第2节 细胞器之间的分工合作
细胞在生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化。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、结构不同，在功能上也各有分工(图3-6)。
（细胞壁不是细胞器，动物细胞没有细胞壁，在真核细胞中，它位于植物细胞的细胞膜外侧，主要由纤维素和果胶构成，对细胞起支持与保护作用；
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体；
叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量黄转换站”，注意：不是所有植物细胞都有叶绿体，例如根部细胞；
内质网是蛋白质等大分子物质合成、加工场所和运输通道。它由膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成一个连续的内腔相通的膜性管道系统。有些内质网上有核糖体附着，叫做粗面内质网，有些内质网上没有核糖体，叫做光面内质网。粗面内质网主要参与蛋白质的加工和运输，光面内质网主要合成脂质；
高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”，将蛋白质分泌出去，在植物细胞中，高尔基体参与细胞壁的合成，此外，溶酶体也是从高尔基产生的；
溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌；
液泡主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺；
中心体分布在动物和低等植物中，由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成，主要成分为蛋白质，中心体与细胞的有丝分裂和减数分裂有关；
核糖体是“生产蛋白质的机器”，核糖体由蛋白质和rRNA构成，有的附着于粗面内质网上，这些核糖体基本是合成分泌蛋白的，需要运输给高尔基体加工并分泌，有的游离在细胞质基质中，这些核糖体基本是合成结构蛋白的，不需要加工分泌。）
科学方法 分离细胞器的方法——差速离心法
差速离心主要是采取逐渐提高离心速率分离不同大小颗粒的方法。如在分离细胞中的细胞器时，将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆，将匀浆放入离心管中，采取逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器。起始的离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的。
细胞质中的细胞器并非是漂浮于细胞质中的，细胞质中有着支持它们的结构——细胞骨架(图3-7)。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。
细胞器之间的协调配合
※科学方法 同位素标记法
在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O与18O，12C与14C。同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。
同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素有的具有放射性，如14C、32P、3H、35S等；有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。
分泌蛋白的合成过程大致是：首先，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。当合成了一段肽链后，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，包裹着蛋白质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的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外(图3-8)。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着重要的交通枢纽作用。
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)。这些生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。
（gzsw补充：下面总结一下细胞器的种类及作用）
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，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。
第二，许多重要的化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。
第三，细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，这样使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行(图3-9)。
▲与社会联系 人工合成的膜材料已用于疾病的治疗。例如，当肾功能发生障碍时，由于代谢废物不能排出，病人会出现水肿、尿毒症。目前常用的治疗方法，是采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能，其中起关键作用的血液透析膜就是一种人工合成的膜材料。当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜就能把病人血液中的代谢废物透析掉，让干净的血液返回病人体内。
