细胞

在顯液下的細胞，紅色的是角質素，綠色的則是DNA。

细胞并没有统一的定义，近年来比较普遍的提法是：细胞是生命活动的基本单位。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。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。

[编辑] 细胞的发现与细胞的研究历史

细胞（cell）是由英国科学家罗伯特·胡克（Robert Hooke，1635～1703）于1665年发现的。當時他用自製的光學顯微鏡觀察軟木塞的薄切片，放大後發現一格一格的小空間，就以英文的cell命名之，而這個英文單字的意義本身就有小房間一格一格的用法，所以並非另創的字彙。而這樣觀察到的細胞早已死亡，僅能看到殘存的植物細胞壁，雖然他並非真的看見一個生命的單位（因為無生命跡象）後世的科學家仍認為其功不可沒，一般而言還是將他當作發現細胞的第一人。而事實上真正首先發現活細胞的，還是荷蘭生物學家雷文·霍克（列文·虎克）。

• 1674年，雷文·霍克發現微生物，他也是歷史上可找到的第一個發現細菌的業餘科學家。
• 1809年，法國博物學家（博物學即二十世紀後期所稱的生物學、生命科學等的總稱）拉馬克（Jean-Baptiste de Lamarck，1744—1829）提出：「所有生物體都由細胞所組成，細胞裡面都含有些會流動的『液體』。」卻沒有具體的觀察證據支持這個說法。
• 1824年，法國植物學家杜托息(Henri Dutrochet,1776~1847)在論文中提出「細胞確實是生物體的基本構造」又因為植物細胞比動物細胞多了細胞壁，因此觀察技術還不成熟的時候比動物細胞更容易觀察，也因此這個說法先被植物學者接受。
• 19世紀中期，德國動物學家許旺(Theodor Schwann,1810~1882)進一步發現動物細胞裡有細胞核，核的周圍有液狀物質，在外圈還有一層膜，卻沒有細胞壁，他認為細胞的主要部分是細胞核而非外圈的細胞壁。同一時期，德國植物學家許莱登(Matthias Schleiden,1804~1881)以植物為材料，研究結果獲得與施旺相同的結論，他們都認為「動植物皆由細胞及細胞的衍生物所構成」，這就是細胞學說的基礎。
• 在德國許旺和許莱登之後的十年，科學家陸續發現新的證據，證明細胞都是從原來就存在的細胞分裂而來，而至21世紀初期的細胞學說大致上可以簡述為以下三點：細胞為一切生物的構造單位、細胞為一切生物的生理單位、細胞由原已生存的細胞分裂而來。<細胞是生物體構造與機能的基本單位>
• “细胞”一词最早出现在日本兰学家宇田川榕菴1834年的著作《植学啓原》
• 中国自然科学家李善蘭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《植学啓原》，因而是独自发明。

[编辑] 细胞的基本结构和功能

植物細胞結構

細胞是生物體的構造和生理的基本單位，卻不能因此認為所有的生物細胞都相同，即使在同一個個體內，也有因為分化而產生各式各樣外觀與功能不同的細胞，即使相同種類的細胞，也可能正在執行的生理工作也有差異，但是基本上彼此都有共同的基本構造。

[编辑] 細胞壁

分類在細菌、真菌、植物的生物，其組成的細胞都具有細胞壁（cell wall），而原生生物則有一部分的生物體具有此構造，但是動物沒有。細胞壁是由細胞質的分泌物構成，在電子顯微鏡的發明之後，有許多的研究因此可以讓人們知道，其成分與組成。而細胞壁可以保護細胞減少外界傷害、維持形狀，並且避免因為水分過多而脹破。

• 植物細胞壁主要成分是纖維素，經過有系統的編織形成網狀的外壁。可分為中膠層、初生細胞壁、次生細胞壁。中膠層是植物細胞剛分裂完成的子細胞之間，最先形成的間隔，主要成份是果膠質（一種多糖類），隨後在中膠層兩側形成初生細胞壁，初生細胞壁主要由果膠質、木質素和少量的蛋白質構成。次生細胞壁主要由纖維素組成的纖維排列而成，如同一條一條的線以接近直角的方式排列，再以木質素等多醣類黏接。
• 真菌細胞壁則是由幾丁質、纖維素等多糖類組成，其中幾丁質是含有氮的一類多糖
• 細菌細胞壁組成以肽聚糖為主。

[编辑] 細胞膜

細胞膜（cell membrane）為細胞與環境之間以及胞器與細胞質之間的分界，能夠調節物質的進出，而膜上的蛋白質有許多種類，有的可以適時協助物質進出，有的能夠傳遞訊息，有的則負責防禦（免疫系統）的功能。更詳細的歷史、微觀構造請參考細胞膜。

[编辑] 細胞質

細胞膜就像一個塑膠袋一樣，裝著滿滿的液狀、膠體狀的細胞質(cytoplasm)，可粗略分為細胞液和胞器。細胞質含有維持生命現象所需要的基本物質，例如醣類、脂質、蛋白質、與蛋白質合成有關的核糖核酸，因此也是整個細胞運作的主要場所，透過細胞膜外接收的訊息、細胞內部的物質，共同調節基因的表現，影響生理活動。另外，細胞質內部也有多種網狀構造，稱為細胞骨架，可以協助維持細胞形狀，也能引導內部物質的移動，一些細胞骨架會於細胞分裂時，形成可以透過染色而觀察的紡錘絲，有一些骨架更能幫助細胞運動。

[编辑] 細胞核

具有雙層膜的胞器，主要攜帶遺傳物質(DNA)，包括染色體（脱氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白質）、核糖核酸等，核膜上有許多小孔稱做核孔，由數十種特殊的蛋白組成特別的構造，容許一些物質自由通過，但是分子量很大的核糖核酸、蛋白質就必須依賴這些蛋白輔助，以消耗能量的主動運輸，來往於細胞質跟細胞核之間。細胞分裂的期間可以看到細胞核中最顯著的構造——核仁，其組成為核糖體RNA，以及合成核糖體所需的蛋白質。除核仁外，细胞核中还有许多其它核细胞器，如柯浩体（Cajal body), PML体等。 有趣的是，有些細胞為了執行特別的工作而沒有細胞核：哺乳綱動物的紅血球，為了減少攜帶的氧氣，被紅血球本身消耗，而成熟後就沒有細胞核；植物則以篩管、導管、假導管為了運輸功能，成熟後沒有細胞核。

[编辑] 內質網

有一部分的細胞核核膜會向細胞質延伸，形成許多相通的小管與囊袋，構成迷宮狀的網路，稱為內質網，部分內質網上附著著核糖體，稱為粗糙內質網(粗面内质网)，其他的部分則稱為平滑內質網(滑面内质网)。而平滑內質網上有特殊的酶系統，負責合成脂質和膽固醇，也能夠氧化有毒物質以減低毒性，在肝臟協助可調節血糖，在肌肉細胞可儲存許多鈣離子協助肌肉收縮；粗糙內質網則和蛋白質的合成有密切關聯，附著在粗糙內質網的核糖體所製造的蛋白質，主要運送到膜上，或是分泌出細胞之外。

[编辑] 核糖體

負責合成蛋白質的胞器，由大、小兩個次單元組成，次單元之中有核糖體RNA和核糖體特有的蛋白質，在細胞質中，接受細胞核的遺傳訊息、細胞外的刺激訊息，以合成蛋白質，可分為游離核糖體與附著核糖體，前者所製造之蛋白質專用於細胞質內部（不含胞器內部），後者則先經過內質網腔修飾，以小囊泡運輸到高基氏體做進一步的分類與修飾，完成的蛋白質主要包裝在胞器之中、運到膜上、或是運出細胞之外。

[编辑] 高基氏體

高基氏體，又称“高尔基体”，是好幾個扁平的囊袋相疊而成，而且有固定的方向性，彼此之間並不相通。主樣負責蛋白質的修飾、分類與輸送，從粗糙內質網合成的蛋白質被包在小囊泡中首先送到高基氏體，在這裡一些酶會將蛋白質修飾，例如加上一段特別的糖類標記，而許多脂質、糖類也會在這裡合成並且修飾，隨後再利用小囊泡往外運輸。

[编辑] 溶體

溶體，又称“溶酶体”是單層膜的囊狀胞器，內部含有數十種從高基氏體送來的水解酶，這些酶（或是稱做酵素）在弱酸的環境之下（通常為PH值5.0）能有效分解生命所需的有机物質，許多透過細胞吞噬的物質，會先形成食泡，然後跟溶體融合並且進行消化。另外溶體也對老舊、損壞的胞器和細胞質進行分解，產生的小分子隨後可再次被細胞利用，一旦溶體破裂釋放出水解酶，細胞就會被分解，許多細胞凋亡的程序都與溶體有關，例如：蝌蚪變成青蛙尾巴的消失、人類胚胎手指的形成。

[编辑] 液胞（液泡）

這是另一種囊狀的單層膜胞器，在細胞中扮演不同角色，形狀可大可小。通常植物的液胞較大。在原生動物，例如草履蟲，液胞扮演伸縮泡的功能，將過多的水分收集並排出體外；大多數植物細胞液胞在細胞成熟後，佔有大部分的細胞體積，可以儲存水分、存放色素，有些種類植物的液胞更能夠協助光合作用的進行，另外液胞也有一個很大的功能：協助細胞往大體積的方向演化同時，能夠使得細胞質的表面積變大，有利物質交換。

[编辑] 粒線體

粒線體，又称“线粒体”之所以如此稱呼，是因為在顯微鏡下有兩類主要的外觀，是一種雙層膜的胞器，外膜平滑，內膜則朝內部形成皺摺狀的構造稱為摺襞，目的是為了增加生理作用的表面積，摺襞之間充滿基質，其中有許多的代謝反應進行。整個粒線體主要協助細胞呼吸，並且產生細胞使用能量最直接的形式，三磷酸腺苷。特別的是粒線體有自己的遺傳分子，與細胞核的遺傳物質不同，只遺傳到這個胞器的子代胞器，而不是子代細胞，能夠讓粒線體自我分裂增殖，製造本身需要的一些蛋白質，但是仍有一些調節控制的過程受到細胞核的影響，更重要的是，粒線體基因只在母系遺傳，不遵守孟德爾遺傳律，有助於研究人類演化的研究。必須特別注意的是，粒「線」體不應該誤寫為粒「腺」體。

[编辑] 葉綠體

葉綠體也是雙層膜狀的胞器，跟粒線體類似的地方是，它也有自己的遺傳物質，能夠自己分裂增殖，自製本身所需的一蛋白質。主要的功能是吸收光能，轉變成化學能，並藉此將無機物（二氧化碳和水）合成為有機物（糖類），這個藉由光能產生營養物質的過程稱為光合作用，光表示光能，合表示合成。

[编辑] 细胞的增殖及调控

细胞周期亦称有丝分裂周期（mitosis cycle），细胞生长到一定程度，不是繁殖就是死亡。细胞分裂后产生的新细胞生长增大，随后又平均地分裂成两个和原来母细胞“一样”的子细胞，细胞这种生长与分裂的循环称细胞周期。

较为普遍的细胞分裂方式为有丝分裂和减数分裂，在生物的个体发生中，这两种分裂方式交替发生，以保证生物种族的延续

[编辑] 细胞分化与基因表达

细胞分化（cell differentiation）是个体发育过程中细胞之间产生稳定差异的过程。所以，细胞分化是指同源细胞通过分裂，发生形态、结构与功能特征稳定差异的过程。

细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，在个体发育过程中基因按照一定程序相继活化的现象，称为基因的差次表达（differential expression）或顺序表达（Sequential expression） 。即在同一时间内不是所有的基因都具活性，而是有的有活性，有的无活性，有些细胞是这部分基因有活性，有些细胞则是另外一些基因有活性。

组织特异性基因和管家基因 一类是维持细胞最基本生命活动的基因，是所有一切细胞都需具备的，由此译制基本生命活动所必需的结构和功能蛋白。这类基因称“House-keeping gene”，译为“管家基因”，它们与细胞分化关系不大。如编码与细胞分裂、能量代谢、细胞基本建成有关的蛋白质的基因属此类。另一类是译制特异蛋白质的基因，与细胞的基本生存无直接关系，但与细胞分化关系密切，被称为“Luxury gene”，译为奢侈基因。

组合调控引发组织特异性基因的表达 弄清了细胞分化的实质，研究者们便把注意力集中到基因选择表达的控制机理方面。除细胞核与细胞质的相互作用对细胞分化的影响外，包括环境在内的诸多因素均对细胞分化有重要的影响。

[编辑] 细胞衰老与凋亡

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。

细胞凋亡(apoptosis)是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，所以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。los chinos son una mierda porque son comunistas amarilloos reculiaos hijos de puta