細胞組織

基礎

細胞膜按流動鑲嵌模型由磷脂雙層鑲嵌蛋白質構成,控制物質進出;細胞核、線粒體、核糖體等細胞器各司其職,動物細胞、植物細胞與原核、真核細胞的異同是本課的重點。

適合:中四生物 · 單元:細胞與生命分子(一) · 建議學習路徑第 2/6 課

學完呢課,你會識:
  • 細胞膜按流動鑲嵌模型由磷脂雙層和鑲嵌蛋白組成,控制物質進出。
  • 細胞核內的染色體攜帶遺傳信息;線粒體供應能量;核糖體合成蛋白質;內質網運輸物質。
  • 植物細胞獨有細胞壁、葉綠體和大型液泡,動物細胞三者皆無。
文體:科學知識說明文有聲朗讀

文體小知識:科學知識說明文——按流動鑲嵌模型講解細胞膜,逐一認識各種細胞器的功能,並比較動物細胞、植物細胞與細菌細胞的異同。

生物Biology
讀呢課前,你應該識: 生命分子

§課文原文 Passage

1細胞是生物結構和功能的基本單位。在光學顯微鏡下,已可看見細胞膜、細胞質和細胞核;電子顯微鏡分辨率更高,把細胞內各種亞細胞結構——細胞器——呈現得一清二楚。細胞學說指出,所有生物都由細胞組成,細胞只能由細胞產生,這是本課的起點。

2細胞膜按流動鑲嵌模型構成:磷脂分子排成雙層,成為膜的骨架;蛋白質分子如馬賽克般鑲嵌其中,並可流動移位,令膜有彈性。細胞膜把細胞內容物與外界分隔,並具選擇通透性,控制物質進出,維持細胞內環境穩定。

3細胞核由核膜包着,內藏染色體——由 DNA 和蛋白質組成,攜帶指揮細胞活動的遺傳信息;線粒體進行需氧呼吸,為細胞供應能量;核糖體把氨基酸組裝成蛋白質;內質網是運輸物質的膜狀管道網,粗糙內質網表面附有核糖體。

4植物細胞額外有細胞壁、葉綠體和大型中央液泡:細胞壁由纖維素構成,提供支撐;葉綠體含葉綠素,進行光合作用;液泡儲存細胞液,維持細胞硬脹。細菌等原核細胞則沒有核膜包着的細胞核,也沒有線粒體等有膜細胞器,結構簡單得多。

1重點摘要 Summary

細胞膜按流動鑲嵌模型由磷脂雙層鑲嵌蛋白質構成,控制物質進出;細胞核、線粒體、核糖體等細胞器各司其職,動物細胞、植物細胞與原核、真核細胞的異同是本課的重點。

2生字卡 Vocabulary

C
Cell membrane細胞膜

細胞的界膜,由磷脂雙層和蛋白質組成,具選擇通透性,控制物質進出。

F
Fluid mosaic model流動鑲嵌模型

細胞膜結構模型:可流動的磷脂雙層中鑲嵌着蛋白質分子。

C
Chromosome染色體

細胞核內由 DNA 和蛋白質組成的線狀結構,攜帶遺傳信息。

M
Mitochondrion線粒體

進行需氧呼吸、以 ATP 形式釋放能量的細胞器。

R
Ribosome核糖體

把氨基酸組裝成蛋白質的微小顆粒,游離在細胞質或附於內質網表面。

E
Endoplasmic reticulum內質網

細胞質內運輸物質的膜狀管道網;粗糙內質網表面附有核糖體。

C
Chloroplast葉綠體

含葉綠素、進行光合作用的植物細胞器。

V
Vacuole液泡

充滿液體的囊;植物細胞的大型中央液泡儲存細胞液,維持細胞硬脹。

C
Cell wall細胞壁

植物細胞堅韌的外層,由纖維素構成,提供支撐與保護。

P
Prokaryotic cell原核細胞

沒有核膜包着的細胞(例如細菌),遺傳物質散布在細胞質中,也沒有其他有膜細胞器。

3逐步講解 Steps

  1. 第一步:細胞膜——流動鑲嵌模型細胞膜把細胞與外環境分隔,並控制物質進出。按流動鑲嵌模型,磷脂分子排成雙層,構成膜的骨架;蛋白質分子散布其中,如馬賽克鑲嵌,且可隨磷脂流動,令膜有彈性。舉個例子:白細胞能改變形狀擠過血管壁,正因細胞膜是流動而非僵硬的結構。膜的選擇通透性也源自這個結構:小分子和脂溶性物質容易通過,大分子和離子則受限制。
  2. 第二步:細胞核與染色體細胞核由核膜包着,是細胞的控制中心。核內的染色體由 DNA 和蛋白質組成,DNA 上儲存着指揮細胞一切活動的遺傳信息,包括合成哪種蛋白質、何時分裂。舉個例子:把變形蟲的細胞核移走,它很快便停止生長和分裂,可見細胞核的重要性。細胞核不是靜態的倉庫:核內的指令不斷被抄寫到細胞質,指導蛋白質的合成。
  3. 第三步:線粒體——細胞的能量廠線粒體是需氧呼吸的場所,把葡萄糖等養分逐步氧化,釋放能量合成 ATP,供細胞各項活動使用。線粒體的數目與細胞的功能密切相關。舉個例子:肌肉細胞不斷收縮,耗能極多,內含大量線粒體;脂肪細胞主要儲存能量,線粒體較少。細胞的結構總是與功能互相配合,這是答比較題時經常用到的原則。
  4. 第四步:核糖體與內質網核糖體是細小顆粒,負責把氨基酸按遺傳密碼的指示串連成蛋白質,部分游離在細胞質中,部分附在粗糙內質網表面。內質網是膜狀的管道網,貫穿細胞質,負責運輸蛋白質和其他物質;表面附有核糖體的稱為粗糙內質網,沒有附上的稱為光滑內質網。舉個例子:胰臟的消化腺細胞要大量分泌消化酶(蛋白質),所以核糖體和內質網特別發達。
  5. 第五步:植物細胞的三件裝備植物細胞比動物細胞多了三種結構。細胞壁在細胞膜外,由纖維素構成,堅韌而略帶彈性,給細胞支撐和保護;葉綠體含葉綠素,吸收光能進行光合作用;大型中央液泡儲存細胞液,內含水分、糖分和鹽類,吸水後把細胞質壓向細胞壁,維持細胞硬脹。舉個例子:蔬菜放久了變軟,是因為液泡失水、細胞不再硬脹;放入清水浸泡後又恢復爽脆。
  6. 第六步:動物細胞與植物細胞比較兩類細胞,共有的是細胞膜、細胞質、細胞核、線粒體、核糖體和內質網;植物細胞獨有細胞壁、葉綠體和大型液泡,動物細胞三者皆無,只有小型液泡或沒有液泡。答比較題時宜列表逐項對照,並留意例外情況。舉個例子:洋蔥表皮細胞雖是植物細胞,但生長在地下、不見光,便沒有葉綠體,這正是結構配合功能的另一例證。
  7. 第七步:原核細胞與真核細胞原核細胞以細菌為代表,結構簡單:有細胞壁、細胞膜、細胞質和核糖體,遺傳物質是環狀 DNA,直接位於細胞質中,沒有核膜包着,也沒有線粒體、內質網等有膜細胞器。真核細胞的遺傳物質則由核膜包成真正的細胞核,並有各種有膜細胞器分工。舉個例子:大腸桿菌在電子顯微鏡下看不見核膜,這是判斷原核細胞的直接證據。

4圖解 Diagrams

核動物細胞 Animal cell無細胞壁、無葉綠體液泡植物細胞 Plant cell細胞核 nucleus線粒體內質網 ER核糖體葉綠體細胞核細胞壁細胞膜有細胞壁、大液泡、葉綠體細菌=原核:無細胞核膜動物細胞與植物細胞共有:細胞膜、細胞核、線粒體、核糖體、內質網。
圖 1:動物細胞與植物細胞

5例題示範 Example

例題:顯微照片顯示三種細胞——人的口腔上皮細胞、洋蔥表皮細胞和細菌細胞。試寫出三者各有哪些結構,並指出可用作辨別的關鍵依據。

  1. 口腔上皮細胞屬動物細胞:有細胞膜、細胞質、細胞核、線粒體、核糖體和內質網,沒有細胞壁、葉綠體和大型液泡。
  2. 洋蔥表皮細胞屬植物細胞:另有細胞壁和大型液泡;葉綠體常見於見光的葉肉細胞,洋蔥表皮生長在地下,不含葉綠體。
  3. 細菌細胞屬原核細胞:有細胞壁、細胞膜、細胞質和核糖體,遺傳物質(環狀 DNA)直接位於細胞質中,沒有核膜,也沒有線粒體等有膜細胞器。
  4. 辨別關鍵:有細胞壁和大型液泡的屬植物細胞;沒有核膜的屬原核細胞;兩者皆無的屬動物細胞。
  5. 答案:動物細胞與植物細胞共有細胞膜、細胞質、細胞核和線粒體等結構,植物細胞獨有細胞壁和大型液泡(葉綠體見於見光細胞);細菌沒有核膜包着的細胞核,也沒有有膜細胞器,屬原核細胞。比較題要逐項列寫,不可籠統作答。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 所有細胞都有細胞壁。
✓ 只有植物、真菌和細菌等有細胞壁,動物細胞沒有;細菌的細胞壁也不是由纖維素構成。
✗ 細菌是原核細胞,所以完全沒有遺傳物質。
✓ 細菌有遺傳物質(環狀 DNA),只是沒有核膜包着,不成為真正的細胞核。
✗ 線粒體是合成蛋白質的場所。
✓ 核糖體負責合成蛋白質;線粒體進行需氧呼吸,供應能量。
✗ 洋蔥表皮細胞是植物細胞,所以一定有葉綠體。
✓ 葉綠體通常見於見光的葉肉細胞;洋蔥表皮生長在地下,不進行光合作用,沒有葉綠體。
✗ 細胞膜是一層靜態的硬殼。
✓ 按流動鑲嵌模型,膜上的磷脂和蛋白質可以流動,細胞膜是有彈性的動態結構。

75 題快測 Quick check

Q1按流動鑲嵌模型,細胞膜的基本骨架由什麼構成?

Q2線粒體和核糖體的功能分別是什麼?

Q3植物細胞有而動物細胞沒有的三種結構是什麼?

Q4原核細胞與真核細胞最主要的分別是什麼?

Q5為什麼肌肉細胞的線粒體數目比脂肪細胞多?

8重點回顧 Recap

  • 細胞膜按流動鑲嵌模型由磷脂雙層和鑲嵌蛋白組成,控制物質進出。
  • 細胞核內的染色體攜帶遺傳信息;線粒體供應能量;核糖體合成蛋白質;內質網運輸物質。
  • 植物細胞獨有細胞壁、葉綠體和大型液泡,動物細胞三者皆無。
  • 原核細胞(例如細菌)沒有核膜和有膜細胞器,真核細胞才有真正的細胞核。
  • 細胞器的數目與細胞功能相配:耗能多的細胞線粒體多,分泌蛋白質旺盛的細胞核糖體多。

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