的水和二氧化碳,通过称为光合作用的过程为植物制造食物。叶绿体(KLOR-oh-plasts)内部有一种称为叶绿素的绿色色素。这种色素使植物变绿。

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