第二章　生物的基本構造與功能 第2節　細胞的構造與功能

不同種類的細胞 大小、形狀和功能雖然有很大的差異 基本構造皆相同： 細胞膜 細胞質 細胞核

2-2.1 真核細胞及其胞器的構造與功能

細胞膜 細胞是由一層細胞膜所包裹 能與外界進行選擇性的交換物質，來維持內部組織運作的穩定狀態

細胞膜成分 磷脂、蛋白質、醣類及膽固醇

細胞膜構造 「流體鑲嵌模型」（fluid mosaic model） 特點：組成分子是可以移動

磷脂質的移動 細胞膜上的大部分磷脂質分子，可以沿著同一平面迅速的移動 內外翻轉的情形相當少見

動物細胞膜 磷脂排列成脂雙層結構 雙層磷脂膜具有油脂的特性　　

動物細胞膜 脂溶性分子：較易擴散通過，如酒精 不帶電荷分子： 帶電荷的離子：不能直接通過脂雙層，如H＋及Na＋ 等 分子夠小：可直接通過細胞膜，如二氧化碳及氧等 較大分子：不易擴散通過細胞膜，如葡萄糖等 帶電荷的離子：不能直接通過脂雙層，如H＋及Na＋ 等

選擇性膜 細胞膜可選擇性地管制物質進出細胞

蛋白質 鑲嵌於膜的內側、外側或貫穿脂雙層

細胞膜構造 膜上的蛋白質種類繁多： 激素的受體 酵素：可以催化反應進行 貫穿脂雙層的蛋白質： 通道蛋白 攜帶蛋白 不同的通道蛋白和攜帶蛋白分別協助不同的物質通透

細胞膜構造 細胞膜必須維持流體特性才有正常功能 膜上的膽固醇會阻礙磷脂質的緊密聚集，有助於維持膜的流體特性

細胞膜構造 醣脂質：細胞膜上的醣類，連接於磷脂 醣蛋白：醣類連接於蛋白質 胚胎發生過程： 細胞可藉由細胞膜表面的醣蛋白加以分類，以便於發育成各種組織和器官 動物也可以藉由細胞膜表面的醣蛋白完成辨識自我與非我，是免疫系統中對抗外來細胞的憑藉　

生物膜 細胞膜及所有胞器的膜 如： 細胞質的膜狀胞器（脂雙層） 粒線體 葉綠體

胞器的定義 有關真核細胞「胞器」的定義，不同的學者有不同的看法 部分學者認為有膜包被的小構造才能稱為胞器，如粒線體等 部分學者認為細胞具有特定形態與特定功能的構造，如不具膜的核糖體及中心體亦是胞器

細胞質 介於細胞膜與細胞核之間的所有物質 組成： 多種胞器 膠狀基質

胞器 細胞內行使特殊功能的小構造 包括：粒線體、葉綠體、高基氏體、內質網、溶　體、液胞、微粒體、核糖體及中心粒等

細胞結構和功能的相關發現 1974年的諾貝爾生理醫學獎： 科勞特（Albert Claude， 1899～ 1983）：是第一位利用電子顯鏡鏡觀察細胞，首創以離心方式分離胞器，將生物學家帶入次細胞的領域

細胞結構和功能的相關發現 杜武（Christian de Duve， 1917～）：發現 溶 體 帕萊德（George E. Palade，1912～）：證明核糖體是合成蛋白質的胞器，以及附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質，才能分泌到細胞外

膠狀基質 各種大、小分子溶於水中所形成，許多細胞內的化學反應在此進行

細胞骨架（cytoskeleton） 細胞質內佈滿網狀的蛋白質纖維 細胞內的各種胞器並不是懸浮在膠狀的細胞質中

細胞骨架 微管：最粗 微絲：最細 中間絲：直徑介於兩者之間

細胞骨架功能 維持細胞的形狀 使細胞改變形狀 具有運動能力 微管所形成的紡綞體，在細胞分裂時，可協助染色體的分離

核糖體（ribosome） 在電子顯微鏡下才能見到的非膜狀構造 具大小兩個次單位，兩種次單位皆由rRNA及蛋白質組成，是合成蛋白質的重要胞器

核糖體 游離於細胞質：所製造的蛋白質，大多會留在細胞質內行使功能，如細胞質內的酵素 附著在內質網上的核糖體製造的蛋白質： 加上膜的包裝成為特殊的胞器，如溶　體 被運輸到細胞外，如唾腺細胞分泌的澱粉 附著在內質網上葉綠體及粒線體內也都具有核糖體

中心體 中心粒與周圍一團濃稠的細胞質所形成 又被稱為微管組成中心（microtubule organizing center），是形成微管的構造，與細胞分裂及鞭毛、纖毛的形成有關 植物細胞的中心體中不具中心粒

中心粒（centriole） 中心粒由蛋白質組成的微管所構成 位於細胞核附近，共兩個，彼此互相垂直 每一個中心粒呈中空狀態，由九組縱向的微管組成，而每一組又都由三個微管所組成

內質網（endoplasmic reticulum） 由膜摺疊成的扁囊狀或細管狀構造，遍布在細胞質中，一端連接核膜，另一端則靠近細胞膜 內質網非常細小，必須使用電子顯微鏡才能見到

內質網 粗糙型內質網：內質網上有核糖體附著 平滑型內質網：沒有核糖體附著

粗糙型內質網 可進行蛋白質的修飾與運輸 形成分泌性的蛋白質或分佈在膜上的蛋白質

不同細胞的平滑型內質網具不同的功能 產生固醇類荷爾蒙的睪丸及腎上腺皮質的細胞中，可發現大量的平滑型內質網，其內含合成固醇類的酵素

不同細胞的平滑型內質網具不同的功能 肝細胞的平滑型內質網中含許多種酵素，可以促進肝醣分解成葡萄糖，或將藥物及部分有毒的物質分解 肌肉細胞中的平滑型內質網可儲存及釋放鈣離子，用以調節肌肉的收縮運動

高基氏體（Golgi apparatus） 許多扁平的囊狀膜堆疊而成 內含許多酵素，將來自內質網的脂質或蛋白質加以修飾、分類和包裝成小囊泡後，分泌至細胞外

高基氏體（Golgi apparatus） 分泌旺盛的細胞內常有較發達的高基氏體

溶酶體（lysosome） 單層膜的胞器，含由高基氏體送來的多種水解酵素，能分解蛋白質、脂質、醣類和核酸等大分子的物質

溶酶體（lysosome） 溶酶體與動物的胞內消化有關 將受損的胞器分解成小分子

液胞（vacuole） 在不同的生物細胞裡，有不同的大小、形狀和功能 變形蟲的伸縮泡能將體內多餘的水分排除 食泡可進行消化作用

成熟的植物細胞有中央大液胞 積存大量水分，使細胞產生膨壓，以維持細胞形狀 儲存醣類 、蛋白質、色素（花青素）和代謝廢物等 花青素能使花朵呈現豐富的色彩

花青素 植物的花青素為水溶性色素，多存於液胞內，和光合作用無關，但與花朵的色彩有關 不同酸鹼度會使花青素呈現不同顏色 在化學上，可利用花青素隨酸鹼度不同而變色的特點，製成酸鹼指示劑

液胞（vacuole） 細胞內暫時不用的物質也可以儲存在液胞內 如生長在乾旱地區的鳳梨、仙人掌等植物，夜晚吸收二氧化碳固定後，所產生的有機酸就暫時積存在液胞內

微粒體（microbody） 為單層膜的胞器 不同細胞中的微粒體，名稱不同，功能也不一 如肝細胞的微粒體： 具有代謝含氮物質、脂質及過氧化氫（H2O2）的酵素 又稱為過氧化體（peroxisome）

乙醛酸循環體（glyoxysome） 種子的胚乳或子葉細胞中的微粒體 其內所含的酵素有助於將脂質轉化為醣類，供應幼苗早期生長發育所需

粒線體（mitochondrium） 雙層膜所構成的胞器 在光學顯微鏡下呈粒狀或線狀，在電子顯微鏡下可看到外膜平滑、內膜向內形成許多褶膜 基質：內膜內部的空隙中，有半流動的液體

粒線體 內褶膜（cristae）：含與呼吸作用中電子傳遞鏈有關的許多種蛋白質 基質：含與呼吸作用中克氏循環有關的酵素，可將葡萄糖氧化產生能量，以形成ATP

粒線體 代謝率高的細胞內，粒線體的數量較多，如一個肝臟細胞中約有數千個粒線體 粒線體的基質中含DNA及核糖體，能自行合成小部分本身所需的蛋白質

葉綠體（chloroplast） 雙層膜的胞器，由囊狀膜和基質組成。 囊狀膜相疊形成葉綠餅（granum），含光合色素

葉綠體 囊狀膜：植物將光能轉化為化學能的主要構造 基質（stroma）： 葉綠餅以外的物質 含大量酵素，可將二氧化碳固定，並合成醣類 葉綠體的基質中也含DNA及核糖體，能自行合成小部分本身所需的蛋白質

細胞核 真核生物的細胞核： 核膜 核仁 染色質 核質 核膜為雙層膜，作為核質與細胞質間的界限

細胞核

細胞核 核膜的外層與內質網的膜相連續 核孔：散布在膜上的小孔，是提供細胞核及細胞質間的溝通管道 核仁：由核糖核酸（rRNA）及蛋白質組成，是形成核糖體單位的中心

染色質 組成：去氧核糖核酸（DNA）及蛋白質 具細胞生命的遺傳訊息 當細胞進行分裂時，細長的染色質會捲成粗短的染色體

核質 填充於染色質及核仁之間的濃稠物質 含豐富的蛋白質及離子 有些蛋白質是參與細胞核內代謝作用的重要酵素

細胞壁 植物細胞在細胞膜外還有細胞壁為細胞的分泌物 主要成分：纖維素 功能：保護細胞，維持細胞形狀

細胞壁 初生細胞壁 次生細胞壁

初生細胞壁（primary cell wall） 剛分裂完成的細胞，會分泌一些物質，形成較薄、纖維素含量較少，但較具彈性 初生細胞壁可以隨細胞的生長而增長

次生細胞壁（secondary cell wall） 當細胞接近成熟並停止生長後，會分泌木質素及纖維素含量較多的成分，強化其細胞壁 位於細胞膜與初生細胞壁之間

細胞壁 相鄰的植物細胞間藉由中膠層將細胞黏合在一起 中膠層是植物細胞剛分裂完成的子細胞之間，最先形成的間隔 在植物細胞分裂的末期，高基氏體產生許多小泡移向細胞中央，這些小泡聯合形成細胞板（cell plate）

原生質絲 未被小泡聯合所形成的空隙，仍有細胞質相通，這些絲狀連通的細胞質即為原生質絲 原生質絲：植物特有的構造，為細胞間物質和訊息交流的通道