细胞结构与作用

Cell Structure & Function

作者:Guy OrchardBrian Nation

出版社:Oxford University Press

索书号:Q2/S412 /2017/Y

ISBN 9780199652471

藏书地点:武大外教中心

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、营养和繁殖等机能。

细胞是由英国科学家罗伯特·胡克(Robert Hooke16351703)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,还是荷兰生物学家列文虎克。1830年后,随着工业生产的发展,显微镜制作克服了镜头模糊与色差等的缺点,分辨率提高到1微米,显微镜也开始逐渐普及。改进后的显微镜,细胞及其内含物被观察得更为清晰。

细胞是一切生物体结构和功能的基本单位,人体细胞的大小和形态,与其所处的环境和功能有着很大的关系。细胞的结构主要有细胞膜、细胞质和细胞核三个部分。在电子显微镜下观察细胞,可以区分为膜相结构和非膜相结构。细胞膜是细胞表面的一层薄膜,它的厚度大约是7.5纳米,细胞膜的化学成分主要是类脂、蛋白质和一定量的糖类。细胞膜在电镜下,可以看到它的结构分为三层,内外两层深暗,中间的一层浅淡。另外,细胞质是细胞膜与细胞核之间的部分,包括细胞器和基质。

与其他系统一样,细胞同样有边界,有分工合作的若干组分,有信息中心对细胞的代谢和遗传进行调控。细胞的结构复杂而精巧,各种结构组分配合协调,使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。

动物细胞结构包括有有细胞膜、细胞质、细胞核。动物细胞的细胞质包括细胞质基质和细胞器。动物细胞的细胞器包括内质网、线粒体、高尔基体、核糖体、溶酶体、中心体,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。而高等植物细胞没有中心体。

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。

线粒体:呈线状、粒状,故名。在线粒体上,有很多种与呼吸作用有关的颗粒,即多种呼吸酶。它是细胞进行呼吸作用的场所,通过呼吸作用,将有机物氧化分解,并释放能量,供细胞的生命活动所需,所以有人称线粒体为细胞的“发电站”或“动力工厂”。

内质网:内质网是细胞质中由膜构成的网状管道系统。它与细胞膜相通连,对细胞内蛋白质等物质的合成和运输起着重要作用。

核糖体:核糖体是一种颗粒状小体,多存在于内质网膜的外表面,是合成蛋白质的重要基地。

中心体:中心体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。 中心体与细胞的有丝分裂有密切关系。

细胞核:细胞质里含有一个近似球形的细胞核,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、苏木精等碱性染料染成深色,叫做染色质。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。

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。基因表达产物通常是蛋白质,但是非蛋白质编码基因如转移RNAtRNA)或小核RNAsnRNA)基因的表达产物是功能性RNA。所有已知的生命,无论是真核生物(包括多细胞生物)、原核生物(细菌和古细菌)或病毒,都利用基因表达来合成生命的大分子。

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。

个体需要成长与不断适应,而一个细胞不可能一直都保持高工作效率与活性。细胞分裂可以很好的解决这一系列问题。细胞分裂的意义:对单细胞生物其意义在于增加了个体的数量。对多细胞生物而言有两方面意义:一细胞分裂使生物个体的细胞数目增加使个体生长。二细胞分裂是细胞分化的基础也就是有细胞分化的原材料了。细胞分裂是活细胞增殖其数目由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。一般包括细胞核分裂和细胞质分裂两步。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。1855年德国学者魏尔肖(R.Virchow)提出一切细胞来自细胞的著名论断,即认为个体的所有细胞都是由原有细胞分裂产生的,除细胞分裂外还没有证据说明细胞繁殖有其他途经。

此书描述了构成人体的各种细胞的结构和功能特征。它专注于正常的细胞结构和功能,可为学生和受训者建立健康细胞和组织的外观和行为的理论基础,在此基础上可以建立对细胞病理学的强有力的理解,是任何生物医学学生理想的细胞生物学入门课程。

 

目录

1.生命研究

2.化学式想法

3.蛋白、脂质和碳水化合物

4.核酸和生命起源

5.细胞理论

6.细胞膜

7.细胞通讯

8.细胞呼吸作用

9.光合作用

10.细胞分裂:减数分裂与游戏分裂

11.基因表达

12.DNA与生物科技

 

 

朱旺 武汉大学生命科学学院 硕士研究生