细胞结构和细胞器

细胞结构涉及细胞的物理组织方式，从构成其边界的质膜到将真核生命化学过程区室化的膜包被细胞器。

Definition

细胞器是特化的亚细胞结构，在真核生物中通常由膜包被，执行一组明确的功能；细胞结构是这些组分在质膜边界内的空间组织。

Scope

本领域涵盖原核细胞和真核细胞的结构、细胞核及其基因组组织、合成和运输蛋白质与脂质的内膜系统，以及能量转换细胞器线粒体和叶绿体。它将细胞器视为功能性区室，其膜创造了独特的化学环境。

Sub-topics

• 内膜系统和分泌途径
• 线粒体和叶绿体
• 细胞核与基因组组织
• 原核细胞和真核细胞的组织

Core questions

• 原核细胞和真核细胞在内部组织上有何不同？
• 膜形成的区室化为何能赋予真核细胞功能优势？
• 基因组如何在细胞核内包装和组织？
• 线粒体和叶绿体是如何产生的，它们为何保留自己的基因组？

Key theories

细胞学说

所有生命体都由一个或多个细胞组成，细胞是生命结构和功能的基本单位，所有细胞都来源于已存在的细胞。

细胞器的内共生起源

线粒体和叶绿体来源于被祖先宿主细胞吞噬的自由生活的细菌，这解释了它们的双层膜、自身的环状DNA和细菌型核糖体。

Mechanisms

真核细胞通过内部膜被分隔成不同的区室，每个区室都保持着独特的组成。细胞核储存和组织DNA，并通过核孔复合体与细胞质交换分子。内质网、高尔基体、内体和溶酶体通过囊泡运输连接，形成一个分泌和降解网络。线粒体和叶绿体通过其内膜进行能量转换，并由双层膜包围，这与其内共生祖先的特征一致。

Clinical relevance

理解细胞器结构是细胞和分子生物学的基础，从解释显微镜和细胞分级分离数据到将亚细胞定位与功能联系起来。此处处理方式为描述性的，不具指导性。

History

从虎克（Hooke）和列文虎克（van Leeuwenhoek）开始的显微镜观察揭示了细胞；施莱登（Schleiden）和施旺（Schwann）的细胞学说将其正式确立为生命的基本单位。20世纪的电子显微镜和细胞分级分离技术，以帕拉德（Palade）在分泌途径上的工作和德迪夫（de Duve）对溶酶体的发现为代表，绘制了细胞器的图谱，而马古利斯（Margulis）则复兴了线粒体和叶绿体的内共生学说。

Key figures

• Robert Hooke
• Theodor Schwann
• George Palade
• Lynn Margulis
• Christian de Duve

Seminal works

• alberts2014
• palade1975

Frequently asked questions

原核细胞和真核细胞的主要结构区别是什么？

真核细胞拥有膜包被的细胞核和其他膜包被的细胞器，这些细胞器将其化学过程区室化，而原核细胞则缺乏细胞核和膜包被的细胞器。

线粒体为什么有自己的DNA？

线粒体来源于曾自由生活的细菌，被祖先细胞摄取后，它们保留了一小部分残余基因组，编码少数用于能量转换的蛋白质。