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阅读 6760 次 历史版本 6个 创建者:rubing (2010/12/3 21:47:26)  最新编辑:小桥流水 (2013/8/21 10:45:20)
细胞
拼音:Xìbāo(Xibao)
英文:cell
显微镜下的细胞
显微镜下的细胞
   细胞是由质膜、细胞质和核(或拟核)构成能进行独立繁殖的有膜包围的生物体的基本结构和功能单位,有运动、营养和繁殖等机能。细胞可分为两类:原核细胞真核细胞

  但也有人提出应分为三类,即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。一般来说,细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成,即单细胞生物;高等植物与高等动物则是多细胞生物。研究细胞的学科称为细胞生物学。世界上现存最大的细胞为鸵鸟的卵子。

 

细胞的特点

细胞特性

 
★细胞具有独立的、有序的自控代谢体系,是代谢与功能的基本单位
 
  ★细胞是有机体生长与发育的基础
 
  ★细胞是遗传的基本结构单位,细胞具有遗传的全能性
 
  ★没有细胞就没有完整的生命(病毒必须寄居在活体内)
 
  ★除病毒以外,其他生物都是细胞构成的
 
  ★细胞具有统一性和差异性

生物七大基本特征

 
  1,有严整结构
 
  2,有新陈代谢
 
  3,生长现象
 
  4,应激性
 
  5,生殖和发育
 
  6,遗传变异
 
  7,适应一定环境也能影响环境

基本共性

 
  1、所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质及糖被构成的生物膜,即细胞膜
 
  2、所有的细胞都含有两种核酸:即DNARNA
 
  3、作为遗传信息复制与转录的载体。
 
  4、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,核糖体,是蛋白质合成的机器,在细胞遗传信息流的传递中起重要作用。
 
  5、所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。
 
  6、能进行自我增殖和遗传
 
  7新陈代谢
 
  8、细胞都具有运动性,包括细胞自身的运动和细胞内部的物质运动
 
  注:病毒不含

组成细胞的元素

 
         细胞中常见的化学元素有20多种,化学物质可分为两大类:无机物和有机物。在无机物中水是最主要的成分,约占细胞物质总含量的75%-80%。成细胞的基本元素是:OCHNSiKCaPMg,其中OCHN四种元素占90%以上。

组成人体细胞的主要元素有

(占细胞鲜重的百分比)
 
O 65%
 
C 18%
 
H 10%
 
N 3%
 
P 1.4%
 
S 0.3%
 
其他元素 少于3%
 
(占细胞干重的百分比)
 
C 55.99%
 
O 14.62%
 
N 9.33%
 
H 7.46%
 
Ca 4.67%
 
S 0.78%
 
P 3.11%
 
K 1.09%
 
Mg 0.16%
 
①组成细胞的最基本的元素是C。在人体细胞干重中C的含量达到55.99%
 
②组成细胞的基本元素有4种:CHON。在细胞中这四种元素的含量,占组成细胞元素总量的90%左右。
 
③组成细胞的主要元素有6种:CHONPS。这6种元素占细胞总量的97%

大量元素和微量元素

 
  在组成生命的元素中,根据其含量的多少分为大量元素和微量元素。
 
①大量元素:是指含量占生物体总质量万分之一以上的元素,有CHONPSKCaMg等。
 
②微量元素:通常指生物生活所必需,但是需要量却很少的一些元素。有FeMnZnCuBClMo等。
 
组成生物体的化学元素的重要作用
 
  ①是组成原生质的成分,如CHONPS等,约占原生质总量的97%以上。
 
  ②是多种化合物的组成成分,如蛋白质、糖类、核酸、脂肪等。
 
  ③也有一些元素能影响生物体的生命活动。如Mg是叶绿素的组成元素之一;Zn是某些酶的组成成分,也是酶的活化中心;B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长,因此B与植物的生殖过程有密切的关系。缺B常导致植物“花而不实”

组成细胞的化合物

 
细胞中常见的化学元素有20多种,这些组成生物体的化学元素虽然在生物体体内有一定的生理作用,但是单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能。这些元素在生物体特定的结构基础上,有机的结合成各种化合物,这些化合物与其他的物质相互作用才能体现出相应的生理功能。组成细胞的化合物大体可以分为无机化合物和有机化合物。无机化合物包括水和无机盐;有机化合物包括蛋白质、核酸、糖类和脂质。水、无机盐、蛋白质、核酸、糖类、脂质等有机的结合在一起才能体现出生物体的生命活动。现将这些化合物总结如下:
 
  水:占80%--90%
 
  无机化合 无机盐:占1%--1.5%
 
  组成细胞的化合物
 
  蛋白质:占7%--10%
 
  有机化合物 脂质:占1%--2%
 
  糖类和核酸:占1%--1.5%
 
在组成的化合物中含量最多的是水,但是在细胞的干重中,含量最多的化合物是蛋白质,占干重的50%以上。

细胞的化学组成

水与无机盐

 
   (一)水
 
    仅含量最大,而且由于它具有一些特有的物理化学属性,使其在生命起源和形成细胞有序结构方面起着关键的作用。可以说,没有水,就不会有生命。水在细胞中以两种形式存在:一种是游离水,约占95%;另一种是结合水,通过氢键或其他键同蛋白质结合,约占4~5%。随着细胞的生长和衰老,细胞的含水量逐渐下降,但是活细胞的含水量不会低于75%。
 
  水在细胞中的主要作用是,溶解无机物、调节温度、参加反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。水之所以具有这么多的重要功能是和水的特有属性分不开的。
 
  1.水分子是偶极子
 
  从化学结构上看,水分子似乎很简单,仅是由2个氢原子和1个氧原子构成(H2O)。然而水分子中的电荷分布是不对称的,一侧显正电性,另一侧显负电性,从而表现出电极性,是一个典型的偶极子(图3-31)。正由于水分子具有这一特性,它既可以同蛋白质中的正电荷结合,也可以同负电荷结合。蛋白质中每一个氨基酸平均可结合2.6个水分子。
 
  由于水分子具有极性,产生静电作用,因而它是一些离子物质(如无机盐)的良好溶剂。
 
  2.水分子间可形成氢键
 
  由于水分子是偶极子,因而在水分子之间和水分子与其他极性分子间可建立弱作用力的氢键。在水中每一氧原子可与另两个水分子的氢原子形成两个氢键。氢键作用力很弱,因此分子间的氢键经常处于断开和重建的过程中。
 
  3.水分子可解离为离子
 
  水分子可解离为氢氧离子(OH-)和氢离子(H+)。在标准状况下总有少量水分子解离为离子,大约有107mol/L水分子解离,相当于每109个水分子中就有2个解离。但是水分子的电解并不稳定,总是处于分子与离子相互转化的动态平衡之中。
 
  (二)无机盐
 
  细胞中无机盐的含量很少,约占细胞总重的1%。盐在细胞中解离为离子,离子的浓度除了具有调节渗透压和维持酸碱平衡的作用外,还有许多重要的作用。
 
  主要的阴离子有Cl-、PO4-和HCO3-,其中磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要:①在各类细胞的能量代谢中起着关键作用;②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成分;③调节酸碱平衡,对血液和组织液pH起缓冲作用。
 
  主要的阳离子有:Na+K+Ca2+Mg2+Fe2+Fe3+Mn2+Cu2+Co2+Mo2+

细胞的有机分子

 
  细胞中有机物达几千种之多,约占细胞干重的90%以上,它们主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。有机物中主要由四大类分子所组成,即蛋白质、核酸、脂类和糖,这些分子约占细胞干重的90%以上。
 
  (一)蛋白质
 
  在生命活动中,蛋白质是一类极为重要的大分子,几乎各种生命活动无不与蛋白质的存在有关。蛋白质不仅是细胞的主要结构成分,而且更重要的是,生物专有的催化剂--酶是蛋白质,因此细胞的代谢活动离不开蛋白质。一个细胞中约含有104种蛋白质,分子的数量达1011个。
 
  (二)核酸
 
  核酸是生物遗传信息的载体分子,所有生物均含有核酸。核酸是由核苷酸单体聚合而成的大分子。核酸可分为核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸两大类DNA。当温度上升到一定高度时,DNA双链即解离为单链,称为变性(denaturation)或熔解(melting),这一温度称为熔解温度(melting temperatureTm)。碱基组成不同的DNA,熔解温度不一样,含GC对(3条氢键)多的DNATm高;含AT对(2条氢键)多的,Tm低。当温度下降到一定温度以下,变性DNA的互补单链又可通过在配对碱基间形成氢键,恢复DNA的双螺旋结构,这一过程称为复性(renaturation)或退火(annealing)。
 
  DNA有三种主要构象
 
  B-DNA:为Watson&Click提出的右手螺旋模型,每圈螺旋10个碱基,螺旋扭角为36度,螺距34A,每个碱基对的螺旋上升值为3.4A,碱基倾角为-2度。
 
  A-DNA:为右手螺旋,每圈螺旋10.9个碱基,螺旋扭角为33度,螺距32A,每个碱基对的螺旋上升值为2.9A,碱基倾角为13度。
 
  Z-DNA:为左手螺旋,每圈螺旋12个碱基,螺旋扭角为-51度(GC)和-9度(CG),螺距46A,每个碱基对的螺旋上升值为3.5AGC)和4.1ACG),碱基倾角为9度。
 
  (三)糖类
 
  细胞中的糖类既有单糖,也有多糖。细胞中的单糖是作为能源以及与糖有关的化合物的原料存在。重要的单糖为五碳糖(戊糖)和六碳糖(己糖),其中最主要的五碳糖为核糖,最重要的六碳糖为葡萄糖。葡萄糖不仅是能量代谢的关键单糖,而且是构成多糖的主要单体。
 
  多糖在细胞结构成分中占有主要的地位。细胞中的多糖基本上可分为两类:一类是营养储备多糖;另一类是结构多糖。作为食物储备的多糖主要有两种,在植物细胞中为淀粉(starch),在动物细胞中为糖元(glycogen)。在真核细胞中结构多糖主要有纤维素(cellulose)和几丁质(chitin)。
 
  (四)脂类
 
  脂类包括:脂肪酸、中性脂肪、类固醇、蜡、磷酸甘油酯、鞘脂、糖脂、类胡萝卜素等。脂类化合物难溶于水,而易溶于非极性有机溶剂。
 
  1、中性脂肪(neutral fat
 
  ①甘油酯:它是脂肪酸的羧基同甘油的羟基结合形成的甘油三酯(triglyceride)。甘油酯是动物和植物体内脂肪的主要贮存形式。当体内碳水化合物、蛋白质或脂类过剩时,即可转变成甘油酯贮存起来。甘油酯为能源物质,氧化时可比糖或蛋白质释放出高两倍的能量。营养缺乏时,就要动用甘油酯提供能量。
 
  ②蜡:脂肪酸同长链脂肪族一元醇或固醇酯化形成蜡(如蜂蜡)。蜡的碳氢链很长,熔点要高于甘油酯。细胞中不含蜡质,但有的细胞可分泌蜡质。如:植物表皮细胞分泌的蜡膜;同翅目昆虫的蜡腺、如高等动物外耳道的耵聍腺。
 
  2、磷脂
 
  磷脂对细胞的结构和代谢至关重要,它是构成生物膜的基本成分,也是许多代谢途径的参与者。分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类。
 
  3、糖脂
 
  糖脂也是构成细胞膜的成分,与细胞的识别和表面抗原性有关。
 
  4萜类和类固醇类
 
  这两类化合物都是异戊二烯(isoptene)的衍生物,都不含脂肪酸。
 
  生物中主要的萜类化合物有胡萝卜素和维生素AEK等。还有一种多萜醇磷酸酯,它是细胞质中糖基转移酶的载体。
 
  类固醇类(steroids)化合物又称甾类化合物,其中胆固醇是构成膜的成分。另一些甾类化合物是激素类,如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。

酶与生物催化剂

(一)酶
 
酶是蛋白质性的催化剂,主要作用是降低化学反应的活化能,增加了反应物分子越过活化能屏障和完成反应的概率。酶的作用机制是,在反应中酶与底物暂时结合,形成了酶--底物活化复合物。这种复合物对活化能的需求量低,因而在单位时间内复合物分子越过活化能屏障的数量就比单纯分子要多。反应完成后,酶分子迅即从酶--底物复合物中解脱出来。
 
  酶的主要特点是:具有高效催化能力、高度特异性和可调性;要求适宜的pH和温度;只催化热力学允许的反应,对正负反应的均具有催化能力,实质上是能加速反应达到平衡的速度。
 
  某些酶需要有一种非蛋白质性的辅因子(cofactor)结合才能具有活性。辅因子可以是一种复杂的有机分子,也可以是一种金属离子,或者二者兼有。完全的蛋白质--辅因子复合物称为全酶(holoenzyme)。全酶去掉辅因子,剩下的蛋白质部分称为脱辅基酶蛋白(apoenzyme)。
 
  (二)RNA催化剂
 
  T.Cech 1982发现四膜虫TetrahymenarRNA的前体物能在没有任何蛋白质参与下进行自我加工,产生成熟的rRNA产物。这种加工方式称为自我剪接(self splicing)。后来又发现,这种剪下来的RNA内含子序列像酶一样,也具有催化活性。此RNA序列长约400个核苷酸,可褶叠成表面复杂的结构。它也能与另一RNA分子结合,将其在一定位点切割开,因而将这种具有催化活性的RNA序列称为核酶Ribozyme。后来陆续发现,具有催化活性的RNA不只存在于四膜虫,而是普遍存在于原核和真核生物中。一个典型的例子核糖体的肽基转移酶,过去一直认为催化肽链合成的是核糖体中蛋白质的作用,但事实上具有肽基转移酶活性和催化形成肽键的成分是RNA,而不是蛋白质,核糖体中的蛋白质只起支架作用。

基本结构

 
  在光学显微镜下观察植物的细胞,可以看到它的结构分为下列四个部分
细胞结构图
细胞结构图
 

细胞壁(Cell Wall)

 
  位于植物细胞的最外层,是一层透明的薄壁。它主要是由纤维素和果胶组成的,孔隙较大,物质分子可以自由透过。细胞壁对细胞起着支持和保护的作用。

细胞膜(Cell Membrane)

 
  细胞壁的内侧紧贴着一层极薄的膜,叫做细胞膜。这层由蛋白质分子和磷脂双层分子组成的薄膜,水和氧气等小分子物质能够自由通过,而某些离子和大分子物质则不能自由通过,因此,它除了起着保护细胞内部的作用以外,还具有控制物质进出细胞的作用:既不让有用物质任意地渗出细胞,也不让有害物质轻易地进入细胞。
 
  细胞膜在光学显微镜下不易分辨。用电子显微镜观察,可以知道细胞膜主要由蛋白质分子和脂类分子构成。在细胞膜的中间,是磷脂双分子层,这是细胞膜的基本骨架。在磷脂双分子层的外侧和内侧,有许多球形的蛋白质分子,它们以不同深度镶嵌在磷脂分子层中,或者覆盖在磷脂分子层的表面。这些磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的,可以说,细胞膜具有一定的流动性。细胞膜的这种结构特点,对于它完成各种生理功能是非常重要的。

细胞质(Cytoplasm)

 
细胞膜包着的黏稠透明的物质,叫做细胞质。在细胞质中还可看到一些带折光性的颗粒,这些颗粒多数具有一定的结构和功能,类似生物体的各种器官,因此叫做细胞器。例如,在绿色植物的叶肉细胞中,能看到许多绿色的颗粒,这就是一种细胞器,叫做叶绿体。绿色植物的光合作用就是在叶绿体中进行的。在细胞质中,往往还能看到一个或几个液泡,其中充满着液体,叫做细胞液。在成熟的植物细胞中,液泡合并为一个中央大液泡,其体积占去整个细胞的大半。细胞质被挤压为一层。细胞膜以及液泡膜和两层膜之间的细胞质称为原生质层。
 
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当细胞液浓度小于外界浓度时,细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生 质层比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,原生质层与细胞壁分离,也就是发生了质壁分离。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,外界溶液中的水分透过原生质层进入细胞液中使原生质层复原,逐渐发生质壁分离的复原。
 
  细胞质不是凝固静止的,而是缓缓地运动着的。在只具有一个中央液泡的细胞内,细胞质往往围绕液泡循环流动,这样便促进了细胞内物质的转运,也加强了细胞器之间的相互联系。细胞质运动是一种消耗能量的生命现象。细胞的生命活动越旺盛,细胞质流动越快,反之,则越慢。细胞死亡后,其细胞质的流动也就停止了。
 
除叶绿体外,植物细胞中还有一些细胞器,它们具有不同的结构,执行着不同的功能,共同完成细胞的生命活动。这些细胞器的结构需用电子显微镜观察。在电镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构。
 
  ①线粒体
 
  线粒体mitochondrium)线粒体是一些线状、小杆状或颗粒状的结构。在活细胞中可用詹纳斯绿(Janus green)【anus Green B 别名:健那绿 化学式:C30H31N6Cl 詹纳斯绿B是一种活体染色剂,专一用于线粒体的染色。它可以和线粒体中的细胞色素C氧化酶结合,从而出现蓝绿色。】,染成蓝绿色。在电子显微镜下观察,线粒体表面是由双层膜构成的。内膜向内形成一些隔,称为线粒体嵴(cristae)。在线粒体内有丰富的酶系统。线粒体是细胞呼吸的中心,它是生物有机体借氧化作用产生能量的一个主要机构,它能将营养物质(如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等)氧化产生能量,储存在ATP(三磷酸腺苷)的高能磷酸键上,供给细胞其他生理活动的需要,因此有人说线粒体是细胞的“动力工厂”。根据对线粒体机能的了解,近些年来试验用“线粒体互补法”进行育种工作,即将两个亲本的线粒体从细胞中分离出来并加以混合,如果测出混合后呼吸率比两亲本的都高,证明杂交后代的杂种优势强,应用这种育种方法,能增强育种工作的预见性,缩短育种年限
 
  ②叶绿体
 
  叶绿体coloroplasts)是绿色植物细胞中重要的细胞器,其主要功能是进行光合作用。叶绿体由双层膜、基粒(类囊体)和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的小囊状结构,在类囊体薄膜上,有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体叠合而成基粒。基粒之间充满着基质,其中含有与光合作用有关的酶。基质中还含有DNA
 
  ③内质网
 
  内质网endoplasmic reticulum)是细胞质中由膜构成的网状管道系统广泛的分布在细胞质基质内。它与细胞膜及核膜相通连,对细胞内蛋白质及脂质等物质的合成和运输起着重要作用。
 
  内质网有两种:一种是表面光滑的是滑面内质网,主要与脂质的合成有关;另一种是上面附着许多小颗粒状的,是粗面内质网,与蛋白质的合成有关。内质网增大了细胞内的膜面积,膜上附着着许多酶,为细胞内各种化学反应的正常进行提供了有利条件。
 
  ④高尔基体
 
  高尔基体Golgi body)普遍存在于植物细胞和动物细胞中。一般认为,细胞中的高尔基体与细胞分泌物的形成有关,高尔基体本身没有合成蛋白质的功能,但可以对蛋白质进行加工和转运。植物细胞分裂时,高尔基体与细胞壁的形成有关(赤道板周围有特别多的高尔基体,以便合成纤维素及果胶)。
 
  ⑤核糖体
 
  核糖体ribosomes)是椭球形的粒状小体,有些附着在内质网膜的外表面(供给膜上及膜外蛋白质),有些游离在细胞质基质中(供给膜内蛋白质,不经过高尔基体,直接在细胞质基质内的酶的作用下形成空间构形),是合成蛋白质的重要基地。
 
  ⑥中心体
 
  中心体nucleus)存在于动物细胞和某些低等植物细胞中,因为它的位置靠近细胞核,所以叫中心体。每个中心体由两个互相垂直排列的中心粒及其周围的物质组成。 动物细胞的中心体与有丝分裂有密切关系。.中心粒(centriole)这种细胞器的位置是固定的,具有极性的结构。在间期细胞中,经固定、染色后所显示的中心粒仅仅是12个小颗粒。而在电子显微镜下观察,中心粒是一个柱状体,长度约为0.3μm0.5μm,直径约为0.15μm,它是由9组小管状的亚单位组成的,每个亚单位一般由3个微管构成。这些管的排列方向与柱状体的纵轴平行。中心粒通常是成对存在,2个中心粒的位置常成直角。中心粒在有丝分裂时有重要作用
 
  ⑦液泡
 
  液泡vacuole)是植物细胞中的泡状结构。成熟的植物细胞中的液泡很大,可占整个细胞体积的90%。液泡的表面有液泡膜。液泡内有细胞液,其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质,可以达到很高的浓度。因此,它对细胞内的环境起着调节作用,可以使细胞保持一定的渗透压,保持膨胀的状态。动物细胞也同样有小液泡。
 
  ⑧溶酶体
 
  溶酶体是细胞内具有单层膜囊状结构的细胞器。其内含有很多种水解酶类,能够分解很多物质。
 
  ⑨微丝及微管
 
  在细胞质内除上述结构外,还有微丝(microfilament)和微管microtubule)等结构,它们的主要机能不只是对细胞起骨架支持作用,以维持细胞的形状,如在红血细胞微管成束平行排列于盘形细胞的周缘,又如上皮细胞微绒毛中的微丝;它们也参加细胞的运动,如有丝分裂的纺锤丝,以及纤毛、鞭毛的微管。此外,细胞质内还有各种内含物,如糖原、脂类、结晶、色素等。

细胞核

 
  细胞质里含有一个近似球形的细胞核nucleolus),是由更加黏稠的物质构成的。细胞核通常位于细胞的中央,成熟的植物细胞的细胞核,往往被中央液泡推挤到细胞的边缘。细胞核中有一种物质,易被洋红、苏木精、甲基绿等碱性染料染成深色,叫做染色质(chromatin)。生物体用于传种接代的物质即遗传物质,就在染色质上。当细胞进行有丝分裂时,染色质就变化成染色体。
 
  多数细胞只有一个细胞核,有些细胞含有两个或多个细胞核,如肌细胞、肝细胞等。细胞核可分为核膜、染色质、核液和核仁四部分。核膜与内质网相通连,染色质位于核膜与核仁之间。染色质主要由蛋白质和DNA组成。DNA是一种有机物大分子,又叫脱氧核糖核酸,是生物的遗传物质。在有丝分裂时,染色体复制,DNA也随之复制为两份,平均分配到两个子细胞中,使得后代细胞染色体数目恒定,从而保证了后代遗传特性的稳定。还有RNARNADNA在复制时形成的单链,它传递信息,控制合成蛋白质,其中有转移核糖核酸(tRNA)、信使核糖核酸(mRNA)和核糖体核糖核酸(rRNA)。 细胞核的机能是保存遗传物质,控制生化合成和细胞代谢,决定细胞或机体的性状表现,把遗传物质从细胞(或个体)一代一代传下去。但细胞核不是孤立的起作用,而是和细胞质相互作用、相互依存而表现出细胞统一的生命过程。细胞核控制细胞质;细胞质对细胞的分化、发育和遗传也有重要的作用。  
 
  动物细胞与植物细胞相比较,具有很多相似的地方,如动物细胞也具有细胞膜、细胞质、细胞核等结构。但是动物细胞与植物细胞又有一些重要的区别,如动物细胞的最外面是细胞膜,没有细胞壁;动物细胞的细胞质中不含叶绿体,也不形成中央液泡。
 
  总之,不论是植物还是动物,都是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。

细胞增殖

 
人体内每时每刻都有许多细胞繁殖新生,更换衰老死亡的细胞,以维持机体的生长、发育、生殖、及损伤后的修补。细胞的繁殖是通过细胞的分裂来实现的。
 
  连续分裂的细胞从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止为一个细胞周期。
 
  分裂的方式可分为两种:

有丝分裂(间接分裂)

 
  从细胞在一次分裂结束后到下一次分裂之前是分裂间期,细胞周期的大部分时间处于分裂间期,大约占细胞的90%~95%,分裂间期中,细胞完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
 
  在分裂渐起结束之后,就进入分裂期。分裂期是一个连续的过程,人们为了研究方便,把分列期分为四个时期:前期、中期、后期、末期。
 
  1、前期; 是细胞分裂的开始。细胞外形一般变圆,中心体的中心粒分离,并向细胞的两极移动。四周出现发射状细丝。核膨大、脱氧核糖酸增多,
 
  核染色加深,不规则的染色质形成丝状染色体,并缩短变粗。核仁及核膜消失,核质与细胞质混合。
 
  2、中期; 两个中心体接近两极,它们之间有丝相连,呈纺锤形,叫纺锤体。染色体移到细胞中央赤道部,呈星芒状排列;后来染色体纵裂为二。
 
  3、后期;已经纵裂的染色体分为两组,由赤道部向两极的中心体方向移动,细胞器亦随之均等分配。趋向两极,细胞体在赤道部开始收缩变窄。
 
  4、末期;染色体移动到两极的中心体附近,重新聚到一起,转变为染色质丝,核膜、核仁、又重新出现。细胞体在赤道部愈益狭窄
 
  植物细胞的有丝分裂与动物细胞类似。但是高等植物细胞中没有中心体,纺锤丝由细胞两级发出。分裂末期不是由细胞膜向内凹陷将两个细胞分开,而是在细胞中央赤道处形成细胞板。

无丝分裂(直接分裂)

 
  【概念】直接分裂是最早发现的一种细胞分裂方式,早在1841年就在鸡胚的血细胞中看到了。因为这种分裂方式是细胞核和细胞质的直接分裂,所以叫做直接分裂。又因为分裂时没有纺锤丝出现,所以叫做无丝分裂 。只有部分动物的部分细胞可以进行无丝分裂,比如蛙的红细胞。
 
  【过程】直接分裂的早期,球形的细胞核和核仁都伸长。然后细胞核进一步伸长呈哑铃形,中央部分狭细。最后,细胞核分裂,这时细胞质也随着分裂,并且在滑面型内质网的参与下形成细胞膜。在直接分裂中,核膜和核仁都不消失,没有染色体的出现,当然也就看不到染色体复制的规律性变化。但是,这并不说明染色质没有发生深刻的变化,实际上染色质也要进行复制,并且细胞要增大。当细胞核体积增大一倍时,细胞核就发生分裂,核中的遗传物质就分配到子细胞中去。至于核中的遗传物质DNA是如何分配的,还有待进一步的研究。
 
  【不同观点】关于直接分裂的问题,长期以来就有不同的看法。有些人认为直接分裂不是正常细胞的增殖方式,而是一种异常分裂现象;另一些人则主张直接分裂是正常细胞的增殖方式之一,主要见于高度分化的细胞,如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等。

减数分裂

 
          分裂形式是随着配子生殖而出现的,凡是进行有性生殖的动、植物都有减数分裂过程。减数分裂与正常的有丝分裂的不同点,在于减数分裂时进行2次连续的核分裂,细胞分裂了2次,其中染色体只分裂一次,结果染色体的数目减少一半。
 
  减数分裂发生的时间,每类生物是固定的,但在不同生物类群之间可以是不同的。大致可分为3种类型,一是合子减数分裂或称始端减数分裂,减数分裂发生在受精卵开始卵裂时,结果形成具有半数染色体数目的有机体。这种减数分裂形式只见于很少数的低等生物。二是孢子减数分裂或称中间减数分裂,发生在孢子形成时,即在孢子体和配子体世代之间。这是高等植物的特征。三是配子减数分裂或称终端减数分裂,是一般动物的特征,包括所有后生动物、人和一些原生动物。这种减数分裂发生在配子形成时,发生在配子形成过程中成熟期的最后2次分裂,结果形成精子和卵。
 
  在成熟期的2次细胞分裂中,是在初级精母细胞2n)分裂(减数第一次分裂)到次级精母细胞n)时,染色体减少了一半,后者再分裂(减数第二次分裂),产生4个精细胞(n),这些精细胞通过分化过程转变成精子n)。在雌体中这些相应的阶段是初级卵母细胞(2n)、次级卵母细胞(n)和卵(n)。所不同的在于每个初级卵母细胞不是产生4个有功能的配子,而只产生一个成熟卵和另外3个不孕的极体。这种不平均的分裂使卵细胞有足够的营养以供将来发育的需要,而极体则失去受精发育能力,所以卵的数量不如精子多(图110)。
 
  减数分裂的具体过程是很复杂的,它包括2次细胞分裂。第一次分裂的前期较长,一般把这个前期分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期,这前期Ⅰ(表示第一次分裂前期)之后是中期Ⅰ、后期Ⅰ和末期Ⅰ;经过减数分裂间期(很短或看不出来),进入前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ,也有的不经过间期。
 
  在减数分裂过程中,细胞分裂2次,但染色体只分裂一次,结果染色体数目减少了一半。一般说来,第一次分裂是同源染色体分开,染色体的数目减少一半,是减数分裂。第二次分裂是姊妹染色单体分开,染色体的数目没有减少,是等数分裂。但严格说来,这样说是笼统的。如果从遗传上来分析,并不如此简单,因为它涉及到染色体的交换、重组等。
 
减数分裂对维持物种的染色体数目的恒定性,对遗传物质的分配、重组等都具有重要意义,这对生物的进化发展都是极为重要的。

衰老与凋亡

 
  细胞死亡是细胞衰老的结果,是细胞生命现象的终止。包括急性死亡(细胞坏 死)和程序化死亡(细胞凋亡)。细胞死亡最显著的现象,是原生质的凝固。事 实上细胞死亡是一个渐进过程,要决定一个细胞何时已死亡是较因难的。除非用 固定液等人为因素瞬间使其死亡。那么,怎样鉴定一个细胞是否死亡了呢?通常 采用活体染色法来鉴定。如用中性红染色时,生活细胞只有液泡系染成红色,如 果染料扩散,细胞质和细胞核都染成红色,则标志这个细胞已死亡。

细胞的发现与发展

 
         1665罗伯特•虎克提出细胞 在观察软木塞的切片时看到软木中含有一个个小室而以之命名的。其实这些小室并不是活的结构,而是细胞壁所构成的空隙,但细胞这个名词就此被沿用下来。罗伯特•虎克第一个观察到了死细胞。
 
  1677列文•胡克用自己制造的简单显微镜观察到动物的“精虫”时,并不知道这是一个细胞。列文•胡克第一个观察到了活细胞。
 
  1827贝尔发现哺乳类动物的卵子,才开始对细胞本身进行认真的观察。
 
  对于研究细胞起了巨大推动作用的是德国生物学家施莱登和施旺
 
  1838施莱登描述了细胞是在一种粘液状的母质中,经过一种像是结晶样的过程产生的,并且把植物看作细胞的共同体。在他的启发下施万坚信动、植物都是由细胞构成的,并指出二者在结构和生长中的一致性,
 
  1867年德国植物学家霍夫迈斯特1873年的施奈德分别对植物和动物比较详细地叙述了间接分裂;德国细胞学家弗勒明1882年在发现了染色体的纵分裂之后提出了有丝分裂这一名称以代替间接分裂,霍伊泽尔描述了在间接分裂时的染色体分布;在他之后,施特拉斯布格把有丝分裂划分为直到现在还通用的前期、中期、后期、末期;他和其他学者还在植物中观察到减数分裂,经过进一步研究终于区别出单倍体和双倍体染色体数目。
 
  与此同时,捷克动物生理学家浦肯野提出原生质的概念;德国动物学家西博尔德断定原生动物都是单细胞的。德国病理学家菲尔肖在研究结缔组织的基础上提出“一切细胞来自细胞”的名言,并且创立了细胞病理学。
 
  从19世纪中期到20世纪初,关于细胞结构尤其是细胞核的研究,有了长足的进展。
 
  1875年德国植物学家施特拉斯布格首先叙述了植物细胞中的着色物体,而且断定同种植物各自有一定数目的着色物体;1880年巴拉涅茨基描述了着色物体的螺旋状结构,翌年普菲茨纳发现了染色粒,
 
  1888年瓦尔代尔才把核中的着色物体正式命名为染色体。
 
  1891年德国学者亨金在昆虫的精细胞中观察到X染色体,
 
  1902年史蒂文斯、威尔逊等发观了 Y染色体。
 
  1900年重新发现孟德尔的研究成就后,遗传学研究有力地推动了细胞学的进展。美国遗传学家和胚胎学家摩尔根研究果蝇的遗传,发现偶尔出现的白眼个体总是雄性;结合已有的、关于性染色体的知识,解释了白眼雄性的出现,开始从细胞解释遗传现象,遗传因子可能位于染色体上。细胞学和遗传学联系起来,从遗传学得到定量的和生理的概念,从细胞学得到定性的、物质的和叙述的概念,逐步产生出细胞遗传学
 
  此外,发现了辐射现象、温度能够引起果蝇突变之后,因突变的频率很高更有利于染色体的实验研究。辐射之后引起的各种突变,包括基因的移位、倒位及缺失等都司在染色体中找到依据。利用突变型与野生型杂交,并且对其后代进行统计处理可以推算出染色体的基因排列图。广泛开展的性染色体形态的研究,也为雌雄性别的决定找到细胞学的基础。
 
  20世纪40年代后,电子显微镜得到广泛使用,标本的包埋、切片一套技术逐渐完善,才有了很大改变。 开始逐渐开展了从生化方面研究细胞各部分的功能的工作,产生了生化细胞学。

细胞 (学术刊物)

  《细胞》 Cell
 
  所属学科:生物学
《细胞》
《细胞》
 
  语言英语
  
  出版社细胞出版社 (美国)
 
  出版历史:1974年始至今
 
  频率双周刊
 
  开放获取文章在出刊12个月后
 
  《细胞》(Cell)为一份同行评审科学期刊,主要发表实验生物学领域中的最新研究发现。《细胞》是一分深受关注并具有较高学术声誉的期刊,刊登过许多重大的生命科学研究进展。与《自然》和《科学》一样,是全世界最权威的学术杂志之一。其2005年的影响因子为29.431,表明它所刊登的文章广受引用。
 
  《细胞》是由爱思唯尔(Elsevier)出版公司旗下的细胞出版社(Cell Press)发行。
 

    扩展阅读[我来完善]

  • 1.翟中和:《细胞生物学》(第二版),高等教育出版社,2000;
  • 2.汪堃仁 薛绍白 柳惠图:《细胞生物学》(第二版),北京师范大学出版社,1998;
  • 3.鲁润龙 顾月华:《细胞生物学》,中国科技大学出版社,1992;
  • 4.郑国锠:《细胞生物学》(第二版), 高等教育出版社,1992;
  • 5.韩贻仁:《分子细胞生物学》,高等教育出版社,2000;
  • 6.Arberts,B. et al.:Molecular Biology of the Cell, Garland Science, 4th Edition, 2002
  • 7.Arberts,B. et al.:Essential Cell Biology, An In

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