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细胞

2021-02-26 12:10:17

细胞(英语:Cell)旧称,是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位,也经常被称为生命的积木(病毒仅由DNA/RNA组成,并由蛋白质和脂肪包裹其外)。细胞可分为两大类:原核细胞和真核细胞。细菌界和古菌界的生物由原核细胞构成。原生生物真菌植物动物均由真核细胞构成。

生物可分为单细胞生物(仅由单个细胞构成,包括大多数的细菌)和多细胞生物,人体包含数十万亿个细胞(局部样本实验估计总计约3.72 × 10个)。植物细胞和动物细胞的大小在1μm到100μm之间,所以在显微镜下可见。

细胞生物学,旧称细胞学是研究细胞的形态结构、生理机能、发育、生活史,以及各种细胞器及信号转导路径的学科,可根据研究的尺度来分类,包括显微水平,超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的结构、功能及生命活动。

解剖学

资料专题:细胞解剖学

亚细胞成分

资料专题:细胞亚细胞成分

细胞膜之外的结构

细胞壁

分类在细菌、真菌植物的生物,其组成的细胞都具有细胞壁,而原生生物则有一部分的生物体具有此构造,但是动物没有。细胞壁是由细胞质的分泌物构成,在电子显微镜的发明之后,有许多的研究因此可以让人们知道,其成分与组成。而细胞壁可以保护细胞减少外界伤害、维持形状,并且避免因为水分过多而胀破。

  • 植物细胞壁主要成分是纤维素,经过有系统的编织形成网状的外壁。可分为中胶层初生细胞壁次生细胞壁。中胶层是植物细胞刚分裂完成的子细胞之间,最先形成的间隔,主要成分是果胶质(一种多糖类),随后在中胶层两侧形成初生细胞壁,初生细胞壁主要由果胶质、木质素和少量的蛋白质构成。次生细胞壁主要由纤维素组成的纤维排列而成,如同一条一条的线以接近直角的方式排列,再以木质素等多糖类黏接。
  • 真菌细胞壁则是由甲壳素、纤维素等多糖类组成,其中甲壳素是含有碳水化合物和,性柔软,有弹性,与钙盐混杂则硬化,形成节肢动物外骨骼。几丁质不溶于水、酒精、弱酸和弱碱等液体,有保护功能。
  • 细菌细胞壁组成以肽聚糖为主。

原核生物

荚膜

部分细菌,在细胞膜和细胞壁外还有着胶状荚膜(Bacterial capsule)。荚膜可以是多糖的,例如在肺炎球菌与脑膜炎双球菌中,或是多肽的,例如在炭疽芽孢杆菌,或是玻尿酸的,例如在链球菌属中。荚膜没有被正常的染色方案标记,并且可以被印度墨水英语India ink或甲基蓝检测到; 这允许用于观察的细胞之间的较高对比度。

鞭毛

鞭毛是细胞移动的细胞器。 细菌鞭毛从细胞质延伸穿过细胞膜并通过细胞壁挤出。它们是长而粗的线状附属物,天然蛋白质。在古菌中发现了一种不同类型的鞭毛,以及在真核生物中发现了一种不同类型的鞭毛。

菌毛

一种菌毛也被称为性菌毛是在细菌表面上发现的短而薄的头发状细丝。 菌毛或性菌毛由称为菌毛蛋白英语Pilin抗原性)的蛋白质形成,并负责将细菌附着于人细胞的特定受体(细胞粘附)。 有特定类型的特定菌毛参与细菌接合

细胞过程

增殖及调控

细胞周期亦称有丝分裂周期,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减数分裂,在生物的个体发育中,这两种分裂方式交替发生,以保证生物种族的延续

分化与基因表达

细胞分化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激活的现象,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。

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、老人学,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困难的。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。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。

细胞的研究历史

资料专题:细胞细胞的研究历史

参见

  • 分子与细胞生物学主题

参考文献

资料专题:细胞参考文献

外部链接