什么是细胞器?

细胞器(Organelles )是细胞内具有特殊功能的微小结构。可以在不同植物,动物和细菌细胞中找到不同类型的细胞器:每一种都有自己的重要任务,如产生能量或加工蛋白质等。

这些结构有广泛功能,并且大多数是对细胞生命很重要的工作。细胞器最重要的结构是细胞核,内质网,高尔基氏体,线粒体和叶绿体。它们各自位于细胞的特定位置。细胞核一般位于中心附近,内质网和高尔基氏体位于旁边,剩下的细胞器分布于细胞内

细胞器的种类和数量变化取决于细胞的作用。例如,除了不包含任何细胞器或基因材料的成熟红血细胞以外,几乎所有植物和动物细胞都包含一个核。另一个例子是有更多线粒体的肌肉细胞,因为需要更多能量保持肌肉细胞有效工作。

研究人员认为,细胞器进化的总体原因是,细胞能从隔离许多复杂化学反应受益。在植物和动物细胞内,每一个都被自己的膜围绕,以帮助单元功能。该保护的主要好处之一是在隔膜单元内,pH等化学条件能在不影响整个细胞的情况下修改。与之类似的是,每一个隔离的内容都发生在细胞内。

特定细胞器很大,能在光学显微镜下看出形状和表面。这些细胞器包括线粒体和高尔基氏体,以及细胞核。然而,需要电子显微镜更详细观察它们。实际上,直到发明电子显微镜观察后,科学家才开始了解这些结构的功能。

线粒体给细胞提供可用能量。可以在真菌,植物和动物等大多数复杂生物体中找到它们。这些结构的主要功能是产生叫做三磷酸腺苷的分子,这是动物和真菌细胞的主要能量来源,并且是植物的次生来源。线粒体还有细胞代谢调控与钙存储等额外功能。

有些细胞器只在特定生物体中存在。最常见的例子是叶绿体,只有植物和水藻细胞包含它。叶绿体通过光合作用用阳光生产葡萄糖。另一个例子是羧酶体,只存在于特定细菌。羧酶体让细菌将碳转变成它们可以使用的有机分子。

蛋白质生产和DNA相互作用

许多细胞器之间能相互沟通,不是因为邻近就是通过化学信号。例如,内质网联系高尔基氏体,并且这两种单元都涉及新蛋白质生产。新蛋白质在内质网内生产,并从这里移动到高尔基氏体,然后经过修改和包装,传输到细胞内的其它地方。

这种通信联系的另一个实例是发生在细胞核和其它细胞器之间。尽管它包含的细胞核和DNA与其它细胞结构没有物理联系,但通过蛋白质信号分子与其它细胞沟通。包裹细胞核的膜通过限制与DNA交互影响的特定蛋白质流量控制进出结构。

正如较大器官受健康问题影响一样,单个细胞器也会遭遇疾病和先天性障碍。这些结构是细胞功能必需的,影响它们的疾病会导致严重症状,有些情况下甚至有致命风险。机能障碍有广泛和难以预料的结果。

内质网功能障碍与囊性纤维化,老年痴呆症,亨廷顿和帕金森氏病等疾病存在联系。这些情况下,给内质网造成压力是导致症状的诱因。影响高尔基氏体的疾病包括导致肝病,心理障碍和癫痫发作的先天性障碍,它们通常会在孩子2岁前导致死亡。

线粒体疾病会造成从消化不良到失明等不同疾病。这些疾病很难治疗,通常涉及造成细胞器损伤的先天性缺陷。