細(xì)胞在生命活動(dòng)中時(shí)刻發(fā)生著物質(zhì)和能量的復(fù)雜變化。細(xì)胞內(nèi)部就像一個(gè)繁忙的工廠，在細(xì)胞質(zhì)中有許多忙碌不停的“部門”，這些“部門”都有一定的結(jié)構(gòu)，如線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、核糖體等，它們統(tǒng)稱為細(xì)胞器（organelle）。細(xì)胞質(zhì)中還有呈溶膠狀的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，細(xì)胞器就分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。

細(xì)胞器之間的分工

細(xì)胞中各種細(xì)胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)不同，在功能上也各有分工（圖3-6

科學(xué)方法??分離細(xì)胞器的方法——差速離心法

差速離心主要是采取逐漸提高離心速率分離不同大小顆粒的方法。如在分離細(xì)胞中的細(xì)胞器時(shí)，將細(xì)胞膜破壞后，形成由各種細(xì)胞器和細(xì)胞中其他物質(zhì)組成的勻漿，將勻漿放入離心管中，采取逐漸提高離心速率的方法分離不同大小的細(xì)胞器。起始的離心速率較低，讓較大的顆粒沉降到管底，小的顆粒仍然懸浮在上清液中。收集沉淀，改用較高的離心速率離心上清液，將較小的顆粒沉降，以此類推，達(dá)到分離不同大小顆粒的目的

1.細(xì)胞壁細(xì)胞壁位于植物細(xì)胞細(xì)胞膜的外面，主要由纖維素和果膠構(gòu)成，對細(xì)胞起支持與保護(hù)作用。

2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的合成、加工場所和運(yùn)輸通道。它由膜圍成的管狀、泡狀或扁平囊狀結(jié)構(gòu)連接形成一個(gè)連續(xù)的內(nèi)腔相通的膜性管道系統(tǒng)。有些內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上有核糖體附著，叫粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；有些內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上不含有核糖體，叫光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

3.高爾基體高爾基體主要是對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類和包裝的“車間”及“發(fā)送站”。

4.葉綠體葉綠體是綠色植物能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞含有的細(xì)胞器，是植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”

5.液泡液泡主要存在于植物的細(xì)胞中，內(nèi)有細(xì)胞液，含糖類、無機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等，可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境，充盈的液泡還可以使植物細(xì)胞保持堅(jiān)挺。

6.核糖體核糖體有的附于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，有的游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，是“生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機(jī)器”。

7.線粒體線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，是細(xì)胞的“動(dòng)力車間”。細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量，大約95%來自線粒體。

8.中心體中心體分布在動(dòng)物與低等植物細(xì)胞中，由兩個(gè)互相垂直排列的中心粒及周圍物質(zhì)組成，與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)。

9.溶酶體 溶酶體主要分布在動(dòng)物細(xì)胞中，是細(xì)胞的“消化車間”，內(nèi)部含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細(xì)胞器，喬噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或細(xì)菌。

細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞器并非是漂浮于細(xì)胞質(zhì)中的，細(xì)胞質(zhì)中有著支持它們的結(jié)構(gòu)——細(xì)胞骨架（圖3-7）。細(xì)胞骨架是由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，維持著細(xì)胞的形態(tài)，錨定并支撐著許多細(xì)胞器，與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、分裂、分化以及物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞等生命活動(dòng)密切相關(guān)。

探究·實(shí)踐??用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)

葉肉細(xì)胞中的葉綠體，散布于細(xì)胞質(zhì)中，呈綠色、扁平的橢球或球形?？梢栽诟弑讹@微鏡下觀察它的形態(tài)和分布。

活細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)處于不斷流動(dòng)的狀態(tài)。觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，可用細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的葉綠體的運(yùn)動(dòng)作為標(biāo)志。

目的要求

1.使用高倍顯微鏡觀察葉綠體的形態(tài)

和分布。

2.觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，理解細(xì)胞質(zhì)的

流動(dòng)是一種生命現(xiàn)象。

材料用具

蘚類葉（或菠菜葉、番薯葉等），新鮮的黑藻。

顯微鏡，載玻片，蓋玻片，滴管，鑷子，刀片，培養(yǎng)皿，臺燈，鉛筆。

方法步驟

-、制作蘚類葉片的臨時(shí)裝片并觀察葉綠體的形態(tài)和分布

1.用鑷子取一片蘚類的小葉（或者取菠菜葉稍帶些葉肉的下表皮）放入盛有清水的培養(yǎng)皿中。

2.往載玻片中央滴一滴清水，用鑷子夾住所取的葉放人水滴中，蓋上蓋玻片。注意：臨時(shí)裝片中的葉片不能放干了，要隨時(shí)保持有水狀態(tài)。

3.先用低倍鏡找到需要觀察的葉綠體，再換用高倍鏡觀察。仔細(xì)觀察葉綠體的形態(tài)

和分布情況。

二、制作黑藻葉片臨時(shí)裝片并觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)

1.供觀察用的黑藻，事先應(yīng)放在光照、室溫條件下培養(yǎng)。

2.將黑藻從水中取出，用鑷子從新鮮枝上取一片幼嫩的小葉，將小葉放在載玻片的水滴中，蓋上蓋玻片。

3.先用低倍鏡找到黑藻葉肉細(xì)胞，然后換用高倍鏡觀察。注意觀察葉綠體隨著細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的情況，仔細(xì)看看每個(gè)細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的方向是否一致。

細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合

細(xì)胞中有許多條“生產(chǎn)線”。每一條“生產(chǎn)線”都需要若干細(xì)胞器的相互配合。分泌蛋白的合成和運(yùn)輸就是個(gè)例子。

思考·討論

分泌蛋白的合成和運(yùn)輸

有些蛋白質(zhì)是在細(xì)胞內(nèi)合成后，分泌到細(xì)胞外起作用的，這類蛋白質(zhì)叫作分泌蛋白，如消化酶、抗體和一部分激素等?？茖W(xué)家在研究分泌蛋白的合成和分泌時(shí)，做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們向豚鼠的胰腺腺泡細(xì)胞中注射石標(biāo)記的亮氨酸，3min后，帶有放射性標(biāo)記的物質(zhì)出現(xiàn)在附著有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中；17 min后，出現(xiàn)在高爾基體中；117 min后，出現(xiàn)在靠近細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的囊泡中，以及釋放到細(xì)胞外的分泌物中。

科學(xué)方法

同位素標(biāo)記法

在同一元素中，質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子為同位素，如“0與10，PC與"C。同位素的物理性質(zhì)可能有差異，但組成的化合物化學(xué)性質(zhì)相同。用物理性質(zhì)特殊的同位素來標(biāo)記化學(xué)反應(yīng)中原子的去向，就是同位素標(biāo)記法。

同位素標(biāo)記可用于示蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。通過追蹤同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清楚化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。生物學(xué)研究中常用的同位素有的具有放射性，如“C、3P、H、“S等；有的不具有放射性，是穩(wěn)定同位素，如“N、“0等。

分泌蛋白的合成過程大致是：首先，在游離的核糖體中以氨基酸為原料開始多肽鏈的合成。當(dāng)合成了一段肽鏈后，這段肽鏈會與核糖體一起轉(zhuǎn)移到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)其合成過程,并且邊合成邊轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，再經(jīng)過加工、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜鼓出形成囊泡，包裹著蛋白質(zhì)離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，到達(dá)高爾基體，與高爾基體膜融合，囊泡膜成為高爾基體膜的一部分。高爾基體還能對蛋白質(zhì)做進(jìn)一步的修飾加工，然后由高爾基體膜形成包裹著蛋白質(zhì)的囊泡。囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜，與細(xì)胞膜融合，將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外（圖3-8）。在分泌蛋白的合成、加工、運(yùn)輸?shù)倪^程中，需要消耗能量。這些能量主要來自線粒體。

在細(xì)胞內(nèi)，許多由膜構(gòu)成的囊泡就像深海中的潛艇，在細(xì)胞中穿梭往來，繁忙地運(yùn)輸著“貨物”，而高爾基體在其中起著重要的交通樞紐作用。

細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)

在細(xì)胞中，許多細(xì)胞器都有膜，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體、葉綠體、溶酶體等，這些細(xì)胞器膜和細(xì)胞膜、核膜等結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)(biomembrane system）。這些生物膜的組成成分和結(jié)構(gòu)很相似，在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系，進(jìn)一步體現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)與配合。

生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動(dòng)中作用極為重要。首先，細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個(gè)相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，同時(shí)在細(xì)胞與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)化和信息傳遞的過程中起著決定性的作用。第二，許多重要的化學(xué)反應(yīng)需要酶的參與，廣闊的膜面積為多種酶提供了附著位點(diǎn)。第三，細(xì)胞內(nèi)的生物膜把各種細(xì)胞器分隔開，如同一個(gè)個(gè)小的區(qū)室，這樣使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時(shí)進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，而不會互相干擾，保證了細(xì)胞生命活動(dòng)高效、有序地進(jìn)行（圖3-9）。

/與社會的聯(lián)系人工合成的膜材料已用于疾病的治療。例如，當(dāng)腎功能發(fā)生障礙時(shí)，由于代謝廢物不能排出，病人會出現(xiàn)水腫、尿毒癥。目前常用的治療方法，是采用透析型人工腎替代病變的腎行使功能，其中起關(guān)鍵作用的血液透析膜就是一種人工合成的膜材料。當(dāng)病人的血液流經(jīng)人工腎時(shí)，血液透析膜就能把病人血液中的代謝廢物透析掉，讓干凈的血液返回病人體內(nèi)。