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阅读 11703 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。