今天要和大家分享的是AP生物大家必須要掌握的——細(xì)胞里到底有什么？ ?世界上的一切生命，不論是小小的螞蟻還是高聳的樹木，都是由細(xì)胞構(gòu)成的。當(dāng)然，也包括我們?nèi)祟愖约骸?/p>

如果將人體類比為一個公司，那么細(xì)胞則是公司中的員工。員工們有著不同的分工：例如，免疫細(xì)胞負(fù)責(zé)安保，抵御病毒的入侵，神經(jīng)細(xì)胞則負(fù)責(zé)在公司中傳遞信息。細(xì)胞們各司其職，在大腦的指揮下讓人體井然有序的運(yùn)作。

那么細(xì)胞又是如何完成自己的工作的呢？

要回答這個問題，我們就需要了解細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

細(xì)胞里必不可少的四個零件

和人體一樣，細(xì)胞也有著自己的結(jié)構(gòu)。組成細(xì)胞的零件們被稱為細(xì)胞器（organelle）。不同種類的生物，有著不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，但對所有細(xì)胞來說，有四個細(xì)胞器是必不可少的：細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm），細(xì)胞膜（plasmamembrane），核糖體（ribosome）和遺傳物質(zhì)（geneticmaterials）。

細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）

細(xì)胞質(zhì)是一種半透明、膠狀的物質(zhì)。細(xì)胞里所有的空隙都被細(xì)胞質(zhì)所填滿，其他的細(xì)胞器也都浸透在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。

細(xì)胞質(zhì)的一大功能是儲存。許多酶(enzymes),營養(yǎng)物質(zhì)以及鹽、水等無機(jī)物都儲存在細(xì)胞質(zhì)中。這些物質(zhì)給細(xì)胞提供了能量和養(yǎng)分。細(xì)胞質(zhì)也是細(xì)胞中新陳代謝（metabolism）的主要場所。

新陳代謝代指在生物體內(nèi)發(fā)生的一切用于維持生命的生化反應(yīng)，如營養(yǎng)物質(zhì)的分解和蛋白質(zhì)的合成。有了新陳代謝，細(xì)胞才能獲取養(yǎng)分，維持功能，因此細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞中必不可少的成分。

細(xì)胞膜（plasmamembrane）

細(xì)胞膜是包圍在細(xì)胞質(zhì)外的一層膜，起到保護(hù)細(xì)胞和控制物質(zhì)進(jìn)出的作用。

細(xì)胞膜是由兩層磷脂（phospholipid）構(gòu)成的。磷脂是一種特殊的脂肪（lipids），它的頭部是親水的（hydrophilic），而尾部則是疏水的。在細(xì)胞膜中，兩層磷脂尾部相連，因此細(xì)胞膜的最外層和最內(nèi)層是疏水的，而中間則是親水的。這種結(jié)構(gòu)被稱為磷脂雙分子層（phospholipidbilayer），可以讓細(xì)胞膜控制物質(zhì)的進(jìn)出。

水、氧氣、二氧化碳等非極性分子（non-polarmolecules）可以順著濃度梯度（concentrationgradient）通過擴(kuò)散（diffusion）的方式自由穿過細(xì)胞膜。以氧氣為例，當(dāng)氧氣在細(xì)胞膜外的濃度高，細(xì)胞膜內(nèi)的濃度低時，外界的氧氣就會通過細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)；反之，內(nèi)部的氧氣會從細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散到細(xì)胞外。

這個過程是自動發(fā)生的，不需要細(xì)胞膜的輔助。而鈉，鉀等離子（ions）和極性分子（polarmolecules）則無法用這種方式自由通過，只能通過細(xì)胞膜上嵌入的蛋白質(zhì)通道（channelprotein）進(jìn)出細(xì)胞。這種通道一般只允許某種特定的物質(zhì)通過，而且開關(guān)可以被控制，因此這些物質(zhì)的進(jìn)出會變得更為可控。

細(xì)胞膜上也有其他種類的蛋白質(zhì)，承擔(dān)著和其他細(xì)胞通信，接收內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的信號，分解物質(zhì)等功能。

一些蛋白質(zhì)上還會有碳水化合物（carbohydrates）。這些碳水化合物可以讓細(xì)胞們識別出對方的身份。

遺傳物質(zhì)（geneticmaterial）

遺傳物質(zhì)來源于一個生物的上一代。人類的遺傳物質(zhì)中，一半來源于母親，另一半來源于父親。大部分細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是DNA（deoxyribonucleicacid），DNA上存儲著基因（genes）。

每個基因可以指導(dǎo)細(xì)胞制造不同的蛋白質(zhì)。通過這種方式，基因可以決定一個生物如何生長發(fā)育，如何繁殖，甚至是每個細(xì)胞的功能。可以說基因控制了一個細(xì)胞所有的特點(diǎn)和行動。每個細(xì)胞里都存儲著所屬生物的所有基因，無論這個細(xì)胞的功能是什么。也就是說，負(fù)責(zé)決定你眼睛顏色的基因?qū)嶋H上不只儲存在了你的眼睛里，也存儲在你的手里，胃里，以及身體上所有其他的細(xì)胞里。

核糖體（ribosome）

核糖體最主要的作用是在DNA的指導(dǎo)下制造蛋白質(zhì)。

細(xì)胞中有一個基因的搬運(yùn)工，它被稱為信使RNA（messengerRNA）。信使RNA會將DNA中所存儲的信息送到核糖體的手里。

核糖體就像是一座生產(chǎn)蛋白質(zhì)的工廠，而信使RNA傳遞來的這些信息就像是生產(chǎn)蛋白質(zhì)的配方。核糖體會先根據(jù)配方生產(chǎn)出氨基酸鏈條，也就是蛋白質(zhì)最基本的組成單位，然后核糖體只需要把這些氨基酸組裝在一起，折疊成對應(yīng)的形狀，就能生產(chǎn)出蛋白質(zhì)了。

原核細(xì)胞和真核細(xì)胞

細(xì)胞可以被分為兩大類：原核細(xì)胞（prokaryote）和真核細(xì)胞（eukaryote）。這兩種細(xì)胞最大的區(qū)別是細(xì)胞核（nucleus）。原核細(xì)胞沒有細(xì)胞核，而真核細(xì)胞有細(xì)胞核。細(xì)胞核其實(shí)就是細(xì)胞里負(fù)責(zé)儲存遺傳物質(zhì)的容器。這個容器的存在可以保護(hù)遺傳物質(zhì)，也能讓細(xì)胞更好的調(diào)控蛋白質(zhì)的合成。

原核細(xì)胞（prokaryote）

原核細(xì)胞是組成原核生物的細(xì)胞。大部分原核生物只由單一細(xì)胞組成，結(jié)構(gòu)較為簡單，就比如細(xì)菌。下面這張圖描繪了一個典型的原核細(xì)胞：

圖中標(biāo)注出的核糖體，細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)都是我們已經(jīng)熟知的結(jié)構(gòu)，這里就不再介紹了~

• 擬核

擬核（nucleoid）則是原核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，它其實(shí)就是一條DNA。被稱為擬核，是因?yàn)樗袚?dān)了和細(xì)胞核相同的任務(wù)——儲存基因，但它并沒有像細(xì)胞核一樣，將DNA儲存在容器里，而是直接和細(xì)胞質(zhì)接觸。因此，它只是一個模擬的細(xì)胞核，也就是擬核。

• 細(xì)胞壁

細(xì)胞壁（cellwall）是包裹在細(xì)胞膜外的保護(hù)層。和細(xì)胞膜相比，它較為堅(jiān)硬和厚，能為細(xì)胞提供更好的保護(hù)，并讓細(xì)胞維持原有的形狀。但細(xì)胞壁沒有控制物質(zhì)進(jìn)出的作用，任何物質(zhì)都能自由的出入細(xì)胞壁，因此對原核生物來說細(xì)胞膜的存在依然是有意義的。

• 纖毛（pili）和鞭毛（flagella）

纖毛和鞭毛的外觀都非常像毛發(fā)。但不同的是，纖毛生長于細(xì)胞表面，而鞭毛則是從細(xì)胞膜延伸出來的。它們都可以通過擺動來幫助細(xì)胞運(yùn)動。不過，運(yùn)動并不是纖毛最重要的作用。它還可以幫助原核細(xì)胞黏附于其它細(xì)胞的表面。

真核細(xì)胞

我們最為熟知的兩類生物——動物和植物都是由真核細(xì)胞構(gòu)成的。不過，它們的結(jié)構(gòu)有著很大的區(qū)別。我們可以分開來了解。

動物細(xì)胞

動物細(xì)胞中包含的許多結(jié)構(gòu)我們還沒有了解到，但它們的功能是AP生物的重要考點(diǎn)。不過不要擔(dān)心，下面我會一一介紹。

• 核仁（nucleolus）：核仁是位于細(xì)胞核的核心，由蛋白質(zhì)和RNA構(gòu)成。它最主要的功能是制造核糖體（ribosome）。前面我們有學(xué)習(xí)過，核糖體是負(fù)責(zé)制造蛋白質(zhì)的，而基因正是通過指導(dǎo)核糖體生產(chǎn)蛋白質(zhì)來掌控細(xì)胞的。因此，核仁可以說是一個細(xì)胞的核心。

• 核被膜（nuclear envelope）：核被膜是雙層的。它包裹在細(xì)胞核外部，將細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)分隔開來，并幫助細(xì)胞核保持應(yīng)有的形狀。

• 染色質(zhì)（chromatin）：染色質(zhì)包含了細(xì)胞中所有的染色體（chromosome）。而染色體則是DNA的載體。它就像是電腦的硬盤，存儲了細(xì)胞的所有信息。

• 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Endoplasmic reticulum/E.R.）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為光滑和粗糙兩個類型。其中，光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth E.R.）負(fù)責(zé)輔助脂肪的合成，碳水化合物的分解，以及鈣（calcium）的儲存。粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough E.R.）則負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)的合成與運(yùn)輸。能夠合成蛋白質(zhì)，是因?yàn)閞ough E.R.上有很多核糖體（ribosome）。

• 高爾基體（Golgi apparatus）：高爾基體負(fù)責(zé)對合成出的蛋白質(zhì)進(jìn)行修改和包裝。如果說蛋白質(zhì)的生產(chǎn)是一條流水線，那么高爾基體負(fù)責(zé)的則是生產(chǎn)的最后一道工序。

• 溶酶體（lysosome）：溶酶體是一個球狀的小容器。根據(jù)細(xì)胞功能的不同，溶酶體的數(shù)量也不相同。溶酶體里面儲存的是酶（enzymes）。有了酶，細(xì)胞中諸如消化，合成一類的化學(xué)反應(yīng)才能發(fā)生。

• 線粒體（mitochondrion）：線粒體負(fù)責(zé)給細(xì)胞提供能量。它會將運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中的營養(yǎng)物質(zhì)，如碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪轉(zhuǎn)化為ATP，也就是一種細(xì)胞可以利用的能量。我們可以把它看作細(xì)胞的食品加工廠。

• 中心體（centrosome）：中心體將細(xì)胞中所有的微管（microtubules）組合在了一起。這些微管可以幫助細(xì)胞維持形狀和移動。同時，它們也在細(xì)胞的有絲分裂（mitosis）中起到了重要作用。

植物細(xì)胞

植物細(xì)胞有三個動物細(xì)胞沒有的結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁（cellwall），葉綠體（chloroplast）和大液泡（centralvacuole）。細(xì)胞壁負(fù)責(zé)支撐和保護(hù)；葉綠體負(fù)責(zé)進(jìn)行光合作用（photosynthesis），將太陽光的能量轉(zhuǎn)化為植物可以利用的化學(xué)能量；而液泡則是植物細(xì)胞的倉庫，負(fù)責(zé)儲存植物生長所需的各種物質(zhì)。它也可以幫助細(xì)胞吸收水分，清除有毒物質(zhì)。

原核細(xì)胞vs 動物細(xì)胞vs 植物細(xì)胞

在AP生物中，不同種類的細(xì)胞間的區(qū)別是一大考點(diǎn)。下面的表格總結(jié)了最主要的三種細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別：

Ending：

看到這里，你應(yīng)該已經(jīng)大概了解了細(xì)胞的工作原理，并理解了不同種類的細(xì)胞之間的區(qū)別了。

懂得這些，你就可以放心地學(xué)習(xí)AP生物中更為復(fù)雜的一些知識點(diǎn)了，比如蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂、光合作用等。

【微語】他在知識的海洋里遨游, 每一滴汗水都澆灌著未來的花朵, 綻放著希望的芬芳。