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4关于其形状,人类细胞变化极大,一些是圆的,还有一些是矩形的,其他是不规则形的。
而白细
胞的形状是随着它的运动而变化的。
细胞结构
5尽管它们有很多不同之处,但是人类细胞有很多相同的结构特征。
如,细胞膜、细胞质、细胞器和细胞核。
红细胞除外,因为当它们成熟的时候,就没有细胞核。
细胞膜形成了细胞的外层,包裹着细胞质、细胞器和细胞核。
细胞膜
6细胞膜也叫做质膜,细胞是由磷脂、胆固醇和蛋白质构成的。
磷脂是脂溶性物质,通过扩散,经细胞膜进出细胞。
胆固醇为细胞膜提供了极大的稳定性。
蛋白质有很多作用,一些形成小孔使一些物质通过。
还有一些是酶,有助于物质进入细胞。
而另外一些蛋白质外边有很多低聚糖是抗原,标明了它可以鉴别自身的细胞。
然而,还有一些蛋白质用作激素的受体部位。
通过第一次和细胞的特殊受体相结合,许多激素产生了特殊的作用。
然后,这种结合激发了细胞膜内或细胞内的化学反应。
7尽管细胞膜是细胞的外层,但是我们应该明白,它不是固定的、像墙一样的外层。
而相当活跃,充满朝气。
细胞膜有选择性的通透,也就是
说,一些物质可以通过,而一些物质不可以通过。
细胞核
8除了成熟的红细胞之外,所有的人类细胞都有细胞核。
这些细胞核漂浮在细胞质中,有双层的核膜界定,并且有很多小孔。
9细胞核仁是小球状,有DNA、RNA和蛋白质构成。
核仁形成了特殊类型的RNA,叫做核蛋白RNA,它是核蛋白的一部分(细胞器),并且涉及蛋白质的合成。
10细胞核是细胞的控制中心,因为它含有染色体。
人类细胞中的46个染色体通常是看不见的,它们是长线型,叫做染色质,当细胞分裂的时候,染色体激烈的环状旋转,就形成了看得见的染色体。
染色体是由DNA和蛋白质构成的。
可记得我们早期的讨论,DNA就是细胞特征和活动的遗传密码。
每一个细胞核中的DNA含有所有人类特征的全部遗传信息。
在一些特殊的细胞中,实际上仅有少数的基因活跃。
这些活的基因就是特殊类型细胞所需要的蛋白质的密码。
细胞质和细胞器
11细胞质是水溶性物质,汽体和有机分子,它存在于细胞膜和细胞核之间。
化学反应发生于细胞质中,而细胞器就存在此处。
细胞器是细胞间物质,通常是由自己的膜界定,在细胞功能中有着特殊的作用。
12内质网状组织是膜小管的精密网,它从核膜扩展到细胞膜。
内质网状组织糙面的外表有大量的核蛋白,而滑面一点核蛋白也没有。
作为互相连接的小管网,内质网状组织用作细胞内,是细胞功能必需的传递通道。
这些物质包括,内质网状组织核蛋白所合成的蛋白质,以及由内质网状组织滑面所合成的脂质。
13核蛋白是非常小的物质,由蛋白质和核蛋白RNA构成。
一些存在于内质网状组织的糙面,而另一些自由地漂浮在细胞质中。
核蛋白就是蛋白质合成的场所。
14高尔基体是一系列扁平的膜囊,有点像众多的小碟子。
碳水化合物就是在高尔基体中合成的,进行包装,和其他物质一道作为细胞的分泌物。
为了分泌物质,高尔基体的小囊破裂,与细胞膜融合,并且把一些物质释放到细胞内。
15线粒体,是椭圆形成球状的细胞器,存在于细胞质中,由双膜界定,内膜有很多皱襞叫做卵鞘脊。
在线粒体内产生细胞呼吸的需氧反应。
因此,线粒体是ATP产生的场所。
需要大量ATP的细胞如,肌细胞,有许多线粒体来满足能量的需要。
16溶酶体,存在于细胞质中是单膜结构,含有许多消化酶。
当一些白细胞吞食细菌的时候,这些细菌就会被溶酶体的消化酶消化和破坏。
破落细胞和凋亡细胞也被这些酶消化,从而促使损伤组织的发炎。
17中心粒,是杆状结构,互相垂直。
其功能就是在细胞分裂期间整理紡垂丝纤维。
18纤毛和鞭毛穿过细胞膜是个活动的凸生物。
纤毛的功能就是清除细胞表面的物质。
它们通常比鞭毛短,有个别的细胞才有很多纤毛。
比如,覆在输卵管上的细胞用纤毛把卵细胞扫向子宫。
只有人类细胞才有鞭毛,它们是精子细胞,这些鞭毛为精子细胞提供了动力。
细胞的转运机制
佃活的细胞持续不断的和它周围的血液,或组织液相互作用,吞食一些物质,分泌和排泄另一些物质。
有一些转运机制使细胞把物质带进或带出细胞:
扩散、渗透、易化扩散、主动转运、滤过、吞食作用以及胞饮作用。
其中一些由细胞完成,而无需能量消耗。
但,另外一些则需能量,三磷酸腺苷。
接下来将描述每一机制,并举例说明该机制对人体的重要性。
扩散
20扩散就是分子运动,从浓度高的地方到浓度低的地方。
扩散的发生是因为分子有很多自由能,也就是说,它们总处在运动之中。
固体中的分子运动相当慢,而液体中的分子运动非常快,气体中的分子运动的仍然很快。
女口,当冰吸收热能时,它就会融化被蒸发。
当糖溶解时,糖分子就会互相碰撞。
这种碰撞使糖分子扩散,直到最终扩散到大分子中,这些分子仍然在运动,但是一些上升到了顶端,而另一些下沉到低端,从而达到了平衡。
21体内,通过扩散氧气和二氧化碳进行运动。
例如,在肺里,肺泡中的氧气浓度很高,而在肺毛细血管周围的血液中的氧气度却很低。
这与二氧化碳恰恰相反。
女口,肺泡中空气中的二氧化碳的浓度很低,而肺毛细血管中的二氧化碳浓度却很高。
这些气体向相反的方向扩散,都是从浓度高的地方向浓度低的地方运动。
氧气的扩散从空气到血液再扩散到全身。
二氧化碳的扩散从血液
到空气直到呼出渗透
22渗透简单定义为水通过选择性通透膜进行扩散。
也就是说,水将从水多的地方流到水少的地方。
换句话说,就是水将自然的流向更多溶解物的地方。
如,盐或糖。
如果把2%的盐溶物和6%盐溶物用一个膜隔开,是水而不是盐才能通过它。
水将会从2%的盐溶物流向6%的盐溶物,其结果就是2%的盐溶物浓度变得很高,而6%的盐溶物却更加稀释。
23在体内,位于小肠的细胞吸收通过渗透的消化物质。
这些细胞首先吸收的是盐,成为多盐体。
而水随着盐进入细胞。
渗透过程也发生于肾,重新吸收大量的水,防止由于尿而脱水。
易化扩散
24Facilitate这个词意思为帮助"
或者有助于”。
在易化扩散中,分子的运动是通过膜从浓度高的地方到浓度低的地方,但是它需要帮助才能完成。
25在体内,我们的细胞必须吸收葡萄糖,把它用作ATP的产生。
然而葡萄糖本身不能穿过大多数的细胞膜进行扩散。
即使细胞外边比里边多也不行。
葡萄糖扩散到所有的细胞需要载体酶,蛋白质是细胞的一部分,葡萄糖和载体酶相结合,这样做在细胞膜磷脂中才会溶解。
葡萄糖载体分子通过膜进行扩散,把葡萄糖释放进细胞。
主动转运
26主动转运需要ATP能量,使分子从浓度低的地方到浓度高的地方。
注意这和扩散正相反,在扩散中,分子自由能向浓度低的地方运动。
因此我们说,主动转运就是其运动与浓度梯度相反。
27在体内,神经细胞和肌细胞都有钠泵”把钠离子转移到细胞外面。
细胞外面有丰富的钠离子,他们不断扩散到细胞中,到浓度低的地方去。
没有钠泵把它们排到外面,那么进入的钠离子就会引起不必要的神经冲动,或肌肉收缩。
神经细胞和肌细胞不断地产生ATP能量来保持钠泵不停的工作,来防止本能的冲动。
28另一个主动转运的例子是通过位于小肠的细胞对葡糖糖和氨基酸的吸收。
这些细胞使用ATP能量从消化的食物中吸收营养物质,即使细胞内的浓度高于细胞外的浓度。
过滤
29滤过的过程也需能量,但是所需的能量不是来自ATP。
它是一种机械能。
滤过指的是水和溶解物被迫地通过膜从压力高的地方到压力低的地方。
30在体内,血压产生于心脏泵血。
当血液通过毛细血管流动时,就会发生滤过。
它的壁只有一个细胞那么厚,通透性极强。
毛细血管的血压比周围组织的压力要大,所以就形成了大量的组织液。
在全身的毛细血管中,血压迫使血浆和溶解物通过毛细血管膜进入周围组织液。
这就是,组织是如何吸收葡萄糖、氨基酸和其他营养物质的。
肾毛细血管的血压也发生滤过,这就是尿形成的第一步。
吞食作用和胞饮作用
31这两种过程是相同的,因为都涉及细胞吞食物质,吞食的例子就是白细胞吞食细菌。
白细胞流动于细菌的周围,吞食它们,最终消化它们。
还有一些不动的细胞,它们只能吞食吸附在细胞膜上的小分子。
肾小管细胞通过胞饮作用重新吸收小蛋白质,只是为了蛋白质不在尿中流失。
这一理论实际就是所有证据的最好解释。
目前所收集的科学
BodyTemperatureand
Metabolism
人体体温与新陈代谢
1生命中的每时每刻,人体细胞总是不停地分解食物分子,以获取细胞代谢所需的三磷酸腺苷。
当然,人们意识不到细胞呼吸过程,但却会意识到其产物---热。
的确,人体总是热的,而且即便在环境温度变化幅度较大的范围内,人体体温也得以精确的调节。
2人体体温
人体正常体温范围是96.5-99.5?
F(36-38?
C),平均体温为98.6?
F(37?
C)。
在一天24小时期间,人体温度波动幅度为1-2?
F,睡眠期间体温最低。
3然而,在年龄段两端的人群,其体温调节精确程度都不如青少年或青年人。
婴儿,相对于其
体积来说,皮肤暴露面多,散热较快。
老年人的体温维持机制功能不像以前那样高效,不可能会对环境温度变化做出快速、有效的调整。
因此,在照顾年幼、年长的病人时,牢记这一点特别重要。
4产热
细胞呼吸是由食物中释放能量以产生三磷酸腺
苷的过程,同时也产生了能量产物之一--热。
虽然细胞呼吸一刻不停,但影响其速率的有多个因素:
1)甲状腺分泌的甲状腺激素(和T3)会增加细胞呼吸和产热速率。
甲状腺的分泌受体内能量代谢速率调控。
代谢速率减缓时,甲状腺会受到刺激以致分泌更多的甲状腺素。
当甲状腺素使细胞呼吸速率加快时,负反馈机制会抑制其进一步分泌直到代谢速率再次放缓。
因而,每当细胞呼吸速率需要加快时,就会分泌甲状腺素,而且甲状腺素或许是日常最重要的能量调节者。
2)在紧张状态下,肾上腺髓质会分泌出肾上腺素和去甲肾上腺素,而且交感神经系统会更加兴奋。
肾上腺素提高了器官的细胞呼吸速率,特别是心脏、骨骼肌、肝脏等。
交感刺激也会增强这些器官的活动。
由于紧张所需增加的三磷酸腺苷的生成,同时也意味着产热量会大大增加。
3)通常活跃的器官(生成三磷酸腺苷)是人体休息状态下热量的主要来源。
例如,骨骼肌,经常处于轻微的收缩状态(肌紧张)。
因为即便轻微的收缩就需要三磷酸腺苷,那么肌肉也会产
热。
这大约占人体休息状态下所产热量的25%,运动时会产生更多的热量,也就会生成更多的三磷酸腺苷。
肝脏是持续活跃的另一器官,生成的三磷酸腺苷向肝脏多个功能提供能量。
由此,肝脏所产生的热量占人体休息状态下总产热量的20%。
这些活跃器官产生的热由血液传送到身体的各个部位。
当相对较凉的血液在流经肌肉和肝脏等器官时,这些器官所产生的热会转移到血液中,使血液变暖。
变暖的血液流到身体的其它部位时,将热分散。
4)食物的摄入也增加
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