Essential Cell Biology--Fifth Edition--Chapter one (5)

1.1.4 The eukaryotic cell [真核细胞]

真核细胞，一般来说，比细菌和古细菌更大，更复杂。有些是独立的单细胞生物，如变形虫和酵母（图1-14）；另一些则生活在多细胞集合中。所有更复杂的多细胞生物——包括植物、动物和真菌[fungi]——都是由真核细胞形成的。

图1.14 酵母是简单的、自由生活的真核生物

根据定义，所有真核细胞都有一个细胞核。但是，拥有[possession]细胞核的同时也拥有其他各种各样的细胞器，其中大多数是膜包裹的，所有真核生物都有。在本节中，我们从功能的角度看真核细胞中发现的[take a look at]主要细胞器，我们考虑它们是如何在真核细胞的生命中发挥作用[serve the roles]的。

1.1.4.1  The Nucleus Is the Information Store of the Cell

图1.15 真核细胞的细胞核包含了大部分的DNA

在真核细胞中，细胞核通常是最突出的细胞器[prominent organelle]（图1-15）。它被包裹在形成核膜的两层同心膜[concentric membranes]中，里面含有DNA分子——一种极长的聚合物[polymers]，可以编码生物体的遗传信息。在光学显微镜下，当细胞分裂成两个子细胞之前，这些巨大的DNA分子变得更加紧密时，它们就变成了单个的染色体（图1-16）。在原核细胞中，DNA也携带遗传信息；这些细胞没有独特的细胞核[a distinct nucleus]，不是因为它们没有DNA，而是因为它们没有将DNA保存在核膜内[nuclear envelope]，与细胞的其他内容物分离。

图1.16 当细胞即将分裂时，染色体变得可见。

1.1.4.2 Mitochondria[线粒体] Generate Usable Energy from Food Molecules

线粒体存在于所有真核细胞中，是细胞质[cytoplasm]中最明显的[conspicuous]细胞器之一（见图1-8B）。在荧光显微镜下，它们表现为蠕虫状结构，通常形成分支网络（图1-17）。当用电子显微镜观察时，可以发现单个的线粒体被包裹在两个独立的膜中，内膜形成褶皱，投射到细胞器的内部（图1-18 (A)线粒体横切面的电子显微镜照片显示了线粒体内膜的广泛内折叠。(B)线粒体膜排列的三维表示显示光滑的外膜（灰色）和高度卷曲的内膜（红色）。内膜包含真核细胞中负责能量生产的大部分蛋白质，是高度折叠的，为这种活动提供了很大的表面积。(C)在这个示意图细胞中，线粒体最里面的隔间是橙色的。）。

                                            

图1.17 线粒体的形状和大小各不相同[酵母细胞]    图1.18 线粒体有独特的内部结构

然而，显微镜检查本身并不能说明线粒体的作用[gives little indication of what mitochondria do]。它们的功能是通过打碎细胞，然后在离心机中旋转[spinning]细胞碎片汤来发现的；这种处理方法根据细胞器的大小和密度将其分离。然后对纯化的线粒体[Purified mitochondria]进行测试，看看它们可以执行什么化学过程。这表明线粒体是细胞化学能量的发生器。它们利用[harness]食物分子（如糖）氧化[oxidation产生的能量来产生三磷酸腺苷（atp），这是一种基本的化学燃料，为细胞的大部分活动提供动力。因为线粒体在这个过程中消耗氧气并释放二氧化碳，所以整个过程被称为细胞呼吸[cell respiration]——本质上是细胞水平的呼吸。如果没有线粒体，动物、真菌和植物将无法利用氧气从滋养[nourish]它们的食物分子中提取它们所需的能量。第14章详细讨论了细胞呼吸的过程。

线粒体含有自己的DNA，并通过分裂繁殖。因为它们在很多方面都与细菌相似，所以人们认为它们来自于[derive from]被当今真核细胞的某些祖先所吞噬[engulfed]的细菌（图1-19）。这显然创造了一种共生关系[symbiotic relationship]，在这种关系中，宿主真核生物和被吞噬的细菌[engulfed bacterium]互相帮助生存和繁殖。

1.1.4.3 Chloroplasts[叶绿素] Capture Energy from Sunlight

叶绿体是大型的绿色细胞器，存在于植物和藻类[algae]的细胞中，但不存在于动物或真菌的细胞中。这些细胞器的结构甚至比线粒体更复杂：除了它们的两个周围膜外，它们还拥有内部堆积的含有绿色色素叶绿素[chlorophyll]的膜（图1-20）。

图1.20植物细胞中的叶绿体捕获阳光的能量。(A)从开花植物的叶子中分离出来的单个细胞，在光学显微镜下看到，有许多绿色的叶绿体。(B)其中一个叶绿体的图，显示了内外膜，以及包含吸收光能的绿色叶绿素分子的高度折叠的内膜系统。

图1.21 几乎可以肯定，叶绿体是由吞噬的光合细菌进化而来的。

叶绿体进行光合作用[carry out photosynthesis]——在它们的叶绿素分子中捕获[trap]阳光的能量，并利用这些能量来驱动富含能量的糖分子的制造。在这个过程中，它们释放出氧气作为分子副产品。植物细胞可以在需要的时候提取这些储存的化学能量，就像动物细胞一样：通过氧化这些糖和它们的分解产物，主要是在线粒体中。因此，叶绿体使植物能够直接从阳光中获取能量。它们还允许植物产生食物分子和氧气，线粒体利用这些分子以ATP的形式产生化学能。这些细胞器如何一起工作将在第14章讨论。

和线粒体一样，叶绿体也含有自己的DNA，通过一分为二进行繁殖，被认为是从细菌进化而来的——在这个例子中，是从被早期需氧真核细胞吞噬的光合细菌进化而来的（图1-21）。[2024.11.14]

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