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字词 细胞
类别 中英文字词句释义及详细解析
释义

细胞xìbāo

生物体的基本结构和功能单位,主要由细胞核、细胞质和细胞膜组成。在显微镜下才能看到。

细胞xìbāo

〈名〉生物体的基本功能单位:红细胞︱淋巴细胞。

细胞xibao

生物体的基本结构和功能单位,主要由细胞核、细胞质、细胞膜等构成,有运动、营养、繁殖等机能:放射治疗会杀死人体的一些正常~|他们从小白鼠的血液里查到了癌~|生物体的生长,是~分裂的结果。

细胞xìbāo

原指生物体的基本结构和功能单位,也喻指事物或集体的最基本的组成部分。例如:“家庭是社会的细胞。”(《人民日报》1957.9.10)
新又因细胞的机能及其在生物体中的重要作用,喻指天赋的素质和功能。例如:“她自幼爱唱爱跳,挺有艺术细胞,可惜10年浩劫使她失去了许多机会。”(《南方日报》1989.4.1)

细胞xì bāo

生物体的基本结构和功能单位。1858年韦廉臣辑译,李善兰笔述《植物学》卷二:“植物全体中,有无数细胞体,胞中皆有流质,此细胞一胞,为一体相比附而成植物全体。”1909年钟观光《理科通证·动物篇·鸡》:“卵在卵巢中发生,无卵白与壳,只有卵黄球,为无色透明之细胞。”◇珠、[XCHAR[R201405004_FZSYK_F8A1]]、膛、小凹、聚胞体、幺、元子、生元。“生元”为孙中山在《建国方略》(1918年)中使用过的词。

结构1

结构1

缔构
结构、格式:格局 局格 局度 颜武
体制,格局:体度
事物的格局、规矩:体(体制:~法)
大体上有了一定的格局和形式:粗具规模
固定不变的格局:定局
事物的组织结构:框架 架子
事物的组织、结构:骨架
化合物的空间结构:构型
生命的基本结构:细胞
动植物的雌性细胞:卵子
规模结构:规构
各自独立,结构完整不分:势合形离
结构不紧密:松(松松;松散;松乏;疏松)
松散如沙的:沙(~糖;豆~)
结构不坚固:松松垮垮
(各个组成部分的搭配和排列:结构)

另见:性质 散开

☚ 结构1   建筑物的结构 ☛
细胞

细胞

象征事物组成结构不可缺少的部分(或基本单位)。

☚ 胚胎   躯干 ☛

细胞cell

生物有机体结构和功能的基本单位。分为原核细胞与真核细胞。单细胞生物既是一个细胞,又是一个完整的生物体,具有代谢、激应性、生长、发育、繁殖、遗传和变异等全部生命属性。多细胞生物的细胞在结构与功能上出现不同程度的分化,生物愈高等,分化愈精细,相互协调的机理也愈臻完善。但其单个细胞,通常不能单独实现完整的生命过程,因而不能独立生活和延绵后代。病毒与类病毒既非真核细胞,亦不属原核细胞,有人称之为非细胞形态的结构。
发现史 1665年英国物理学家胡克 (R. Hooke)用自制的复式显微镜观察木栓薄片时,发现木栓是由许多蜂窝状小室组成,并将每一个小室命名为“细胞”。虽然他当时所看到的只是植物细胞壁围成的空腔,但细胞这一名词却被广泛接受,沿用至今。1674年荷兰生物学家列文虎克(A.Van.Leeuwenhoek)首次观察到活鲑鱼红细胞的细胞核,植物细胞核则到1831年才被苏格兰植物学家布朗(R. Brown)在观察兰科植物叶片表皮细胞时发现。1835年德国动物学家杜尔丹(E.Dujardin) 观察根足虫和有孔虫时,发现这些低等动物都是由一种具弹性、半透明状的均质组成,称之为 “肉样质”。同年,德国植物学家施莱登 (H. J.Schleiden)描述了核仁。1846年莫尔(H.V. Mohl)发现植物细胞中也存在类似肉样质的物质,命名为原生质。在这以前,细胞学说虽已建立,但对于细胞的理解并不一致。1861年舒尔策(M.I. S.Schultze)比较研究了肉样质与原生质后,认为两者对于生物现象具有同样意义,并指出:“细胞是赋有生命特征的一团原生质,其中有一个核”。至此,人们对于细胞的基本概念初步树立。19世纪末至20世纪初,生物学家对细胞分裂现象进行了大量观察,先后阐明了无丝分裂、有丝分裂和减数分裂现象; 对细胞核和细胞质内的有形成分,如染色体、中心体、线粒体、高尔基复合体和叶绿体等也陆续进行了观察和命名。40年代电子显微镜被广泛应用,不仅对细胞的上述各种结构有了深入的认识,而且还发现许多前所未知的细胞器和其他亚显微结构。此后,由于生物化学和细胞化学的发展,同位素标记和放射自显影技术以及其他先进研究方法的应用,对细胞的研究已逐渐达到分子水平。
化学组成 碳、氢、氧和氮四种元素约占大多数细胞重量的90%; 其次为硫、磷、钠、钙、钾、氯、镁和铁等; 还有微量其他元素,如锰、钴、铜、锌、硼、硅、钒、铝、钼和碘等。这些元素可以离子状态存在,也可相互结合形成水、盐类、核酸、蛋白质、碳水化合物和脂类等。在不同类型细胞中,上述物质的含量差别很大。一般说来,水占细胞重量的60~95%,蛋白质约10%,DNA约0.4%,RNA约0.7%,脂类约2%,碳水化合物约0.4%,无机盐类约1.5%。
水 是生活细胞中含量最多的、维持原生质正常结构必不可少的成分,以游离水或结合水形式存在,但在不同类型细胞中差别很大。水是优良的溶剂,许多离子化合物和能与水形成氢键的极性共价化合物都能溶于水,有利于细胞与周围环境进行物质交换。所有细胞的新陈代谢活动必须在水介质中进行,水本身还直接参与细胞的多种代谢反应,因此细胞一旦失水,生命活动立即停止。
盐类 在细胞中常以离子状态起作用。一些必需元素的离子在各种生物细胞中常保持一定比例,其浓度一般变化不大,但也有些细胞,甚至某些细胞器能特异性地浓缩某种离子,以致其浓度特别高。盐类的作用除能维持细胞的渗透压、缓冲和调节细胞内酸碱度外,不同的离子还具有各自不同的生物功能,如Mg2+能激活腺苷酸环化酶,Ca2+能激活腺苷三磷酸酶,还可与钙调蛋白结合,并使之活化。Cu2+和Fe3+在细胞氧化还原体系中有重要作用。
核酸 包括脱氧核糖核酸(DNA) 和核糖核酸(RNA),两者均为核苷酸聚合物。每一核苷酸分子则由磷酸基连接一个戊糖(核糖或脱氧核糖),戊糖再连接一个碱基 (嘌呤或嘧啶)组成。DNA主要分布在细胞核,是生物遗传的物质基础,能贮存与复制遗传信息; RNA也在细胞核内合成,转移至细胞质后,可将从DNA转录出的信息表达出来,合成各种蛋白质。
蛋白质 是构成细胞的主要成分,也是细胞进行生命活动不可缺少的物质,其基本单位为氨基酸。氨基酸是一种含有氨基的有机酸,主要由碳、氢、氧和氮四种元素组成,它们通过肽键缩合成多肽链,再经折合、盘曲而形成具有一定空间结构的蛋白质。酶、抗体和某些激素均属蛋白质。
碳水化合物 是构成细胞壁和细胞衣(糖衣)的主要成分,也是细胞进行生命活动所需能量的重要来源。可分为单糖、寡糖和多糖。在动物细胞中常以糖原形式储存,植物细胞则为淀粉。与蛋白质和脂类结合形成糖蛋白和糖脂,其中分布于细胞膜上的可参与细胞表面各种活动,特别是对异己细胞、病原和其他大分子物质的识别起重要作用。
脂类 是细胞膜和细胞内膜性结构的重要组成成分,也是细胞的重要能量来源。包括脂肪和类脂,脂肪由一分子甘油和三分子脂肪酸组成,主要起贮藏能量作用,类脂有磷脂和类固醇等。磷脂由脂肪酸、磷酸和甘油结合而成,有的还含有胆碱,除甘油以外的醇和氨基酸,主要起结构脂类的作用,在细胞膜和细胞内的膜性结构,以及神经髓鞘成分中占有重要位置。类固醇亦称甾类化合物,包括胆固醇、某些激素和维生素,因此主要为功能性脂类,但胆固醇也参与组成细胞膜。
大小和形态 细胞的大小相差悬殊。大者肉眼即能察见,如驼鸟的卵细胞直径可达8cm; 苎麻的韧皮纤维也是一个细胞,长可达55cm;某些哺乳动物神经细胞的突起甚至可延伸至1m以上。但绝大多数细胞均需借助光学显微镜才能分辨,其直径一般为10~100μm;有些细胞体积甚小,只有在电子显微镜下才能见到,如枝原体是已知最小的细胞,直径仅75~250nm。
细胞的形态千差万别。单细胞生物多生活在液态环境中,多数近似球形,也有能伸出伪足的游离细胞,形状不断发生变化; 具有坚硬美丽的外壳者,形状较为复杂,且固定不变; 有些则具有细胞壁、荚膜、纤毛或鞭毛,表现出各种不同形态。多细胞生物的细胞形态因其所处部位和功能不同而呈圆球形、椭圆形、扁平形,立方形、圆柱形、长梭形、星形、锥形、多边形或不规则形等。处于游离状态的单个细胞常呈圆球形,位于边界位置者常呈扁平形,排列紧密的细胞常呈多边形,有极性的细胞常呈立方形或棱柱状,能收缩的细胞多为长梭形或长圆柱状,能运动的细胞通常形状不规则,具鞭毛或纤毛而能传导刺激的细胞常呈星形或具有较长的突起。
类型 分为原核细胞和真核细胞两大类,前者包括枝原体、细菌和蓝藻,后者包括动物、植物和真菌的细胞。
原核细胞 均无完整的细胞核、复杂的内膜系统、线粒体、质体和有丝分裂器,多数以单细胞生物形式存在,少数组成群体,但绝不形成多细胞生物有机体(图1)。


图 1 几种原核细胞结构模式图


枝原体在20世纪30年代才确认其存在,是能独立生活的生物体中体积最小者,过去将这群微生物看作类胸膜肺炎有机体(PPLO)。枝原体形状多样,细胞结构简单,具有脂蛋白质膜,无细胞壁,双股螺旋DNA分子可能为环状,裸露,呈弥散分布,细胞质中含有核糖体、核糖核酸,以及与DNA复制、蛋白质合成和将葡萄糖裂解以获取能量有关的酶类,因而能独立生活和复制自身。
细菌细胞的质膜外有厚约10~100nm的细胞壁,其结构和化学组成与真核细胞的细胞壁不同,且不同种类的细菌间也存在若干差别。有些细菌细胞壁的外侧还包有粘液层或荚膜,有些具有鞭毛或菌毛,其鞭毛的结构和化学组成均与真核细胞的不同,菌毛是一些由蛋白质组成的细小突起(见细菌鞭毛)。双股螺旋DNA分子呈环状,常附着在质膜或间体上,或不规则地折叠成团块状,称拟核。DNA分子不与蛋白质结合组成核蛋白,拟核外面也不具核被膜,在最适宜的生长条件下,DNA分子可能存在2~4个复本,拟核也可能有多个。质膜可凹陷形成复杂程度不一的间体,其上含有琥珀酸脱氢酶和细胞色素类物质,与能量代谢有关,故亦称拟线粒体。有些种类产生腺苷三磷酸所需的酶类及其他化合物直接附着在质膜上。细菌进行无丝分裂时,间体还能起固定复制中的DNA分子、使复制出的DNA分别进入两个子细胞的作用。在光合细菌中,质膜内折形成载色体囊泡,称拟类囊体,其中含有细菌叶绿素和类胡萝卜素,是进行光合作用的场所。细菌核糖体的体积较小,其结构与真核细胞的相似,可游离存在,亦可附着在质膜的内侧面,行使附着核糖体的蛋白质合成功能。细菌细胞质内还含有多种酶、糖原颗粒,蛋白质颗粒和脂滴,有时还有泛泡和与固定CO2有关的多面体等。细菌细胞通常以一分为二的无丝分裂方式增殖,有些种类在不良环境中则能形成内生孢子。
蓝藻,亦称为蓝细菌。细胞结构类似细菌,但细胞壁成分更接近真核细胞,其中含有纤维素和果胶质。细胞壁外面包有胶质外鞘,无鞭毛或菌毛。类囊体非常发达,常以膜层形式在细胞周边排成平行的同心环,其上含有叶绿素a和类胡萝卜素,以及藻青蛋白和藻红蛋白等,后三者均属起辅助作用的光合色素。其光合作用机理虽与光合细菌有许多相似之处,但常产生氧作为光合作用的副产品,而光合细菌则否。蓝藻细胞质中气泡非常显著,呈圆筒状; 气泡膜厚度可达2nm,由蛋白质组成。气泡膜不同于典型的单位膜,可容许多种气体自由通过,从而为细胞提供浮力,有利于调节其漂浮在水中的深度,以选择最适宜的生活环境。气泡亦可通过对光线的散射,使细胞避免受强光的损害。在不良环境条件下,蓝藻不仅能形成内生孢子,还可形成厚垣孢子。


图 2 动物细胞结构模式图


1. 分泌颗粒; 2. 中心粒; 3. 溶酶体; 4. 线粒体;5. 细胞膜; 6. 细胞质基质; 7. 脂滴; 8. 核仁;9. 核被膜; 10. 内质网; 11. 高尔基复合体


真核细胞 体积远比原核细胞大,不仅能以单细胞生物存在,还可通过细胞的特化,组成形形色色的多细胞生物体以适应各种生活环境(图2、图3)。


图 3 植物细胞结构模式图


1. 造粉体; 2. 核膜; 3. 核仁; 4. 核质; 5. 核孔;6. 高尔基体; 7. 微管; 8. 叶绿体; 9. 圆球体;10. 胞间连丝; 11. 胞间层; 12. 初生壁; 13. 细胞质膜; 14. 细胞质; 15. 液泡; 16. 光滑内质网;17. 粗糙内质网; 18. 线粒体


真核细胞由细胞膜、细胞核和细胞质组成。细胞膜外面包有细胞衣或细胞壁,有时还有纤毛或鞭毛,在多细胞动物体中则可参与形成各种细胞连接。细胞核轮廓完整,具有核被膜,内含核基质、核仁以及DNA与蛋白质结合而形成的染色质。细胞质中除含有细胞质基质和若干内含物外,还具有复杂的内膜系统(包括内质网、高尔基复合体、液泡、溶酶体、微体和圆球体等,核膜也应纳入内膜系统)、线粒体、质体、微管、微丝、核糖体和中心体等。
植物细胞的体积一般都比较大,质膜外面有主要由纤维素组成的细胞壁,植物细胞所特有的细胞器为质体,其中叶绿体是进行光合作用的场所。成熟的植物细胞常含有巨大的中央液泡,在贮存营养物质和代谢产物以及调节细胞的生理功能方面可起重要作用。此外,胞间连丝是植物细胞特有的一种细胞连接,可使原生质体相互沟通,有利于物质转移、刺激传导和细胞质流通。在人工条件下,高等植物细胞具有发育成完整植株的潜在全能性。因而人们有可能应用单细胞培养、体细胞融合以及核酸分子导入等技术开辟改造植物的新途径。
真核细胞与原核细胞的区别表现在各个方面(见表),真核细胞可以概括为细胞结构的区域化,即出现复杂的内膜系统和高度分化的细胞器,这些都有利于提高代谢效率和保证遗传物质的稳定性。

真核细胞与原核细胞的主要区别

 原核细胞真 核 细 胞
存在和大小枝原体、 细菌和
蓝藻, 1~10μm
所有其他生物体的细胞
10~100μm
细 胞 核无核被膜和核仁,
DNA分子折叠形
成拟核
有核被膜和核仁, 与染
色质和核基质共同组成完
整的细胞核
遗 传 物质DNA分子呈环
状, 不与蛋白质结
DNA分子与蛋白质结
合, 在细胞分裂间期以染
色质形式存在, 分裂期则
组成染色体
转录与翻译出现在同一时间
和地点
出现于不同时间, 转录
在细胞核内, 翻译在细胞
质中
细 胞 器有核糖体、 间体
和类囊体
除核糖体外, 还有复杂
的内膜系统、 线粒体和质
体、 有丝分裂器等
细 胞 壁由氨基糖及胞层
质组成
以纤维素为主

非细胞形态的结构 病毒与类病毒属之。病毒发现于19世纪末,其体积远比一般细菌小,最小者直径仅18nm。结构比枝原体简单,由双股或单股的去氧核糖核酸或者核糖核酸和包在核酸外面的一层蛋白质衣壳组成,具囊膜或不具囊膜。不能自由生活,必须寄生在细菌、植物细胞或动物细胞内。病毒的增殖不是通过分裂,而是在寄主细胞内分别合成核酸芯和蛋白质外壳,然后组装成新的病毒颗粒。病毒一旦离开寄主细胞就不表现生物特性,通过一定方法甚至可以提纯和结晶,表现出类似大分子化学物质的特性。类病毒体积更小,约为已知病毒的1/80; 结构更为简单,由小分子核酸(分子量为75 000~85 000)组成,外无蛋白质衣壳; 主要存在于寄主细胞核中。
细胞

细胞

人体是由无数细胞和细胞之间的物质(细胞间质)所组成。细胞是人体结构和功能的基本单位,它不断地进行新陈代谢,并在新陈代谢基础上表现出细胞的生命现象,即生长、发育、繁殖、衰老、死亡等。细胞很小,要在显微镜下放大后才能看清楚。它们由细胞膜、细胞质和细胞核所组成。人体各部分的细胞,形状是多种多样的(见图1.1-1),一般与其所执行的功能以及所处的环境相适应。所有的细胞都是整个人体的一部分,它们的活动受机体的神经系统和内分泌腺的调节。


图1.1-1 细胞结构图

☚ 1.1 人体基本结构及化学组成   组织 ☛

细胞cell

生物体形态结构和生命活动的基本单位。是由细胞膜包围、含有核(或拟核)的原生质团。生物体由单个细胞或多个细胞组成。各种细胞形态极为多样,大小差别非常悬殊。小的如原始的细菌和能独立生活的支原体等,需用电子显微镜才能看到;大的如卵细胞肉眼可见;大部分直径在10~100 μm之间,用光学显微镜能观察到。按其进化与结构复杂程度可分为原核细胞和真核细胞两大类。

细胞

组成生物体的基本单位。分原核细胞和真核细胞2大类。1665年英国的胡克(R.Hooke)首次发现。真核细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核3部分组成。原核细胞无核膜和真正的核。细胞直径一般约为10~100 μm,鸵鸟的卵细胞直径可达8 cm。碳、氢、氧、氮4种元素约占细胞重量的90%。细胞中水分约占细胞重量的60%~95%,蛋白质约占10%,DNA约占0.4%,RNA约占0.7%,脂类约占2%,碳水化合物约占0.4%,无机盐类约占1.5%。

细胞

细胞xibao

原核生物和真核生物的结构和功能的基本单位。除病毒外,一切生物均由细胞构成,根据细胞内核结构分化程度的不同,细胞可以分为原核细胞和真核细胞两大类型。化石研究表明,大约在35亿年前地球就已出现了原核细胞,大约在12~14亿年前才出现真核细胞。关于真核细胞的起源,主要有两种假说:一是“内共生假说”,认为真核细胞的各部分别起源于几种共生的原核细胞,需氧细菌穿入异养厌氧的原核生物变为线粒体,蓝藻穿入变成叶绿体,螺旋体穿入变成鞭毛和纤毛等;一是“质膜内褶假说”,认为古原核生物随着体积增大,质膜发生内褶而形成内质网等细胞器,以及核膜造成细胞核等;同时,DNA复制成许多拷贝,质膜围绕着DNA发生内褶,最后形成有双层膜的细胞器,如线粒体、叶绿体等。细胞的形状和大小随生物的种类而不同,即使同一生物不同部位细胞的形态也不相同。单独存在的游离细胞常呈球形或近似球形,但由于细胞表面张力或原生质粘度及其不均匀性,细胞的外形有时也会发生变化。构成组织的细胞受相邻细胞之间机械力和方向性的制约,往往呈现出不同的形态。一般说来,细胞形态与其生理功能密切相关。不同种类的细胞大小悬殊,细菌细胞一般直径为0.5~1.5微米,长1~5微米,种子植物的幼嫩细胞直径约为5~25微米,成熟细胞直径均为15~65微米。高等动物的组织细胞通常比植物细胞小,但卵细胞一般都较大,有的神经细胞的突起可长达1米以上。最小的细胞为支原体细胞,直径只有0.1微米。单细胞生物由一个细胞组成。多细胞生物体的细胞数目差别很大。人出生时约有1014即百万亿个细胞;成人约有1014×16即1600万亿个细胞,近百种类型。尽管生物细胞类型多样,却具有大致相同的基本结构,真核细胞的亚显微结构可分为表面结构和内部结构两大部分。表面结构包括细胞膜和膜外物质层,如植物细胞的细胞壁和某些动物细胞的细胞外被;内部结构包括细胞核和细胞质。细胞核由核膜、核质、核仁和染色质组成。细胞质中未分化的半透明胶态溶液称为基质;具有特殊功能的各种微细结构称为细胞器,如线粒体、质体、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、中心体、微管、微丝,以及鞭毛和纤毛等;细胞质内常含有许多代谢产物形成的颗粒,如淀粉粒、糊粉粒、脂肪滴、糖原粒等,统称后成质。细胞是生命活动的单位,一些生命活动的基本过程,如物质代谢、能量转换、运动、发育、繁殖和遗传等,都是以细胞为结构基础来实现的。

☚ 植物学   细胞壁 ☛

细胞

细胞xibao

参见植物学“细胞”条。

☚ 细胞生物学   细胞学说 ☛
细胞

细胞xibao

人体结构与功能的基本单位。整个机体约有75万亿个细胞,其形态因功能、发育阶段及所处环境不同而有差异(见下页图1)。如游离在血浆中的红细胞多为圆形; 上皮组织因覆盖于体表或衬在体内各种管、腔、囊的内表面多为扁平、立方和柱状;具有传导功能的神经细胞常具有多分支的突起; 而具有收缩功能的肌细胞则为圆柱形或长梭形。细胞的大小不一,如人的卵细胞直径可达150微米,红细胞则为7.5微米,人体内某些神经的突起(即神经纤维)可长达1米以上。细胞的基本功能是新陈代谢、生长和发育、繁殖及对环境的适应等。
细胞发现于1665年,英国科学家列文虎克用简单的显微镜观察软木薄片的结构时,发现它是由许多蜂窝状小室组成的。虎克最早把这种小室称为“细胞”,这一表示生物结构基本单位的名称,一直延用至今。细胞的结构非常复杂,由于它很微小,我们用肉眼是看不见的,一般需要用显微镜放大才能看清楚。在显微镜下观察,细胞是由细胞膜、细胞质和细胞核组成(见下页图2)。细胞膜是细胞表面一层极薄的膜,它作为细胞的界限,使细胞成为具有一定形状和一定功能的单位,它有通透性,能有选择地吸收营养物质和排出代谢产物,借此与周围环境及其它细胞不断进行物质交换,维持细胞的生理活动。细胞质是细胞膜与细胞核之间的透明胶状物质,其中含有水、蛋白质、糖类、脂肪、盐类等化合物。细胞质与细胞的生长发育密切相关。细胞核是细胞的主要组成部分,人体除了红细胞没有核外,其它的细胞都有核。细胞核表面,包着一薄层核膜,核内有一至数个球状的核仁和分散成细粒状的染色质。细胞在分裂过程中,染色质聚缩成短小线条状的染色体。人体细胞的染色体除性细胞为23条外,都为46条。细胞核对整个生命活动十分重要,它控制着细胞内蛋白质的合成,染色质所携带的遗传信息与细胞的分化和机体的生长发育有密切的关系。


图1 各种类型的细胞模式图


图2 人体细胞模式图

☚ 人体解剖生理   组织 ☛

细胞cell

系生物体结构与功能的基本单位。植物细胞与动物细胞不同点为:植物细胞有细胞壁,而动物细胞仅有细胞膜,其余基本结构大致相同。细胞一般构造为:外膜为细胞膜;中间为细胞质,在细胞质内有中心体、高尔基体、线粒体、内质网等细胞器散布其间;内为细胞核,外包核膜,中间有具有遗传功能的染色体。生物体的细胞种类甚多,其中人体有上皮组织的各种上皮细胞,有结缔组织的各种细胞、有肌组织的各种细胞、有神经组织的各种细胞。细胞的功能与作用亦极为复杂:组成组织与器官的细胞参与组织与器官的功能,有些虽在组织内,但多有其特殊的功能,如胃肠道内的各种单细胞分泌腺、胰腺中的胰岛β细胞、肺脏上皮中的Ⅰ、Ⅱ型细胞、脑中的锥体细胞、脊髓的前角细胞、皮肤的色素生成细胞、视网膜的锥及杆状细胞等;独立于器官之外的各种单个细胞,功能作用更为复杂,如红细胞、白细胞、肥大细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、LAK细胞、大单核细胞等等。目前的各种高、精、尖手段从细胞水平、分子水平研究细胞膜、细胞质、细胞核和各种微细结构及其功能是整个医学、生物界的重大课题,在创造新物种、了解遗传与变异、探讨疾病与免疫及防治先天性疾病等诸多方面均有重要意义。

细胞

见“生物学一般”中的“细胞”。


细胞

构成生物体的基本结构和功能单位。分真核细胞和原核细胞两类。前者由细胞核、细胞质和细胞膜组成。细胞质中还包含有许多细胞器。植物细胞的外围有细胞壁;后者无明显的细胞核构造。细胞一般须用显微镜才能观察到,但大型的卵细胞多肉眼可见。细胞以分裂方式繁殖。在多细胞生物中,其形状差异极大。

细胞

细胞

指构成机体的最基本结构和功能单位,是生命进化的产物。细胞的形态与其所处的部位和功能是相统一的。例如,分布在器官表面的细胞多呈扁平形、立方形、柱状、杆状或环状,一般具有保护、分泌、吸收和感受刺激等功能;分布在器官内部的细胞多呈网状、蜘蛛状、椭圆形或球形,一般具有支持、联络、防御、修复、营养和运输等功能;分布在管腔、肌肉、心脏的肌细胞(平滑肌、骨骼肌、心肌)
多呈圆柱形或梭形,一般具有收缩和舒张功能;分布于脑、脊髓和神经的细胞多呈多突形、锥形、梨形等,一般具有接受刺激、产生兴奋和传导兴奋的功能。尽管细胞的形态和功能各不相同,但其基本结构大致是相似的。在普通光学显微镜下只能把细胞分为细胞质和细胞核。在电子显微镜下发现细胞是由一系列膜性结构组成的。在细胞的外表有细胞膜,使细胞与周围环境分隔。细胞浆内有结构和功能不同的各种细胞器,如线粒体、内质网、高尔基复合体、溶酶体及中心体等。除了细胞器之外,细胞质内还有游离的核蛋白体、微丝、糖原和脂肪滴等。细胞核由核膜、染色质和核仁组成。构成各种组织的细胞除了有各自的特殊功能之外,还有其共同功能:
❶代谢功能 细胞通过内部微细结构完成同化和异化过程,如物质和能量代谢等。
❷与周围环境进行物质交换 细胞在代谢过程中需要营养物质和氧气,同时又产生代谢产物和二氧化碳。这些物质和气体通过细胞膜与细胞间的组织液进行交换,以确保代谢过程的正常进行。
❸接受神经—体液信息,以完成调节过程例如,神经末梢通过释放递质,与肌细胞膜上的受体相结合,以引起肌细胞收缩等。上述功能构成了一个统一的代谢体系,其中任何一个环节遭到破坏都可能造成细胞和组织代谢及功能障碍。

☚ 机能衰老的特征   细胞膜 ☛

细胞cell

是人体形态结构、生理功能和生长发育的基本单位。组成细胞的基本化学成分有水、无机盐、蛋白质、脂类、糖类和核酸等有机物。一般由细胞膜、细胞质和细胞核组成。在细胞质中还有许多的细胞器,如线粒体、内质网、中心体等。细胞通常用显微镜才能看到。细胞以分裂法繁殖。在多细胞生物中,随着机体的结构和功能的发展,分化成形态和功能各异的细胞(图)。


电子显微镜下细胞模式图
1.粗糙面内质网 2.光滑面内质网 3. 内网器4. 中心粒 5.线粒体 6.核仁 7.核膜 8.核糖体9.微泡 10.细胞膜 11.溶酶体

细胞

细胞

有机体由多种细胞构成,这些细胞具有不同结构和特定的功能,共同完成与整个机体生命有关的生理活动,如物质代谢,对内外环境的感应和生殖遗传等,从而使有机体能在自然界中独立生存和繁殖。这些组成有机体的细胞,虽然构造与功能各异,并依赖机体而生存,但都具有与生命有关的基本结构与功能。这些基本结构与功能可使一个离开有机体的细胞,能在人为培养条件下独立生存和繁殖。
人体的细胞形状有各种各样,都是适应有机体各种特定的功能演化而成。有的细胞密集成片成团,表面积减至最低限度,呈现为多边形,如上皮细胞;有的具有收缩能力,完成有机体的各种运动,则具有长梭形或长柱形,如肌细胞; 有的在机体内作长距离的联络作用,接受感觉,传导兴奋,支配其它细胞活动,则呈现多突、长突形状,如神经细胞;另有一些游走的细胞,保持球形或变形虫样,如白细胞和各种巨噬细胞。其它细胞为了特殊的功能需要,具有纤毛、鞭毛、微绒毛和各种突起,为适应局部特定环境的要求而呈各种奇怪形状。这些细胞在离体人工培养的环境中,大多数会失掉它们的某些形态特点。人体细胞的大小,范围较大,最小的细胞直径为4μm,最大的细胞是神经元,它的突最长可超过1m。除神经元外,一般细胞的体积介于200μm2和16,000μm3之间。每种细胞的体积保持恒定。但肌细胞例外,可随生理需要增大体积,如骨胳肌可因锻炼而使肌纤维变粗大,子宫平滑肌的长度在妊娠期可由50μm增大到500μm。其它细胞并不因器官增大而变肥大,多是细胞数目增加。不同种属的器官大小悬殊,如牛和小鼠的肝或肾,它们的细胞大小相近,只是数目相差很大。
人体的细胞属于真核细胞,它有有被膜的细胞核,细胞质和细胞膜,不同于细菌一类的原核细胞,只有裸露的环形DNA分子,且细胞质没有复杂的细胞器(图1)。活的细胞在光学显微镜下可见中央有个圆形的细胞核,核内有明亮的核仁。细胞质内分散着各种形状的颗粒。细胞膜则只是细胞的界线。如用相差显微镜则可分辨出细胞核内的核仁和染色质,在细胞质中可见线粒体,高尔基体,分泌颗粒和脂滴等结构。经过固定和苏木精伊红染色的切片标本,可显示细胞核的核仁,染色质和核膜。但在细胞质内则不能显示特殊结构,有时可见分泌颗粒和空泡。细胞膜则是细胞的界限。用各种不同的特殊染色方法可分别显示细胞质内的线粒体,高尔基体,中心体,及核仁、染色质等主要结构,在特殊的细胞内可显示脂滴、糖原、原纤维等特殊结构(图2)。

图1 原核细胞(大肠杆菌)构造示意图

1.细胞壁 2.质膜 3.脱氧核糖核酸(DNA) 4.多核糖体 5.核糖核酸(RNA) 6,7.核糖体 8.蛋白质

图2 真核细胞构造示意图

1.分泌颗粒 2.高尔基复合体 3.中心粒 4.线粒 5.核被膜 6.核仁 7.染色质 8.核外染色质 9.脂滴 10.细胞膜 11.细胞质


电子显微术日趋完善,可观察到几个毫微米大小的限度,包括高分子的化学物质在内,从而对细胞各有形部分的细微结构、化学成分、功能意义都有深入的了解(图3)。在电子显微镜下,发现分隔包裹细胞的主要结构的膜,和一些囊泡、管道细胞内膜结构与细胞膜同是由双层类脂分子和蛋白质形成,在电子显微镜下,呈现为两暗夹一明的三层膜,叫做单位膜。在核外双层单位膜形成核被膜。在细胞质内,膜形成管道和囊泡,称内质网。在核的一端扁囊成层排列成高尔基复合体。这些膜将细胞分隔成不同的区域,以与周围的细胞液分隔开,造成细胞内各个不同的小环境,具有不同的化学成分,不同的pH值,为附在膜上或溶在膜内液体的酶的活动提供特殊条件。以上核被膜、高尔基复合体和内质网统称为细胞内膜结构系统,是细胞合成蛋白质、糖类、固醇类的所在。另外,线粒体、溶酶体、过氧物酶体等也是由膜包裹构成的。构成这些结构的膜在电子显微镜下看来都是7.5nm厚的单位膜,这些膜是基本一致的结构,在细胞内起主要的结构作用。有人甚至简单地认为细胞是由单位膜分隔出的不同区域而组成。细胞内的膜在细胞不同结构中,各具有不同的化学成分,特别是酶的成分。这种差异决定该结构特定的功能。线粒体内外膜的结构成分和功能则大不相同。细胞内的膜只是组成细胞各种结构的一部分,因其结构的功能各不相同,因此单位膜的概念已不适用,细胞也不能简单地看作主要是由单位膜构成的结构。

图3 细胞超微结构模式图

1.微绒毛 2.微丝 3.分泌颗粒 4.中心粒 5.滑面内质网 6.核仁 7.基质 8.胞膜内褶 9.单位膜 10.吞饮小泡 11.微管 12.脂滴 13.高尔基复合体 14.溶酶体 15.核糖体 16.核孔 17.核被膜 18.粗面内质网 19.线粒体 20.糖原颗粒


细胞的结构分为细胞器和包含物,这两个概念随着组织学的进展而不断更改。细胞器的定义是细胞内的小器官,它具有特定的代谢功能,一定的形态结构,普遍存在于各种细胞内。最初认为除核外,线粒体、高尔基复合体中心粒是主要的细胞器。在超微结构水平,有人把内质网、高尔基复合体和核被膜称为细胞内膜结构,而把细胞膜、线粒体、溶酶体、过氧物酶体称为有膜的细胞器,中心粒、微管、微丝,没有膜和细胞液分隔开,都算作细胞基质部分,没有明确它们是标准的细胞器。另外有人把核仁、染色质和染色体称为核的细胞器。
随着细胞生物学、生物化学等学科对细胞结构的化学成分和功能的深入了解,凡是在细胞内具有特定功能的结构都可称为细胞器。它包括细胞膜、线粒体、粗面内质网、核糖体、多核糖体、滑面内质网、高尔基复合体、溶酶体、多泡体、过氧物酶体、微管、微丝、中间丝、中心粒、核的被膜、染色质、核仁、染色体、纺锤体等。其余的如脂滴、糖原、晶体、色素颗粒等则是细胞的产物,称为包含物。细胞膜 细胞膜是由液态双层磷脂分子,中嵌有可流动的球蛋白分子构成的膜。它使细胞液与外界隔开,控制离子出入细胞以维持细胞内环境的稳定,具有接受激素、神经递质和外界信息的受体和识别细胞的特异抗原,具有产生第二信使的机制以启动细胞内的生理活动。此外,细胞膜还具有细胞间互通信息和互相连接的一些特殊结构。细胞膜外有一层多糖类的外衣,也称为糖外被,厚度达0.1~0.5μm,对细胞起保护和过滤作用,并为细胞造成含有不同离子成分和pH值的微环境,以利于在细胞膜外进行酶水解等活动(参见“细胞膜”条)。
细胞核 细胞核位于细胞中心或偏一侧。一般为球形或椭圆形。
❶核膜:为双层膜包裹,称为核被膜,外层附有核糖体,内层光滑,中间有空腔,穿过两层有核孔,核孔有膜成隔,由环包围,形成核孔复合体,是大分子出入核的通道。核内有染色质、核液和核仁;
❷染色质:着色深的部分叫做异染色质,成团成块,分布在核膜内面或分散在核液内。异染色质之间,浅染部分内含有常染色质,是不着色的染色质部分。染色质是遗传的物质基础,在静止期细胞核的染色体处于解螺旋状态。常染色质是不可见部分,而异染色质是可着色的部分;常染色质是染色体活跃的部分,而异染色质则是不活跃的。在蛋白质合成活跃的细胞,如神经细胞和腺细胞的异染色质则较少,常染色质特别多。反之,成熟的白细胞则异染色质多。异染色质在电子显微镜下,为20nm的细丝状,在铺展的标本中,细丝呈10nm的串珠状。它的亚单位叫做核体,核体由一节DNA和组蛋白分子构成。染色质的DNA是两条分子链,其中碱基对的排列顺序为遗传密码,由DNA转录为mRNA,从核孔进入细胞质,在核糖体,由rRNA译制成蛋白质;
❸核仁:由5nm核仁线组成,有15~20nm的致密颗粒和核仁的基质分散其间,核仁外有与其相关的染色质包裹。核仁是制造rRNA的所在,周围的染色质内有转录rRNA的DNA模板。分泌细胞或蛋白质合成旺盛的细胞核仁大或有多个。rRNA和蛋白质结合成为核糖核酸蛋白,组成15nm的核糖体。核糖体在细胞质内是游离的,多核糖体或附在粗面内质网上的多核糖体,都是合成蛋白质的处所(参见“细胞核”条)。
粗面内质网 细胞质内有膜形成的扁囊和管道系统,在铺展的培养细胞可见它们沟通成网,因而命名为内质网。在电子显微镜下,内质网为由7.5nm厚的膜形成的封闭的管、泡和囊,外面附有15~20nm的致密颗粒,中间是池,总称为粗面内质网。用细胞分级梯度离心可分离出同样的颗粒,是由核糖核酸蛋白构成,因而命名为核糖体,它的RNA称为核糖体RNA或rRNA,是由核仁内由基因DNA转录的。核糖体的大量RNA成分,在光学显微镜下被碱性染料着色,以前称为核外染色质。在外分泌腺细胞,如胰腺细胞,粗面内质网的囊泡,在细胞基底部平行成层密集排列; 神经元的尼氏体也是由粗面内质网平行排列,但较疏松,有0.2~0.5nm的间隔,其中为多核糖体汇集的所在。胰腺粗面内质网上附的核糖体,主要是合成外分泌物的蛋白,而神经元还有多核糖体不附在膜上,主要是合成细胞自身新陈代谢的蛋白质。分泌免疫球蛋白的浆细胞也有大量的粗面内质网成层排列。核被膜的外层膜也附有核糖体,但内层膜没有。两膜之间有池,实际上它就象是包裹在核表面的特殊粗面内质网,只是具有特殊的核孔装置。在细胞核的附近,有时可见有孔板层结构,它们的构造与核膜相似,是具有核孔的粗面内质网,在细胞分裂频繁的细胞和肿瘤细胞中常见(参见“内质网”条)。
滑面内质网 细胞质内有不附有核糖体的滑面内质网,是互相沟通的分支管状系统,多见于与脂类代谢有关的肠上皮和肝细胞,合成类固醇的肾上腺皮质细胞,睾丸间质细胞。它们可能是与脂类吸收、代谢、类固醇合成有关的结构。横纹肌纤维内的肌质网,也是滑面内质网特化的复杂管道系统,它们是与肌肉受刺激后兴奋传导和钙释放机制有关的结构(参见“内质网”条)。
高尔基复合体 高尔基于1865年以重铬酸钾和硝酸银法显示神经元,发现以改良的方法可以显示一般细胞内有一种网状结构,称为内网器。后来将这网状结构命名为高尔基器。高尔基器位于细胞核的一侧,上皮细胞中在核与游离面之间,神经元在核的周围,其它细胞在核旁包围着中心粒。多年光学显微镜的研究发现它和细胞分泌有关,分泌颗粒最初出现在高尔基体附近。电子显微术发现它是由滑面的膜形成的多层盘形扁囊中有狭窄的池,重叠配布,一般有2~8层,一面凸出,一面凹进,盘周多窗孔,层层互相通连。凸面与粗面内质网接近,有小泡与池相通,称之为形成面;另一面与新形成的分泌颗粒相邻近,称为成熟面,以上结构合称为高尔基复合体。在成熟面附近有小管呈酸性磷酸酶阳性反应,并与溶酶体连续。Novikoff称之为GERL区,认为此处是高尔基复合体与内质网相连形成溶酶体的区域。GERL区参与分泌颗粒由高尔基复合体产生而进行浓缩的过程。但在GERL区未能显示与高尔基复合体相连续的确实证据,各式小泡如何由池转移至分泌颗粒尚待深入研究。高尔基复合体是合成糖蛋白的所在,蛋白由粗面内质网合成后,在此与糖结合,如免疫球蛋白和甲状球蛋白。细胞膜外衣的糖蛋白也由高尔基复合体内产生。分泌细胞游离面的细胞膜在排出分泌物过程中有破裂和重建。细胞膜是在高尔基复合体内产生,在其它细胞的细胞膜更新也是如此(参见“高尔基复合体”条)。
线粒体 Flemming在1888年发现细胞内有线状和粒状的结构,Benda命名为线粒体。用特殊染色方法可在所有细胞内显示。它的机能意义有各种推测,细胞分级梯度离心法分离出线粒体,并在试管内证明它是细胞氧化磷酸化产生ATP能源的细胞器。在电子显微镜下它由外膜包裹、内膜折迭成嵴,腔内含致密基质,其中散布有25~35nm颗粒。在内膜上可见有直径9nm的球形颗粒,由直径3~4nm、长5nm的柄与膜相连。细胞内营养物最后节段经过呼吸链氧化而转化为ATP,使能量贮存起来,这呼吸链的多种酶在线粒体内膜上都是依反应顺序排列。线粒体有自己的DNA,是4nm的细丝,形成周长5μm的环。此外有10~15nm的核糖体。但是线粒体并不能完全独立合成它所需的RNA和蛋白质,一部分是依赖细胞核内的基因。线粒体的形状因细胞而异,有球形,椭圆形,长杆状或分支杆状。内膜嵴的数目与细胞耗能量有关,在肌细胞嵴数目最多,紧密排列一起,一般细胞较少。嵴多由内膜折入基质内,呈板状。在合成类固醇的细胞如睾丸间质细胞、黄体细胞、肾上腺皮质细胞,线粒体嵴为管状。线粒体可以分裂,也可以融合(参见“线粒体”条)。
溶酶体 溶酶体是由膜包裹的含多种水解酶的颗粒。它含的主要标志酶是酸性磷酸酶,此外还有组织蛋白酶,核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、β-葡糖苷酸酶、芳基硫酸酯酶等50多种酶。溶酶体在高尔基复合体附近的GERL区形成,称为初级溶酶体;与细胞吞噬的异物(如细菌、死伤细胞碎片等)形成吞噬泡,融合一起,称为异噬泡;也可同细胞自身的结构(如线粒体、内质网、分泌颗粒等)形成的自噬泡融合。融合后的溶酶体称为次级溶酶体。溶酶体的酶消化异噬泡或自噬泡的内容物,水解成简单的成分,渗入细胞液。含残留不能水解的物质的泡,称为残余体。脂类的残余体含有脂色素,长期积存在细胞内成为脂色素颗粒,如心肌细胞衰竭色素颗粒。因遗传的缺陷,溶酶体有时缺少某种酶,使细胞内的某些物质不能为溶酶体消化,积累于细胞内成贮存病,幼儿共有20多种贮存病是由于溶酶体的酶缺欠而引起的。中性髓细胞的嗜天青颗粒即是溶酶体。在多种细胞有时可见一个大泡,内含许多小泡,称多泡体。泡的膜有的部分有外衣。在附睾管上皮经常见到吞饮作用,细胞顶端聚有大小不等的多泡体,显然彼此可以融合变大。多泡体含有酸性磷酸酶,是一种特殊的溶酶体(参见“溶酶体”条)。
过氧物酶体 在肝和肾的细胞内有一种有膜的颗粒,直径0.2~0.6μm,含有过氧物酶,叫做过氧物酶体,相当于电镜中所见的微体。在它的中心有时可见致密的核心,叫做类核体,是尿酸酶的结晶。另有一种直径为0.15~0.25μm的颗粒,含有过氧物酶,但无类核体,普遍分布在上皮细胞及它种细胞,叫做微过氧物酶体(参见“过氧物酶体”条)。
微管 在所有细胞中,散布着直径约25nm、不分支的直行微管,微管由13条直径为5nm的细丝缠绕成管状。细丝是由微管蛋白聚合而成,每个微管蛋白是二聚体,由AB亚单位组成。秋水仙碱与单体结合阻止它聚合成微管。用荧光标记的微管蛋白抗体可显示细胞内微管的分布,如经秋水仙碱处理后则微管解体,不能显示。细胞质内的微管起支架作用,决定细胞外形,特别是细胞的长突,如神经元轴索和树突。在胚胎发育细胞变长,如晶体纤维,也是由大量微管沿长轴平行排列。细胞质微管在细胞有丝分裂时解体,重新聚合成为纺锤体,分裂完毕,纺锤体解体,重新集合成为细胞质微管(参见“微管”条)。
中心体 中心体是微管构成的特殊结构,位于细胞的中轴上,周围胞质清明无粒,合称中心体。中心粒是互相垂直排列的两个圆筒状结构,每个圆筒的直径约0.2μm,长约0.5μm。圆筒壁由9组三联微管组成,每组三联微管之间的切线角为40度。在静止期细胞,微管在中心粒周围呈辐射状排列为星体,在有丝分裂时,纺锤体的微管也集中在两极的中心体。中心粒形成纤毛的基体和鞭毛的轴丝(参见“中心体”条)。
微丝和中间丝 细胞质中有直径为6nm的微丝,是肌动蛋白,可被荧光标记的抗体显示。这种微丝具有收缩能力,是细胞各种运动的动力。如用细胞松弛素B处理,肌动蛋白被抑制,细胞失去胞膜波动、胞纳和胞吐作用、变形运动、附着能力、胞质环流、微绒毛伸展等运动。另有10nm直径的细丝,无收缩能力,叫做中间丝,如上皮细胞内的张力丝、神经元的神经丝等(参见“微丝”条)。
包含物 细胞质的包含物有
❶糖原: 多见于肝和肌细胞,其它细胞含量不一。可有两种形式,一种单个存在,大小一致,直径20~30nm,称为β粒; 另一种相聚成簇,大小差异很大,称为α粒;
❷脂滴:脂肪细胞有巨大的脂滴,一般细胞都有一些小脂滴,外面没有膜包裹,但在肠上皮细胞内的有膜包裹,是通过胞饮作用从肠内吸收的,通过上皮细胞,最后释放到细胞间隙,由毛细淋巴管吸收;
❸晶体:有的细胞有晶体存在,如人睾丸间质细胞和支持细胞,兔卵母细胞,犬类的肝细胞核等。在电子显微镜下见更多的细胞有晶体,分布在各种细胞器内的晶体一般是蛋白质。血色素降解后可成结晶的血褐素。大多数晶体的化学成分还未确知;
❹分泌颗粒: 各种内、外分泌细胞都有大量的分泌物,由膜包裹而形成的大小不等的分泌颗粒,如酶原颗粒和粘原颗粒、内分泌细胞和神经分泌细胞等的特殊分泌颗粒。
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细胞

细胞

细胞是生命活动的基本单位,一切有机体均由细胞构成,只有病毒是非细胞形态的生命体。单细胞生物的机体仅由一个细胞构成。多细胞生物的机体一般由数以万计细胞组成,但也有一些极低等的多细胞生物体,如一些盘藻的机体仅有4个、8个或几十个基本未分化的相同的细胞组成,而高等动植物机体却有无数功能与形态结构不一样的细胞组成。成人的机体大约含有1014个细胞,刚出生的婴儿机体约有1012个细胞。1g动物的肝或肾组织大约有2.5—3亿个细胞。在多细胞生物的机体内,功能相同的细胞群构成机体的组织。
细胞是机体的基本单位 细胞不仅是机体的基本形态结构单位,也是机体的基本功能单位,机体的生长、发育、繁殖与进化都是以细胞为基础,机体的一切代谢活动都是在以细胞为单位的统一而复杂的结构内进行的。细胞也是机体发生退行性变化与发生疾病的基础。病毒本身虽然是非细胞形态的生命体,但它必须在细胞内才能表现基本的生命特征(繁殖与遗传)。
每一个细胞,不论是低等生物或高等生物的细胞,简单或是复杂的细胞,分化与未分化的细胞,高等生物的性细胞或体细胞,都包含着全套的遗传信息,也就是说,包含着遗传的全能性。由单个植物的雄性生殖细胞或单个体细胞经人工培养与诱导发育为完整的植物株,是这一论点的最有力的证据之一。由动物的大多数组织游离分散的单个细胞,多数可在体外培养、生长、繁殖与传代,这些试验的基本事实均可说明,虽然细胞是构成统一机体的小小的局部,并受到机体整体活动的制约,但每一个细胞在生命活动中又是一个“独立王国”,在特定条件下,它可以明显地表现为生命活动的独立单位。因此,细胞是生命活动的基本单位这一概念是有充分科学依据的,并愈来愈为人们所接受。
细胞的结构 细胞具有极其复杂的化学成分与细微的结构,但组成细胞的基本化学元素则仅有氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、钙(Ca)、钾(K)、铁(Fe)、钠(Na)、氯(Cl)、镁(Mg)等,这些化学元素构成细胞功能与结构所需要的许多无机化合物与各种生物分子。构成细胞结构的基本生物大分子是:核酸、蛋白质、脂类与糖类,这些分子一般以复合分子的形式,如核蛋白、脂蛋白与糖蛋白等组成细胞的重要结构。在亚显微结构水平上,细胞的基本结构可以分成三种体系:
❶主要由脂蛋白构成的生物膜系统,如细胞膜、核被膜,以及一系列重要细胞器:线粒体、高尔基体、内质网,以及溶酶体与液泡等的封闭膜。
❷主要由核酸蛋白成分构成的颗粒状结构系统,如染色质、核仁,以及核糖体等。
❸由蛋白质构成的细胞骨架系统,如中心体、纺锤体与纤毛、鞭毛等专门的结构。
构成各种生物机体的细胞,种类繁多,但作为生命活动的基本单位的所有细胞却又有着共同的基本特点:
❶所有的细胞表面均有一层脂蛋白成分的生物膜,即细胞膜,使细胞能与周围环境保持相对的独立性,造成相对稳定的细胞内环境,并主要通过细胞膜与周围环境进行物质交换。
❷所有细胞都有两种核酸,即DNA与RNA作为遗传信息的复制与转录的物质基础。而非细胞形态的生命体病毒只有一种核酸,DNA或RNA,作为遗传的物质基础。
❸作为蛋白质合成的“机器”——核糖体,毫无例外地存在于一切细胞内,是任何细胞(除一些非常的特化的细胞)不可缺少的基本结构。
❹所有细胞的增殖都是一分为二的分裂法。
细胞的多样化 组成生物机体的细胞,形态与大小悬殊很大,结构的复杂程度也很不一样。目前发现的最小与最简单的细胞是支原体,它们中很多是人与动物的病原体,其直径只有0.1-0.15μm,呈多形态性,在电镜下能观察到的主要是一层细胞膜与一定数量的核糖体。细菌也是比较小而简单的细胞,绝大多数的细菌细胞直径约1-2μm,其形状主要是球状与杆状。原生生物细胞与多细胞生物的细胞的形态与结构比较复杂,体积也大得多。原生动物细胞的直径可由几百微米乃至1mm,形态多样,很多是依靠鞭毛与纤毛运动,有的能进行变形运动。绝大多数的高等动植物细胞的直径是在数微米至数十微米之间,而其中多数是处于15—30μm的狭窄范围,但也有不少例外,如鸟类的卵细胞可达数厘米; 动物神经细胞可长达1m以上,但其直径一般不超过20μm。细胞的形状与它们的功能总是相关的。红细胞与淋巴细胞是圆形,有利于在血管内循环;肌细胞是梭形,适应于肌肉的收缩运动;大多数神经细胞具有很多突起,以便传导冲动;卵细胞是大而圆的细胞,含有丰富的营养物质;而精子细胞较小,绝大多数具有一条能运动的鞭毛。
原核细胞与真核细胞的比较 在种类繁多的细胞世界中,根据其进化程度与结构的复杂程度,可以分成原核细胞与真核细胞两大类。原核细胞因其没有典型的细胞核而得名,然而原核细胞与真核细胞的区别远不仅此。原核细胞包括支原体、立克次体、细菌、粘菌、放线菌与蓝绿藻等,原核细胞是体积小、结构较简单、进化上处于原始的细胞,大约在30—35亿年前就在地球上出现。细菌可作为原核细胞的代表,它们没有核被膜,但有一个比较集中的核区。在核区内,分布着环状DNA丝。细胞内没有诸如内质网、线粒体、高尔基体与溶酶体这样重要的细胞器。细胞外面有细胞壁与细胞膜。细胞质内有游离的或附着在细胞膜内侧的核糖体,还有游离的质粒,质粒是裸露的核外DNA,具有一定的遗传性,如决定抗药性等。细菌细胞膜除执行物质交换的功能外,还执行着像真核细胞内线粒体的“动力”功能与内质网合成蛋白质的功能,有些细菌内还有中膜体结构,功能尚不完全清楚(图1)。


图1 原核细胞代表——细菌模式图


真核细胞是进化程度较高,结构相对复杂的细胞,它们约在12—14亿年前才在地球上出现。真核细胞既包括一些单细胞生物(原生生物细胞)又包括全部多细胞生物(动、植物)的细胞。真核细胞是以细胞生物膜进一步分化为基础,使细胞内部分隔形成许多更为精细的具有专门功能的结构单位,细胞外面是细胞表面的复合结构,细胞内部由核被膜将原生质分成两大结构区域——细胞质与细胞核,核与质的体积具有一定比例关系,基本的遗传物质及其复制与转录活动是在核内。具体的遗传物质结构是染色质与染色体,核仁是制造核糖体的重要场所。细胞质内分化形成很多重要的细胞器,能量的供应主要是线粒体,内质网与高尔基体参与生物大分子的合成、加工与包装运输,溶酶体与过氧化氢小体等起着细胞生命活动的辅助酶促作用,由特异蛋白构成的微丝与微管是细胞的支架与运动结构。植物利用光能合成碳水化物主要是在叶绿体——双层膜结构内进行的,植物细胞外面还有一层由纤维素与果胶构成的细胞壁。液泡是植物细胞质内的代谢库,起着调节与稳定细胞内环境的作用。
动物细胞的基本结构及功能
❶细胞表面包括细胞膜、糖被与膜下凝胶层以及细胞表面特化结构等,其中以细胞膜为主体结构功能部分,它是厚约8nm的磷脂蛋白质膜。关于细胞膜的构型现在王要有单位膜、液态镶嵌膜与晶格镶嵌膜等理论,细胞膜的主要功能为选择性交换物质,并有传递能量、运动、固定以及对外界因素作用的放大等。糖被是在细胞膜外面的一层多糖蛋白质的复合物,它具有润滑、保护、识别与细胞之间连接的作用,并有抗原决定簇。膜下凝胶层内充满着微丝与微管,对保持细胞表面形态有支持作用。
❷细胞质包括多种细胞器、内含物(分泌颗粒、色素颗粒与贮存颗粒等)与胞质基质。线粒体主要由外膜、内膜与内嵴构成的封闭膜系统结构,大量的各种氧化酶分布在内膜与嵴的表面或基质中。线粒体的基本功能是氧化作用与ATP合成作用(氧化磷酸化过程)的偶联。线粒体内还有独立的环状DNA与核糖体,并能复制DNA与合成微量蛋白质(见“线粒体”)。高尔基体的主体部分由整齐平行排列的扁囊组成,扁囊下面是形成面,分布着很多微泡,充满着待“加工”的合成物,另一面是成熟面,能形成内含浓缩分泌物的大型泡,高尔基体的主要功能是对细胞内合成的生物分子进行浓缩、离析、加工、包装与运输。内质网分粗面内质网与滑面内质网两种类型,粗面内质网是内质网与核蛋白体共同形成的复合功能结构,其主要功能是合成分泌性蛋白质(抗体、激素与酶等); 滑面内质网与糖类和脂类的合成有关。不与内质网结合的游离状核糖体主要参与合成细胞的结构蛋白、基质蛋白与细胞本身所需要的酶原蛋白。溶酶体是含有多种强力消化酶(主要是水解酶)的单层膜囊泡结构,是细胞的内消化系统,在细胞对吞噬物的消化与细胞病理变化中,起重要作用。细胞骨架系统主要是由微丝与微管构成的细胞质网状骨架系统,微丝是由肌动蛋白与肌球蛋白组成,具有收缩功能。微管主要由管蛋白构成,除分散在细胞内起支架作用外,还是中心粒、纤毛与鞭毛的基本结构。细胞在有丝分裂与减数分裂时形成的纺锤丝也是微管结构。中心体由两个相互垂直的圆柱状中心粒及其周缘物质构成,每个中心粒又是由9组三联管(27支微管)组成,微管的主要成分是蛋白质。中心体参与有丝分裂过程,并参与鞭毛和纤毛的形成。
❸细胞核主要包括核被膜、染色质、核仁与核液等四部分结构,有时在核内还出现核小体与微管等结构。核被膜是由双层脂蛋白膜构成,具有核质之间交换物质的作用,膜上分布着很多核膜孔,核膜孔是很复杂的结构,除控制生物大分子的交流外,还对染色质丝与核仁丝有附着支架作用。染色质的主要成分是DNA、组蛋白以及少量的非组蛋白与RNA。DNA与组蛋白构成直径约10nm的核小体,它们是染色质的基本结构单位,由核小体形成的染色丝经过不同程度的螺旋化而呈现染色质的各种形态,染色质分为异染色质与常染色质,常染色质是染色丝螺旋化程度较低、DNA转录较活跃的区域,染色质的主要功能是DNA的复制与RNA的转录。在细胞进行有丝分裂与减数分裂时,染色质丝经过复杂的螺旋化而形成染色体,染色体的数量由物种来决定。核仁分丝状区与颗粒区,丝状区的主要成分除了RNA与蛋白质以外还含有核仁DNA,丝状区是转录(rRNA的场所。核仁的基本功能是转录rRNA与装配核糖体的大亚单位。颗粒区可能是核仁功能产物的积累(图2)。
细胞的繁殖 细胞的繁殖是由细胞的分裂来实现,但细胞的繁殖却包括着细胞的生长、DNA复制与细胞分裂等三个不可分隔的过程。一个细胞分裂为两个子细胞时,一般情况下每个子细胞含有母细胞的主要成分与结构的重复,并继承了母细胞的遗传性。细胞有两种基本分裂方式,一是直接分裂,又称无丝分裂,单细胞生物的繁殖以直接分裂为主。一是有丝分裂,又称间接分裂。减数分裂也是有丝分裂的特殊类型,只在性细胞发生过程中出现。多细胞生物的细胞的繁殖,以有丝分裂为主,细胞在有丝分裂时,发生核结构的复杂变化,最明显的是染色体的形成与细胞分裂器的出现 (中心体的分裂与位移、纺锤体的形成等)。从第一次分裂结束到第二次分裂结束这一循环称为细胞的周期,可以分为G1,S,G2与M等四个阶段。


图2 真核细胞代表——动物细胞模式图


细胞的生长与分化,细胞的运动,细胞的衰老与死亡,以及细胞的起源与进化等也是有关细胞知识的重要组成部分。
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细胞

cell

细胞

cell
癌~扩散proliferation of cancer cells/白~white blood cell; leucocyte/红~ red blood cell;erythrocyte /~分裂cell division/~体cell body/~学 cytology

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