2016-11-17 10:02:46
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细胞 - 生物学中构成生物体的基本单位 编辑词条 修改义项名

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细胞 (英文名:cell)并没有统一的定义,比较普遍的提法是:细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成,但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。

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。细胞可分为原核细胞、真核细胞两类,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。研究细胞的学科称为细胞生物学

细胞体形极微,在显微镜下始能窥见,形状多种多样。主要由细胞核与细胞质构成,表面有细胞膜。高等植物细胞膜外有细胞壁,细胞质中常有质体,体内有叶绿体液泡,还有线粒体。动物细胞无细胞壁,细胞质中常有中心体,而高等植物细胞中则无。细胞有运动、营养和繁殖等机能。

折叠 编辑本段 名词定义

中文名称:
细胞
定义:
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。一般由质膜、细胞质和核(或拟核)构成,是生命活动的基本单位。
英文名称:
cell
应用学科:
细胞生物学(一级学科);总论(二级学科)

(以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布)

折叠 编辑本段 基本解释

1. 微小的通常是用显微镜才能看到的由半透膜与外界分开的原生质团。

2. 现又可比喻事物的基本构成部分。

折叠 编辑本段 基本简介

生物学名词。是生物体结构和功能的基本单位。细胞是最基本的生命系统。

体形极微,在显微镜下始能窥见。形状多种多样。主要由细胞核与细胞质构成,表面有细胞膜。高等植物细胞膜外有细胞壁,细胞壁中常有质体,体内有叶绿体和液泡,还有线粒体。动物细胞无细胞壁,细胞质中常有中心体,而高等植物细胞中则无。细胞有运动营养繁殖等机能。

除病毒外的所有生物,都由细胞构成。自然界中既有单细胞生物,也有多细胞生物。细胞是生物体基本的结构和功能单位。细胞是生物界中,无论是没有细胞结构的病毒,还是单细胞生物或多细胞生物,它们的生命活动都离不开细胞

折叠 编辑本段 主要特点

​细胞是生物体结构和功能的基本单位,细胞的特殊性决定了个体的特殊性,因此,对细胞的深入研究是揭开生命奥秘、改造生命和征服疾病的关键。细胞生物学已经成为当代生物科学中发展最快的一门尖端学科,是生物、农学、医学、畜牧、水产和许多生物相关专业的一门必修课程。50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家

细胞的发现与细胞的研究历史

细胞(cells)是由英国科学家罗伯特·虎克(Robert Hooke,1635~1703)于1665年发现的。当时他用自制的光学显微镜观察软木塞的薄切片,放大后发现一格一格的小空间,就以英文的cell命名之,而这个英文单字的意义本身就有小房间一格一格的用法,所以并非另创的字汇。而这样观察到的细胞早已死亡,仅能看到残存的植物细胞壁,虽然他并非真的看见一个生命的单位(因为无生命迹象),后世的科学家仍认为其功不可没,一般而言还是将他当作发现细胞的第一人。而事实上真正首先发现活细胞的,还是荷兰生物学家雷文霍克(列文虎克)。

1674年,荷兰著名磨镜技师列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)以自制的镜片,由雨水、乃至于他自己的口中发现微生物,并观察不同形态的细菌,红细胞和精子等,他也是历史上可找到的第一个发现细菌的业余科学家。

1809年,法国博物学家(博物学即二十世纪后期所称的生物学、生命科学等的总称)拉马克(Jean-Baptiste de Lamarck,1744—1829)提出:“所有生物体都由细胞所组成,细胞里面都含有些会流动的‘液体’。”却没有具体的观察证据支持这个说法。

1824年,法国植物学家杜托息(Henri Dutrochet,1776~1847)在论文中提出“细胞确实是生物体的基本构造”又因为植物细胞比动物细胞多了细胞壁,因此观察技术还不成熟的时候比动物细胞更容易观察,也因此这个说法先被植物学者接受。

19世纪中期,德国动物学家施旺(Theodor Schwann,1810~1882)进一步发现动物细胞里有细胞核,核的周围有液状物质,在外圈还有一层膜,却没有细胞壁,他认为细胞的主要部分是细胞核而非外圈的细胞壁。同一时期,德国植物学家施莱登(Matthias Schleiden,1804~1881)以植物为材料,研究结果获得与施旺相同的结论,他们都认为“动植物皆由细胞及细胞的衍生物所构成”,这就是细胞学说的基础。

在德国施旺和施莱登之后的十年,科学家陆续发现新的证据,证明细胞都是从原来就存在的细胞分裂而来,而至21世纪初期的细胞学说大致上可以简述为以下三点:细胞为一切生物的构造单位、细胞为一切生物的生理单位、细胞由原已生存的细胞分裂而来。<细胞是生物体构造与机能的基本单位>

“细胞(cell)”一词最早出现由罗伯特·虎克发明。

中国自然科学家李善兰1858年在其著作《植物学》中使用“细胞”作为cell的中文译名。有学者认为李善兰此时并未接触过《植学启原》,因而是独自发明。

折叠 编辑本段 相关种类

按照常规的组织学分类方法,脊椎动物和人体细胞类型约有200余种。

这些细胞在人体中呈现有序的空间分布。

细胞是人体的结构和功能单位。共约有40万--60万亿个,细胞的平均直径在10--20微米之间。

除成熟的红血球外,所有细胞都有一个细胞核,是调节细胞作用的中心。

最大的是成熟的卵细胞,直径在0.1毫米以上;最小的是血小板,直径只有约2微米。

而175000个精子细胞才抵得上一个卵细胞的重量。

肠粘膜细胞的寿命为3天,肝细胞寿命为500天,而脑与骨髓里的神经细胞的寿命有几十年,同人体寿命几乎相等。血液中的白细胞有的只能活几小时。

折叠 编辑本段 基本结构

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

1.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。

2.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分子层组成的薄膜,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。

物质跨膜运输的方式分为被动运输和主动运输两种。

(1)被动运输,是顺着膜两侧浓度梯度扩散,即由高浓度向低浓度。分为自由扩散和协助扩散。

①自由扩散:物质通过简单的扩散作用进入细胞。细胞膜两侧的浓度差以及扩散的物质的性质(如根据相似相溶原理,脂溶性物质更容易进出细胞)对自由扩散的速率有影响,常见的能进行自由扩散的物质有氧气二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素、胆固醇、水、氨等。

②协助扩散:进出细胞的物质借助载体蛋白扩散。细胞膜两侧的浓度差以及载体的种类和数目对协助扩散的速率有影响。红细胞吸收葡萄糖是依靠协助扩散。

(2)主动运输:物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要,主动选择吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质。各种离子由低浓度到高浓度过膜都是依靠主动运输。

能进行跨膜运输的都是离子和小分子,当大分子进出细胞时,包裹大分子物质的囊泡从细胞膜上分离或者与细胞膜融合(胞吞和胞吐),大分子不需跨膜便可进出细胞。

细胞膜的基本结构

(1)脂双层:磷脂、胆固醇、糖脂,每个动物细胞质膜上约有109个脂分子,即每平方微米的质膜上约有5x106个脂分子。

(2)膜蛋白,分内在蛋白和外在蛋白两种。内在蛋白以疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合,两端带有极性,贯穿膜的内外;外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上,或结合在磷脂分子的亲水头上。如载体、特异受体、酶、表面抗原。

(3)膜糖和糖衣:糖蛋白、糖脂

细胞膜的特性:

(1)结构特性:以磷脂双分子层作为基本骨架--流动性

(2)功能特性:载体蛋白在一定程度上决定了细胞内生命活动的丰富程度--选择透过性

细胞膜的生物电现象:

(1)静息电位及其产生机制:静息电位是指细胞膜处于安静状态下存在于膜内外两侧的电位差。采用细胞内电位记录地方法所记录到的电位是以细胞外为零电位的膜内电位,绝大多数细胞的静息电位是稳定的负电位。静息电位产生的机制:安静时细胞这种数值比较稳定的内负外正的状态称为极化;(是静息状态的标志) 以静息电位为准若膜内电位向负值增大的方向变化称为超极化;若膜内电位向负值减少的方向变化称为去极化;细胞发生去极化后向原先的极化方向恢复称为复极化。

(2)动作电位及其产生机制:当细胞膜受刺激时在静息电位的基础上可发生电位变化。动作电位产生机制:分为上升支和下降支。包括锋电位、去极化、反极化、超射、复极化和后电位。

3.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。

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(chloroplasts)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。

内质网根据其表面有无附着核糖体可分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网表面有附着核糖体,具有运输蛋白质的功能,滑面内质网内含许多酶,与糖脂类和固醇类激素的合成与分泌有关。

④高尔基复合体

位于细胞核附近的网状囊泡,是细胞内的运输和加工系统。能将粗面内质网运输的蛋白质进行加工、浓缩和包装成分泌泡和溶酶体。

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(centrosome)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1或2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0.3μm~0.5μm,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。

溶酶体

囊状小体或小泡,内含多种水解酶,具有自溶和异溶作用。自溶作用是指溶酶体消化分解细胞内损坏和衰老的细胞器的过程,异溶作用是指消化和分解被细胞吞噬的病原微生物及其细胞碎片的过程。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。

4.细胞核

细胞质里含有一个近似球形的细胞核(nucleus),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,染色质在分裂间期螺旋缠绕成染色体。

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RNA,RNA是DNA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比较

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。

5.细胞骨架(Cytoskeleton)

细胞骨架是指真核细胞中蛋白纤维的网络结构。

细胞骨架由位于细胞质中的微丝、微管和中间纤维构成。微丝确定细胞表面特征,使细胞能够运动和收缩。微管确定膜性细胞器的位置和作为膜泡运输的轨道。中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。

细胞骨架不仅在维持细胞形态、承受外力、保持细胞内部结构有序性方面起重要作用,而且还参与许多重要的生命活动,如:在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离;在细胞物质运输中,各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向运转。

细胞骨架在20世纪60年代后期才被发现。主要因为早期电镜制样采用低温(0-4℃)固定,而细胞骨架会在低温下解聚。直到采用戊二醛常温固定,人们才逐渐认识到细胞骨架的客观存在。

注:有部分教材把细胞核作为细胞器之一。

细胞的大小

原核细胞直径平均: 1~10μm; 

真核细胞直径平均: 3~30μm; 

某些不同来源的细胞大小变化很大:

人卵细胞:直径0.1mm;鸵鸟卵细胞:直径5cm;

同类型细胞的体积一般是相近的,不依生物个体的大小而增大或缩小;

器官的大小主要决定于细胞的数量,与细胞的数量成正比,而与细胞的大小无关,这种现象被称为“细胞体积的守恒定律”。

细胞共性

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(注意 :癌细胞无糖被,容易游走扩散),即细胞膜

2.所有的细胞都含有两种核酸:即DNA与RNA。

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,是蛋白质合成的必须机器,在细胞遗传信息流的传递中起着必不可少的作用。

5.基本上所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。(少数不是,如蓝藻的有些种类从老细胞内产生新细胞)

6.部分细胞能进行自我增殖和遗传(高度分化的细胞无法自我增殖。)

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:病毒不具有细胞结构。

细胞繁殖

繁殖方式:

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

一.间接分裂(有丝分裂)

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。

在分裂间期结束之后,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横缢变窄。

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。可简洁概括为:细胞核,细胞膜,(如果是植物细胞的话下一步是分裂细胞壁),细胞质》。二、直接分裂(无丝分裂) 【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。

二.减数分裂

这种细胞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1-10)。

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。

细胞的生命活动细胞的生命活动包括:

1.胞生长

结果:使细胞逐渐变大。

2.胞分裂

结果:使细胞数量增多。

3.胞分化

结果:形成不同功能的细胞群(组织)。

三、养细胞生长过程:潜伏期→指数增生期→停滞期 一、潜伏期(latent phase):细胞接种后,先经过一个在培养液中呈悬浮状态的悬浮期.此时,细胞质回缩,胞体呈圆球形.然后细胞贴附于载体表面,称贴壁,悬浮期结束. 细胞贴壁速度与细胞种类,培养基成分,载体的理化性质等密切相关。一般情况下,原代培养细胞贴壁速度慢,可达10-24 小时或更多,而传代细胞系贴壁速度快,通常10-30 分钟即可贴壁。细胞贴壁后还需经过一个潜伏阶段,才进入生长和增殖期.原代培养细胞潜伏期,约24-96 小时或更长,连续细胞系和肿瘤细胞潜伏期短,仅需6-24 小时。二、指数增生期(logarithmic growth phase) 这是细胞增殖最旺盛的阶段,分裂相细胞增多。指数增生期细胞分裂相数量可作为判定细胞生长是否旺盛的一个重要标志。通常以细胞分裂相指数(Mitotic index,MI)表示,即细胞群中每1000 个细胞中的分裂相数。一般细胞的分裂指数介于0.1%-0.5%,原 代细胞分裂指数较低,而连续细胞和肿瘤细胞分裂相指数可高达3%-5%。指数增生期的细胞是细胞活力最好时期,是进行各种实验最佳时期,也是冻存细胞的最好时机。在接种细胞数量适宜情况下,指数增生期持续3-5 天后,随着细胞数量不断增多、生长空间减少,最后细胞相互接触汇合成片。正常细胞相互接触后能抑制细胞运动,这种现象称接触抑制现象(contact inhibition)。而恶性肿瘤细胞无接触抑制现象,能继续移动和增殖,导致细胞向三维空间扩展,使细胞发生堆积(piled up)。细胞接触汇合成片后,虽然发生接触抑制,但只要营养充分,细胞仍能进行增殖分裂,因此细胞数仍然在增多。但是,当细胞密度进一步增大,培养液中营养成分减少,代谢产物增多时,细胞因营养枯竭和代谢产物的影响,导致细胞分裂停止,这种现象称密度抑制现象(Density Inhibition)。三、停滞期(Stagnate phase) 细胞数量达到饱和密度后,如不及时进行传代,细胞就会停止增殖,进入停止期。此时细胞数持平,故也称平台期(Plateau phase)。停滞期细胞虽不增殖,但仍有代谢活动。如不进行分离传代,细胞会因培养液中营养耗尽、代谢产物积聚、pH 下降等因素中毒,出现形态改变,贴壁细胞会脱落,严重的会发生死亡,因此,应及时传代。

折叠 编辑本段 其他资料

死亡

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。细胞衰老的研究只是整个衰老生物学(老年学,人类学)研究中的一部分。所 谓衰老生物学(biology of senescence)(或称老年学,gerontology)是研究 生物衰老的现象、过程和规律。其任务是要揭示生物(人类)衰老的特征,探索 发生衰老的原因和机理,寻找推迟衰老的方法,根本目的在于延长生物(人类) 的寿命。多细胞有机体细胞,依寿命长短不同可划分为两类,即干细胞和功能细 胞。干细胞在整个一生都保持分裂能力,直到达到最高分裂次数便衰老死亡。如 表皮生发层细胞,生血干细胞等。

细胞凋亡(apoptosis)是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程,也常 常被称为程序化细胞死亡(programmed cell death,PCD)。凋亡细胞将被吞噬细 胞吞噬。这一假说是基于Hayflick界限提出的:1961年Hayflick根据人胚胎细胞的传代培养实验提出。指细 胞在发育的一定阶段出现正常的自然死亡,它与细胞的病理死亡有根本的区别。细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行,自稳平衡的保持以及抵御外界各 种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。例如:蝌蚪尾的消失,骨髓和肠的细胞凋亡,脊椎动物 的神经系统的发育,发育过程中手和足的成形过程。

分裂

一个细胞分裂为两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞,分裂后形成的新细胞称子细胞。细胞分裂通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生 物中细胞分裂就是个体的繁殖,在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁 殖的基础。

分化

细胞的分化是指分裂后的细胞,在形态,结构和功能上向着不同方向变化的过程。细胞分化是形成不同的组织,分化前和分化后的细胞不属于一类型。那些形态的相似,结构相同,具有一定功能的细胞群叫做组织。不同的组织,按一定的顺序组成器官。各种器官协调配合,形成系统。各种器官和系统组成生命体。细胞的癌变是细胞的一种不正常的分化方式。每个正常细胞细胞核内都有原癌基因。发生癌变的细胞原本是正常细胞,由于受到外界致癌因子(致癌因子包括物理致癌因子,主要指辐射,如紫外线,X射线等 ),化学致癌因子(例如黄曲霉毒素,亚硝酸盐等 ),生物致癌因子(Rous肉瘤病毒、乙肝病毒等)作用,导致细胞内原癌基因被激活,激活的原癌基因控制细胞发生癌变。

癌变的细胞在细胞形态、结果、功能上都发生了一定的变化。

化学成分

组成细胞的基本元素是:O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg,其中O、C、H、N四种元素占90%以上。细胞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%。

一、水与无机盐

(一)水是原生质最基本的物质

水在细胞中不仅含量最大,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、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。

(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+。

二、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 temperature,Tm)。碱基组成不同的DNA,熔解温度不一样,含G-C对(3条氢键)多的DNA,Tm高;含A-T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)。

(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A、E、K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。

三、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(Tetrahymena)rRNA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。

真核细胞

真核细胞 eukaryotic cell 指含有真核(被核膜包围的核)的细胞。其染色体数在一个以上,能进行有丝分裂。还能进行原生质流动和变形运动。而光合作用和氧化磷酸化作用则分别由叶绿体和线粒体进行。除细菌和蓝藻植物的细胞以外,所有的动物细胞以及植物细胞都属于真核细胞。由真核细胞构成的生物称为真核生物。在真核细胞的核中,DNA与组蛋白等蛋白质共同组成染色体结构,在核内可看到核仁。在细胞质内膜系统很发达,存在着内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等细胞器,分别行使特异的功能。

真核生物包括我们熟悉的动植物以及微小的原生动物、单细胞海藻、真菌、苔藓等。真核细胞具有一个或多个由双膜包裹的细胞核,遗传物质包含于核中,并以染色体的形式存在。染色体由少量的组蛋白及某些富含精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白质构成。真核生物进行有性繁殖,并进行有丝分裂。

原核细胞

原核细胞(prokaryotic cell)没有核膜,遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区,称为拟核(nucleoid)。DNA为裸露的环状分子,通常没有结合蛋白,环的直径约为2.5nm,周长约几十纳米。大多数原核生物没有恒定的内膜系统,核糖体为70S型,原核细胞构成的生物称为原核生物,均为单细胞生物。

组成原核生物的细胞。这类细胞主要特征是没有明显可见的细胞核,同时也没有核膜和核仁,只有拟核,进化地位较低。

原核细胞 procaryotic/prokaryotic cell 指没有核膜且不进行有丝分裂、减数分裂、无丝分裂的细胞。这种细胞不发生原生质流动,观察不到变形虫样运动。鞭毛(flagellum)呈单一的结构。光合作用、氧化磷酸化在细胞膜进行,没有叶绿体(chloroplast)、线粒体(mitochondrion)等细胞器(organelles)的分化,只有核糖体。由这种细胞构成的生物,称为原核生物,它包括所有的细菌和蓝藻类。即构成细菌和蓝藻等低等生物体的细胞。它没有真正的细胞核(nucleus),只有原核或拟核,所含的一个基因带(或染色体),是环状双股单一顺序的脱氧核糖核酸分子(circular DNA),没有组蛋白(histone)与之结合无核仁(nucleolus),缺乏核膜(nuclear envelope)。外层原生质中有70 S核糖体与中间体,缺乏高尔基体(Golgi)、内质网(E.R.)、线粒体和中心体(centrosomes)等。转录和转译(transcription and translation)同时进行,四周质膜内含有呼吸酶。无有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis),脱氧核糖核酸(DNA)复制后,细胞随即分裂为二。

古核细胞

古核细胞也称古细菌(archaebacteria):是一类很特殊的细菌,多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征,如无核膜及内膜系统;也有真核生物的特征,如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白;此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征,如:细胞膜中的脂类是不可皂化的;细胞壁不含肽聚糖,有的以蛋白质为主,有的含杂多糖,有的类似于肽聚糖,但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

极端嗜热菌(themophiles):能生长在90℃以上的高温环境。如斯坦福大学科学家发现的古细菌,最适生长温度为100℃,80℃以下即失活,德国的斯梯特(K. Stetter)研究组在意大利海底发现的一族古细菌,能生活在110℃以上高温中,最适生长温度为98℃,降至84℃即停止生长;美国的J. A. Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中。嗜热菌的营养范围很广,多为异养菌,其中许多能将硫氧化以取得能量。

极端嗜盐菌(extremehalophiles):生活在高盐度环境中,盐度可达25%,如死海和盐湖中。

极端嗜酸菌(acidophiles):能生活在pH值1以下的环境中,往往也是嗜高温菌,生活在火山地区的酸性热水中,能氧化硫,硫酸作为代谢产物排出体外。

极端嗜碱菌(alkaliphiles):多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中,生活环境pH值可达11.5以上,最适pH值8~10。

极端嗜盐菌的细胞壁由富含酸性氨基酸的糖蛋白组成,这种细胞壁结构的完整由离子键维持,高Na+浓度对于其细胞壁蛋白质亚单位之间的结合,保持细胞结构的完整性是必需的。当从高盐环境转到低盐环境后,一方面细胞壁蛋白解聚为蛋白质单体,使胞壁失去完整;另一方面细胞内外离子浓度平衡打破,细胞吸水膨胀,最终引起胞壁破裂,菌体完全自溶。

在它们生存环境中耐受或需要高盐浓度。如Halobacterium(一种嗜盐菌)生活在盐湖、盐田及含盐的海水中,它们可污染海盐并引起咸鱼及腌制的动物腐败。由于嗜盐菌细胞含类胡萝卜素,使大多数菌落呈红、粉红或橘红色。类胡萝卜素有利于保护它们抵御环境中强烈的阳光照射。有时嗜盐菌与某些藻类造成的污染将海水变成红色。

研究简史

绝大多数细胞都非常微小,超出人的视力极限,观察细胞必须用显微镜。

1665年罗伯特·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年列文·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年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年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和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。[1]

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 (杂志)

《细胞》 Cell

所属学科 生物学

语言 英语

详细出版信息

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。    

折叠 编辑本段 生物膜系统

在上述细胞结构和细胞器中,具有双层膜有线粒体、叶绿体,具有单层膜的有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。它们都由生物膜构成,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞的生物膜系统。[2]

细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。

首先,细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境,同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中也起着决定性的作用。

第二,细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进行。

细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点,为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。

第三,细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室,这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应,而不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。

折叠 编辑本段 细胞组成

基本:C、H、O、N(90%)

大量:C、H、O、N、P、S、(97%)K、Ca、Mg

元素微量:Fe、Mo、Zn、Cu、B、Mo等

(20种)最基本:C,占干重的48.4%,生物大分子以碳链为骨架

物质说明生物界与非生物界的统一性和差异性。

基础水:主要组成成分;一切生命活动离不开水

无机物无机盐:对维持生物体的生命活动有重要作用

化合物蛋白质:生命活动(或性状)的主要承担者/体现者

核酸:携带遗传信息

有机物糖类:主要的能源物质

脂质:主要的储能物质

一、蛋白质(占鲜重7-10%,干重50%)

结构元素组成C、H、O、N,有的还有P、S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、I等

单体氨基酸(约20种,必需8种,非必需12种)

化学结构由多个氨基酸分子脱水缩合而成,含有多个肽键的化合物,叫多肽。

多肽呈链状结构,叫肽链。一个蛋白质分子含有一条或几条肽链。

高级结构多肽链形成不同的空间结构,分二、三、四级。

结构特点由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列次序不同,于是肽链的空间结构千差万别,因此蛋白质分子的结构是极其多样的。

功能○蛋白质的结构多样性决定了它的特异性/功能多样性。

1.构成细胞和生物体的重要物质:如细胞膜、染色体、肌肉中的蛋白质;

2.有些蛋白质有催化作用:如各种酶;

3.有些蛋白质有运输作用:如血红蛋白、载体蛋白;

4.有些蛋白质有调节作用:如胰岛素、生长激素等;

5.有些蛋白质有免疫作用:如抗体。

备注○连接两个氨基酸分子的键(—NH—CO—)叫肽键。

○各种蛋白质在结构上所具有的共同特点(通式):

1.每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基连同一碳原子上;

2.各种氨基酸的区别在于R基的不同。

○变性(熟鸡蛋)&盐析&凝固(豆腐)

计算○由N个aa形成的一条肽链围成环状蛋白质时,产生水/肽键N个;

○N个aa形成一条肽链时,产生水/肽键N-1个;

○N个aa形成M条肽链时,产生水/肽键N-M个;

○N个aa形成M条肽链时,每个aa的平均分子量为α,那么由此形成的蛋白质

的分子量为N×α-(N-M)×18;

二、核酸

一切生物的遗传物质,是遗传信息的载体,是生命活动的控制者。

元素组成C、H、O、N、P等

分类脱氧核糖核酸(DNA双链)核糖核酸(RNA单链)

单体

成分磷酸H3PO4

五碳糖脱氧核糖核糖

含氮

碱基A、G、C、TA、G、C、U

功能主要的遗传物质,编码、复制遗

传信息,并决定蛋白质的合成将遗传信息从DNA传递给

蛋白质。

存在主要存在于细胞核,少量在线粒

体和叶绿体中。甲基绿主要存在于细胞质中。吡罗红

△每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,由许多单体连接成多聚体。

三、糖类和脂质

元素类别存在生理功能

糖类C、H、O单糖核糖C5H10O5主细胞质核糖核酸的组成成分;

脱氧核糖C4H10O5主细胞核脱氧核糖核酸的组成成分;

六碳糖:葡萄糖

C6H12O6、果糖等主细胞质是生物体进行生命活动的重要能源物质(70%以上);

二糖

C12H22O11麦芽糖、蔗糖植物

乳糖动物

多糖淀粉、纤维素植物(细胞壁的组成成分),

重要的储存能量的物质;

糖原(肝、肌)动物

脂质C、H、O

有的还有N、P脂肪动、植物储存能量、维持体温恒定;

类脂/磷脂脑、豆构成生物膜的重要成分;

固醇胆固醇动物动物的重要成分;

性激素促性器官发育和第二性征;

维生素D促进钙、磷的吸收和利用;

△组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动,而只有按照一定的方式有机地组织起来,才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。

四、鉴别实验

试剂成分实验现象常用材料

蛋白质双缩脲A:0.1g/mLNaOH紫色大豆

鸡蛋

B:0.01g/mLCuSO4

脂肪苏丹Ⅲ橘黄色花生

还原糖班氏(加热)砖红色沉淀苹果、梨、白萝卜

淀粉碘液I2蓝色马铃薯

○具有还原性的糖:葡萄糖、麦芽糖、果糖

五、无机物

存在方式生理作用

结合水4.5%

自由水95%部分水和细胞中

其他物质结合。细胞结构的组成成分。

绝大部分的水以

游离形式存在,可以自由流动。1.细胞内的良好溶剂;

2.参与细胞内许多生物化学反应;

3.水是细胞生活的液态环境;

4.水的流动,把营养物质运送到细胞,并把废物运送到排泄器官或直接排出;

无机盐多数以离子状态存,如K+、

Ca2+、Mg2+、Cl--、PO2+等1.细胞内某些复杂化合物的重要组成部分,如Fe2+是血红蛋白的主要成分;

2.持生物体的生命活动,细胞的形态和功能;

3.维持细胞的渗透压和酸碱平衡;

六、小结

化合有机组合分化

化学元素化合物原生质细胞

○原生质1.泛指细胞内的全部生命物质,但并不包括细胞内的所有物质,如细胞壁;

2.包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分;其主要成分为核酸、蛋白质(和脂类);

3.动物细胞可以看作一团原生质。

○细胞质:指细胞中细胞膜以内、细胞核以外的全部原生质。

○原生质层:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质,为一层半透膜。[3]

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