下列胞器（organelle）何者具有雙層膜的結構？
詳細解析
本題觀念：
本題考查細胞胞器（organelle）的基本結構，重點在於辨別哪些胞器具有雙層膜（double membrane）的構造。在真核細胞中，具有雙層膜的胞器主要有三種：粒線體（mitochondria）、細胞核（nucleus），以及只存在於植物細胞的葉綠體（chloroplast）。
名詞中文對照
| 英文/學名 | 中文 | 備註 |
|---|---|---|
| organelle | 胞器 | 細胞內具特定功能的微小構造 |
| mitochondria | 粒線體 | 細胞能量工廠，具雙層膜 |
| nucleus | 細胞核 | 含 DNA，具雙層核膜 |
| ribosome | 核糖體 | 無膜構造，負責蛋白質合成 |
| Golgi apparatus | 高爾基氏體 | 單層膜，負責蛋白質修飾與運輸 |
| lysosome | 溶小體 | 單層膜，含水解酵素 |
| cristae | 脊（嵴） | 粒線體內膜向內折疊形成的構造 |
| matrix | 基質 | 粒線體內膜包圍的空間 |
選項分析
(A) 核糖體（ribosome） 核糖體是無膜構造（non-membrane-bound organelle），由核糖核酸（rRNA）和蛋白質組成，負責將 mRNA 上的遺傳訊息轉譯為蛋白質。它可以游離於細胞質中，也可附著在粗面內質網上。沒有任何膜結構，因此不符合題意。
(B) 高爾基氏體（Golgi apparatus） 高爾基氏體是一種**單層膜（single membrane）**胞器，由一系列扁平的膜囊（cisternae）堆疊而成。它的主要功能是對從內質網運來的蛋白質和脂質進行修飾、分類與包裝，再分送到細胞各處或分泌到胞外。只有一層膜，故不符合題意。
(C) 溶小體（lysosome） 溶小體是單層膜胞器，內含多種水解酵素（hydrolytic enzymes），負責分解細胞內的廢物、外來物質及老化胞器，是細胞的「消化系統」。同樣只有一層膜，不符合題意。
(D) 粒線體（mitochondria） ✅ 正確答案 粒線體是雙層膜胞器，結構上分為：
- 外膜（outer membrane）：通透性較高，小分子可自由通過
- 膜間隙（intermembrane space）：兩層膜之間的空間，是電子傳遞鏈產生質子梯度的關鍵區域
- 內膜（inner membrane）：通透性極低，向內折疊形成嵴（cristae），大幅增加膜面積；氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）的酵素複合體就鑲嵌在此
- 基質（matrix）：內膜包圍的空間，含有粒線體 DNA、核糖體，以及三羧酸循環（Krebs cycle / TCA cycle）的相關酵素
粒線體是細胞的「能量工廠」，透過氧化磷酸化產生大量 ATP，供細胞各種生命活動使用。
答案解析
正確答案為 (D) 粒線體（mitochondria）。
記憶重點：在本題所列的四個選項中，只有粒線體具有雙層膜（內膜 + 外膜）。另外，細胞核（nucleus，未列為選項）也具有雙層核膜，但植物專有的葉綠體（chloroplast）同樣如此。
一個簡單的口訣：「粒線體、細胞核、葉綠體，三個胞器雙層膜」
而核糖體（無膜）、高爾基氏體（單膜）、溶小體（單膜）、內質網（單膜）均只有一層膜或根本沒有膜。
核心知識點
- 雙層膜胞器（動物細胞中）：粒線體、細胞核
- 雙層膜胞器（植物細胞中）：粒線體、細胞核、葉綠體
- 無膜胞器：核糖體、中心粒（centriole）
- 單層膜胞器：高爾基氏體、溶小體、液泡（vacuole）、內質網（ER）
- 粒線體內膜的嵴（cristae）增大膜面積 → 增加 ATP 合成效率
- 粒線體擁有自己的 DNA（環狀）與核糖體，支持「內共生理論（endosymbiotic theory）」
臨床重要性
粒線體的雙層膜結構與許多疾病密切相關：
- 粒線體疾病（mitochondrial disease）：因粒線體 DNA 突變或內膜功能缺損，導致細胞產能不足，好發於高耗能器官（腦、肌肉、心臟）。護理師在照護這類病人時需注意：易疲勞、肌肉無力、認知功能下降等症狀。
- 細胞凋亡（apoptosis）：粒線體外膜通透性改變是細胞凋亡的關鍵步驟，釋放細胞色素 C（cytochrome c）啟動凋亡級聯反應。
- 護理師在急性代謝危機（如敗血症）照護中需了解細胞能量代謝的基礎，以理解為何多器官衰竭時器官功能急劇下降。