細胞 · 三維結構

細胞全景

這是一個切去四分之一的動物細胞，直徑約 20 µm。外面是細胞膜，中央是細胞核，兩者之間是細胞質：半透明的細胞質基質中懸浮著各種細胞器。

點擊任意結構，鏡頭會飛過去，右側顯示它的名稱與功能；也可以從下方列表中選擇。

右下角可以切換熒光顯微模式：用不同顏色的熒光染料分別標記細胞核、線粒體、內質網等，這就是科研中觀察活細胞的方式。

細胞器詳解

逐個放大觀察各種細胞器的內部結構。打開剖切可以看到雙層膜之間的間隙、線粒體的嵴、葉綠體的基粒等。

按膜結構分類：

雙層膜：線粒體、葉綠體（還有細胞核的核膜）單層膜：內質網、高爾基體、溶酶體、液泡無膜：核糖體、中心體

動物細胞與植物細胞

動物細胞與植物細胞都有細胞膜、細胞質和細胞核，也都有線粒體、內質網、高爾基體、核糖體等細胞器。

植物細胞特有：細胞壁、葉綠體（綠色部位的細胞）、中央大液泡。

動物細胞特有：中心體（低等植物細胞也有）；溶酶體主要見於動物細胞。

打開“突出差異”，兩者的特有結構會閃爍標出。

原核細胞與真核細胞

根據有無以核膜為界限的細胞核，細胞分為原核細胞和真核細胞。細菌、藍細菌（藍藻）是原核生物；動物、植物、真菌是真核生物。

原核細胞的 DNA 集中在擬核，沒有核膜和核仁；唯一的細胞器是核糖體。

切換到“尺度對比”：一個大腸桿菌只有約 2 µm 長，放在動物細胞旁邊就像一粒米。

流動鑲嵌模型

放大到分子尺度（約 1 億倍），細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層：磷脂分子的親水頭部朝向膜兩側的水環境，疏水尾部朝內相對排列。

蛋白質有的鑲在表面，有的部分或全部嵌入，有的貫穿整個磷脂雙分子層。

細胞膜外表面的糖類分子與蛋白質結合形成糖蛋白，與脂質結合形成糖脂，統稱糖被，與細胞識別和信息傳遞密切相關。

注意觀察：磷脂分子在不停地側向移動，大多數蛋白質也能運動，所以膜具有流動性。

物質進出細胞

被動運輸：順濃度梯度，不消耗能量。· 自由擴散：O₂、CO₂、甘油、乙醇等直接穿過磷脂雙分子層。· 協助擴散：藉助通道蛋白（水、K⁺）或載體蛋白（葡萄糖進入紅細胞）。

主動運輸：逆濃度梯度，需要載體蛋白，消耗 ATP，如鈉鉀泵。

胞吞與胞吐：大分子和顆粒物依靠膜的流動性進出細胞，消耗能量。

下方圖表顯示各方式的運輸速率與濃度差、O₂ 濃度的關係。

分泌蛋白的合成與運輸

科學家用 ³H 標記的亮氨酸注射豚鼠胰腺腺泡細胞，追蹤放射性依次出現的位置（同位素標記法）。

核糖體上合成肽鏈 → 進入粗面內質網加工摺疊 → 內質網出芽形成囊泡 → 與高爾基體融合，進一步修飾加工 → 高爾基體出芽形成囊泡 → 與細胞膜融合，以胞吐方式分泌到細胞外。

全過程所需能量主要由線粒體提供。

圖表記錄各結構的放射性變化，以及內質網膜、高爾基體膜、細胞膜面積的變化：內質網膜減少，高爾基體膜先增後減（基本不變），細胞膜增加。

細胞骨架與胞質環流

細胞骨架由三類蛋白質纖維組成：微管（最粗，約 25 nm，從中心體放射發出）、微絲（最細，約 7 nm，即肌動蛋白絲，在細胞膜下密集成網）、中間纖維（約 10 nm，像繩索一樣增強韌性）。

馬達蛋白沿著細胞骨架“行走”運送貨物：驅動蛋白沿微管走向正端（細胞外周），動力蛋白走向負端（中心體）。每走一步水解一個 ATP。

在植物細胞中，肌球蛋白沿微絲拖動細胞質流動，葉綠體隨之繞著中央液泡環流，這就是觀察胞質環流的實驗現象。