细胞器间的分工合作

在初中时我们了解到，细胞作为一个最基本的生命单位，也是一个最基本的生命系统。对于这样一个生命系统而言细胞的结构分为细胞核细胞质，细胞器和细胞膜。植物细胞还有一个细胞壁。而在细胞器中又分为线粒体，叶绿体，核糖体，内质网等等。在初中时，我们学了他们各自的作用，但是至于他们是如何行使这项功能的，我们却没有更加深入的探究。也就是说在初中时，我们只是从一个较为较为宏观的角度来看待我们的细胞的。而到了高中我们则有了更加微观，也就是分子层面的视角来看待细胞。

接下来就让我们以高中的视角来重新看看我们的细胞中究竟有什么神奇的地方吧！

随着生命的不断演化，生命从一堆机械堆起的物质，变成了一个高效、可以行使很多复杂生命活动的生命体。那么这样的转变究竟何以可能呢？如果我们要研究这样一个生命体其中的运行机制，我们就需要一层层剖析，探究构成这个生命体最基本的单位——细胞的运行机制。

对于细胞这个生命系统来讲，它首先需要有细胞膜作为它的边界。当有这样的“分隔之墙”后，与细胞而言，就有了内和外之分。这样的一个膜无疑可以在一定程度上增加这个细胞的安全性。另外，这个膜还可以使能量和遗传物质之间距离更近，这样就会使得这个细胞内部具有更多的可能性。

当这个细胞内部有了更多的可能性后，她在亿万年间的演化中，又会在其内部诞生出怎样高效，复杂的结构呢？

一个细胞，除了要进行简单的摄食排泄等，还需要可以应对一些外界的突发环境以及内部更加复杂的新陈代谢。所以在一个细胞当中，它肯定要有很多大大小小的“机器”来帮助这个细胞完成这些功能。这些“机器”我们就可以将它称为细胞器。

这些细胞器作为一个整体，要去共同合作完成一件事情，肯定需要一个统领全局的“指挥官”，向这些细胞器发号施令，控制这些细胞器的运作。这个总指挥官就是细胞核。

在一个细胞当中有很多各种各样的细胞器，这些细胞器，之间又是如何分工合作共同处理细胞内大大小小的生命活动呢？

我们要研究的细胞它非常小，以至于我们难以用普通的光学显微镜观察到细胞内部的结构。这时我们就需要借助一些新的技术来研究细胞内部的结构并建构出各个结构的模型。我们采用的技术就是差速离心法。差速离心法是一种常用的分离不同大小细胞器的方法。该方法主要是通过逐渐提高离心速度来实现分离目的。首先，起始的离心速度较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。接着收集沉淀，改用较高的离心速度离心悬浮液，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。

接下来，我们就需要根据一个细胞应该具备的功能来猜测它所具备的结构。

首先，完成这一系列生命活动肯定需要能量。于是，在细胞器内肯定有一个专门用来产生并提供能量的家伙。

其次，这些生命代谢活动都需要一个专门的“工兵”——蛋白质，蛋白质是我们体内生命活动的主要承担者，并且氨基酸要合成四级结构才可以变成蛋白质，这个过程是相当复杂繁琐的。就需要有很多个细胞器，像流水线一样生产蛋白质。

然后，细胞当中的细胞器都会衰老、损伤、凋亡，这时就需要有一个细胞器来分解处理这些衰老、损伤、凋亡的细胞器。

最后，细胞作为一个生命系统肯定需要新陈代谢。物质进出细胞的方式有很多种，但对于一些大分子物质来讲，他们就必须通过胞吞、胞吐的方式进出细胞，在胞吞、胞吐的过程中需要借助囊泡来帮助大分子物质在细胞内部的运输，也就是说需要有一个专门生产囊泡的“机器”。而这些囊泡也不能在细胞中漫无目的的飘荡，它需要有一个专门的“交通通道”，以及运输这些囊泡的“交通工具”。

细胞中的能量从何而来呢？

根据之前的学习，我们了解到我们每天所摄入的能量，都是来源于我们每天吃的食物当中的那些有机物的。然而我们每天摄入的糖，脂质，蛋白质等这些有机物都是由植物光合作用产生的。而植物光合作用的场所就是叶绿体。叶绿体有内外双层膜，并在其中有液态基质液态基质当中有RNA和 DNA，这也就使得叶绿体当细胞核被病毒攻占后，仍然可以依据自己体内的RNA和DNA的指令行使工作，我们将这种细胞器称为半自主细胞器。在机制内部还有很多基粒，这些基粒就是光合色素蛋白质复合体（类囊体），而这些光合色素蛋白质复合体，他们可以吸收光量子，这些光量子激活了光合色素体内的高能电子，为了弥补这些电子的空缺水，在光和水裂解酶的条件下为了氧气两个电子和两个质子，也就是两个氢离子，由于质子电化学梯度的作用氢离子通过质子泵，质子泵也是atp合成酶从类囊体腔中向叶绿体中运输，同时激活了atp合成酶工作，开始产生大量atp。而产生的高能电子和atp中的能量可以用于下一步将二氧化碳固定为有机物。

当这些有机大分子经过我们体内一步步的消化变成有机小分子后，我们仍然没有办法直接利用这些有机小分子，而是要将这些有机小分子转化成能量，供细胞使用。行使这项重要使命的就是线粒体。线粒体同样也是双膜结构，也就是说线粒体同样是半自主细胞器。线粒体的膜上有很多的脊，这也使得线粒体的表面积增加，可以转化的能量增多。线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，也是人体内主要的“动力车间”，为提供人体95%的能量。有机物首先在细胞质基质中转化为丙酮酸并同时生成少量的atp和[H]。一部分的丙酮酸会继续待在细胞质基质中进行无氧呼吸，转化为乳酸或者乙醇加少量二氧化碳。而另一部分丙酮酸则会进入线粒体机制中进行有氧呼吸。这一阶段我们称为三羧酸循环，反应物是水加丙酮酸，产物是atp和[H]，第3阶段就是电子传递链和我们上面提到的光合作用大体相同。[H]激活脱氢酶，自身变成一个电子以及一个质子，电子给这些脱氢酶提供能量。使得这些质子可以从线粒体机制中流向线粒体膜间质中。随着线粒体膜间质中质子浓度的增大，质子就会通过质子泵回到线粒体基质中，同时生成大量的atp。

那承担着我们身体中众多生命活动的蛋白质又从何而来呢？是从外界的某个器官来专门生产，蛋白质在由血液运输到细胞中吗？还是细胞自身就会生产它所需的蛋白质呢？

蛋白质对于细胞而言是很重要的，需求量也极大。如果由一个专门的器官生产，再通过血液运输到各个细胞的话，可能就会导致细胞内蛋白质的补充不及时。在细胞中生产蛋白质的机器就是核糖体。核糖体不同于前面的双膜结构，核糖体属于无膜结构，而且核糖体的数量极多。但由于蛋白质的结构过于复杂，肯定不能全部都让核糖体来生产，于是核糖体就只负责生产多肽/肽链，也就是蛋白质的一级结构。接下来的工作则交给了粗面内质网。粗面内质网上附着了很多核糖体。这些核糖体生产的肽链则可以直接进入内质网中继续合成蛋白质的二、三、四级结构。这些内质网有的仅仅挨着细胞核，有的则仅仅挨着细胞膜，在细胞中数量极大，可以及时为细胞各处提供蛋白质。但有的内质网上却没有附着核糖体，这样的内质网叫光面内质网。由于他们表面没有附着核糖体，所以他们生产蛋白质的效率也就会大大低于粗面内质网，所以对于这些光明的指纹来讲，它们的功能并不仅仅只是生产蛋白质，它们的主要功能是生产多糖、脂质等同样对细胞很重要的有机大分子。

这些蛋白质生产出来后就需要由囊泡运输到细胞各处，那这个囊泡从何而来呢？这些囊泡由高尔基体产生。然而高尔基体不仅仅可以产生囊泡，它还可以对来自内质网的蛋白质进行加工分类和修饰，并将他们运输的到他们要去的那个细胞器。

那囊泡在细胞中又是如何运输的呢？难道是每天在细胞当中飘来飘去，最终漂到那个细胞器旁边吗？肯定不是这样的，这样对于一个高校且复杂的生命体来讲效率太慢了，并且也太过于混乱了。在我们的日常生活中，如果我们想要从一个地方到另外一个地方，我们肯定不是在大地上随便的走，而是根据修建的道路走。在细胞中也是这样的，囊泡的运输也是有它的道路的。而囊泡的道路就是细胞骨架。细胞骨架可以分为微丝和微管。微丝和微管可以不断的组装并且去组装，也就是分解，而分解下来的微管又可以重新组装前面的微管。既节省了材料，又可以实现细胞骨架的不断调整形态。而运输这些囊泡的“交通工具”，就是驱动蛋白，马达蛋白就是驱动蛋白的一种。驱动蛋白可以通过分解ATP牵引囊泡，沿着微管定向移动。那这样的道路又如何稳定呢？在这些道路中有一个中心体，这个中心体由两个相互垂直的中心粒构成。中心体可以发出微管，也就相当于这个中心体可以控制整个细胞骨架的系统。

最后当这些细胞器衰老凋亡了之后，他们又会怎样呢？溶酶体体内的水解酶可以将这些衰老损伤的细胞器分解掉。其中一些没有用的代谢废物就会被囊泡载着离开细胞，而其中的一些可回收利用的物质则重新运输到细胞器当中。然而这绝不仅仅是溶酶体的作用，溶酶体还可以吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌，十分有效的防止病毒或细菌侵入细胞核。

另外，除了以上的这一切，在植物细胞中还有一个细胞器——液泡。液泡可以储存营养物质，色素等，并且因为液泡的体积比较大，也可以使细胞保持坚挺，维持植物细胞的形状。

以上就是我们细胞当中细胞器的结构与功能了。这些细胞器之间相互联系，相互作用，形成具有某些功能的整体，并且同时具有系统性和开放性。这样一个小小的细胞，甚至比我们现在人类所创造出来的任何一个高精尖的仪器都更为精妙，

然而这样如此精妙神奇的细胞，绝不仅仅仅存在于人类的身体当中。对于其他动物植物甚至微生物来说，他们都是由各种各样的细胞构成的，他们的生命仍然非常的神奇，也非常的精妙。我们人类说白了，也就是这样无数个细胞构成的，如果没有这一个个看似微小的细胞，也不可能构成我们如今这样一个神奇且复杂的生命体。那些生命并不是就比我们人类要更加低等，他们也同样是生命神奇的体现。

所以我认为我们应该去尊重每一个这样如此神奇又宝贵的生命。这样的神奇绝不仅仅属于人类，而是属于所有生命体。希望当我们再去看到一个小动物或者一株植物时，不要认为它的生命就是不如人类的，而是要带着一种对生命本身的敬畏，去对待每一个生命。

但是不可否认的是，我们人类仍然站在食物链的最顶端。我们仍然具有着与其他动植物不同的地方，而这个不同就来源于我们的神经，我们的大脑，也就是我们的理性。拥有了这样更强大的理性，并不意味着我们就要永远存活在丛林法则中称王称霸，而是意味着我们要去探寻我们因为有了理性因而获得的更多的可能性。只有这样，我们才能活出我们人之为人的那份高贵与独特。