细胞 · 三维结构

细胞全景

这是一个切去四分之一的动物细胞，直径约 20 µm。外面是细胞膜，中央是细胞核，两者之间是细胞质：半透明的细胞质基质中悬浮着各种细胞器。

点击任意结构，镜头会飞过去，右侧显示它的名称与功能；也可以从下方列表中选择。

右下角可以切换荧光显微模式：用不同颜色的荧光染料分别标记细胞核、线粒体、内质网等，这就是科研中观察活细胞的方式。

细胞器详解

逐个放大观察各种细胞器的内部结构。打开剖切可以看到双层膜之间的间隙、线粒体的嵴、叶绿体的基粒等。

按膜结构分类：

双层膜：线粒体、叶绿体（还有细胞核的核膜）单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡无膜：核糖体、中心体

动物细胞与植物细胞

动物细胞与植物细胞都有细胞膜、细胞质和细胞核，也都有线粒体、内质网、高尔基体、核糖体等细胞器。

植物细胞特有：细胞壁、叶绿体（绿色部位的细胞）、中央大液泡。

动物细胞特有：中心体（低等植物细胞也有）；溶酶体主要见于动物细胞。

打开“突出差异”，两者的特有结构会闪烁标出。

原核细胞与真核细胞

根据有无以核膜为界限的细胞核，细胞分为原核细胞和真核细胞。细菌、蓝细菌（蓝藻）是原核生物；动物、植物、真菌是真核生物。

原核细胞的 DNA 集中在拟核，没有核膜和核仁；唯一的细胞器是核糖体。

切换到“尺度对比”：一个大肠杆菌只有约 2 µm 长，放在动物细胞旁边就像一粒米。

流动镶嵌模型

放大到分子尺度（约 1 亿倍），细胞膜的基本支架是磷脂双分子层：磷脂分子的亲水头部朝向膜两侧的水环境，疏水尾部朝内相对排列。

蛋白质有的镶在表面，有的部分或全部嵌入，有的贯穿整个磷脂双分子层。

细胞膜外表面的糖类分子与蛋白质结合形成糖蛋白，与脂质结合形成糖脂，统称糖被，与细胞识别和信息传递密切相关。

注意观察：磷脂分子在不停地侧向移动，大多数蛋白质也能运动，所以膜具有流动性。

物质进出细胞

被动运输：顺浓度梯度，不消耗能量。· 自由扩散：O₂、CO₂、甘油、乙醇等直接穿过磷脂双分子层。· 协助扩散：借助通道蛋白（水、K⁺）或载体蛋白（葡萄糖进入红细胞）。

主动运输：逆浓度梯度，需要载体蛋白，消耗 ATP，如钠钾泵。

胞吞与胞吐：大分子和颗粒物依靠膜的流动性进出细胞，消耗能量。

下方图表显示各方式的运输速率与浓度差、O₂ 浓度的关系。

分泌蛋白的合成与运输

科学家用 ³H 标记的亮氨酸注射豚鼠胰腺腺泡细胞，追踪放射性依次出现的位置（同位素标记法）。

核糖体上合成肽链 → 进入粗面内质网加工折叠 → 内质网出芽形成囊泡 → 与高尔基体融合，进一步修饰加工 → 高尔基体出芽形成囊泡 → 与细胞膜融合，以胞吐方式分泌到细胞外。

全过程所需能量主要由线粒体提供。

图表记录各结构的放射性变化，以及内质网膜、高尔基体膜、细胞膜面积的变化：内质网膜减少，高尔基体膜先增后减（基本不变），细胞膜增加。

细胞骨架与胞质环流

细胞骨架由三类蛋白质纤维组成：微管（最粗，约 25 nm，从中心体放射发出）、微丝（最细，约 7 nm，即肌动蛋白丝，在细胞膜下密集成网）、中间纤维（约 10 nm，像绳索一样增强韧性）。

马达蛋白沿着细胞骨架“行走”运送货物：驱动蛋白沿微管走向正端（细胞外周），动力蛋白走向负端（中心体）。每走一步水解一个 ATP。

在植物细胞中，肌球蛋白沿微丝拖动细胞质流动，叶绿体随之绕着中央液泡环流，这就是观察胞质环流的实验现象。