问题探讨
C919飞机是我国研制的新一代大型客机。研制C919飞机需要若干个部门分工合作,如整体研发设计、特种材料及工艺技术、机载系统研发(包括电缆、导管、发动机、座椅、座舱设备等)、总装制造等部门。
讨论
1.如果缺少其中的某个部门,C919飞机还能制造成功吗?
2.细胞中是否也具有多种不同的“部门”?这些“部门”也存在类似的分工与合作吗?
正文
细胞在生命活动中时刻发生着物质的能量的复杂变化。细胞内部就像一个繁忙的工厂,在细胞质中有许多忙碌不停电的“部门”,这些“部门”都有一定的结构,如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体等,它们统称为细胞器(Organelle)。细胞质中还有呈溶胶状的细胞质基质,细胞器就分布在细胞质基质中。
细胞器之间的分工
细胞中各种细胞器的形态、结构有很大不同,在功能上各有分工。(图-1)
动物细胞和植物细胞结构图(图-1)
细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的,细胞质中有着支撑着它们的结构——细胞骨架(图-2)细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,维持着细胞的形态,锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
细胞骨架(图-2)
细胞器之间的协调配合
细胞中有许多条“生产线”。每一条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合。分泌蛋白的合成和运输就是个例子。(图-3)
豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解(图-3)
分泌蛋白合成的大致原理是:首先,在游离的核糖体中以氨基酸为原料,开始制造多肽的合成。当合成了一段时间肽链后,这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上,继续其合成过程,并且边合成,边转移到内质网腔内,再经过加工、折叠,形成具有一定空间结构的蛋白质。内质网膜鼓出形成囊泡,包裹这蛋白质的离开内质网,到达高尔基体,与高尔基体膜融合,囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体还能对蛋白质做进一步修饰加工,然后由高尔基体膜形成包裹蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜,与细胞膜融合,将蛋白质释放到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中,需要消耗能量。这些能量主要来自于线粒体。
在细胞内,许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇,在细胞中穿梭往来,繁忙地运输着“货物”而高尔基体在其中起到重要的作用。
细胞的生物膜系统
在细胞中,许多细胞器都有膜,如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统(Biomembrane system)。这些生物膜的组成和结构很相似,在结构和功能上紧密相连,进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。
生物膜系统在细胞的生命活动中作用极为重要。首先,细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境,同时决定着物质的进入和输出、能量转换等;第二,许多化学反应都需要酶的参与,广阔的膜面积为多种酶提供了附着地点;第三,细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,这样,就不会互相干扰。
分泌蛋白示意图