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词条 细胞
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释义

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。


细胞xibao

参见植物学“细胞”条。

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

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

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

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

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。

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%。

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更新时间:2025/9/29 0:33:40