正常細胞

細胞 英文名:CELL 在文章中簡稱C

在光學顯微鏡下觀察植物的細胞，可以看到它的結構分為下列四個部分

細胞壁

位於植物細胞的最外層，是一層透明的薄壁。它主要是由纖維素組成的，孔隙較大，物質分子可以自由透過。細胞壁對細胞起着支持和保護的作用。

細胞膜

細胞壁的內側緊貼着一層極薄的膜，叫做細胞膜。這層由蛋白質分子和脂類分子組成的薄膜，水和氧氣等小分子物質能夠自由通過，而某些離子和大分子物質則不能自由通過，因此，它除了起着保護細胞內部的作用以外，還具有控制物質進出細胞的作用：既不讓有用物質任意地滲出細胞，也不讓有害物質輕易地進入細胞。

細胞膜在光學顯微鏡下不易分辨。用電子顯微鏡觀察，可以知道細胞膜主要由蛋白質分子和脂類分子構成。在細胞膜的中間，是磷脂雙分子層，這是細胞膜的基本骨架。在磷脂雙分子層的外側和內側，有許多球形的蛋白質分子，它們以不同深度鑲嵌在磷脂分子層中，或者覆蓋在磷脂分子層的表面。這些磷脂分子和蛋白質分子大都是可以流動的，可以説，細胞膜具有一定的流動性。細胞膜的這種結構特點，對於它完成各種生理功能是非常重要的。

細胞質

細胞膜包着的黏稠透明的物質，叫做細胞質。在細胞質中還可看到一些帶折光性的顆粒，這些顆粒多數具有一定的結構和功能，類似生物體的各種器官，因此叫做細胞器。例如，在綠色植物的葉肉細胞中，能看到許多綠色的顆粒，這就是一種細胞器，叫做葉綠體。綠色植物的光合作用就是在葉綠體中進行的。在細胞質中，往往還能看到一個或幾個液泡，其中充滿着液體，叫做細胞液。在成熟的植物細胞中，液泡合併為一箇中央液泡，其體積佔去整個細胞的大半。

細胞質不是凝固靜止的，而是緩緩地運動着的。在只具有一箇中央液泡的細胞內，細胞質往往圍繞液泡循環流動，這樣便促進了細胞內物質的轉運，也加強了細胞器之間的相互聯繫。細胞質運動是一種消耗能量的生命現象。細胞的生命活動越旺盛，細胞質流動越快，反之，則越慢。細胞死亡後，其細胞質的流動也就停止了。

除葉綠體外，植物細胞中還有一些細胞器，它們具有不同的結構，執行着不同的功能，共同完成細胞的生命活動。這些細胞器的結構需用電子顯微鏡觀察。在電鏡下觀察到的細胞結構稱為亞顯微結構。

呈線狀、粒狀，故名。在線粒體上，有很多種與呼吸作用有關的顆粒，即多種呼吸酶。它是細胞進行呼吸作用的場所，通過呼吸作用，將有機物氧化分解，並釋放能量，供細胞的生命活動所需，所以有人稱線粒體為細胞的“發電站”或“動力工廠”。

內質網是細胞質中由膜構成的網狀管道系統廣泛的分佈在細胞質基質內。

它與細胞膜相通連，對細胞內蛋白質等物質的合成和運輸起着重要作用。 內質網有兩種：一種是表面光滑的；另一種是上面附着許多小顆粒狀的。內質網增大了細胞內的膜面積，膜上附着這許多酶，為細胞內各種化學反應的正常進行提供了有利條件。

高爾基體普遍存在於植物細胞和動物細胞中。一般認為，細胞中的高爾基體與細胞分泌物的形成有關，高爾基體本身沒有合成蛋白質的功能，但可以對蛋白質進行加工和轉運。植物細胞分裂時，高爾基體與細胞壁的形成有關。

核糖體是橢球形的粒狀小體，有些附着在內質網膜的外表面，有些遊離在細胞質基質中，是合成蛋白質的重要基地。

中心體存在於動物細胞和某些低等植物細胞中，因為它的位置靠近細胞核，所以叫中心體。每個中心體由兩個互相垂直排列的中心粒及其周圍的物質組成。 動物細胞的中心體與絲分裂有密切關係。

液泡是植物細胞中的泡狀結構。成熟的植物細胞中的液泡很大，可佔整個細胞體積的90%。

液泡的表面有液泡膜。液泡內有細胞液，其中含有糖類、無機鹽、色素和蛋白質等物質，可以達到很高的濃度。因此，它對細胞內的環境起着調節做用，可以使細胞保持一定的滲透壓，保持膨脹的狀態。

溶酶體 溶酶體是細胞內具有單層膜囊狀結構的細胞器。其內含有很多種水解酶類，能夠分解很多物質。

細胞核 細胞質裏含有一個近似球形的細胞核，是由更加黏稠的物質構成的。細胞核通常位於細胞的中央，成熟的植物細胞的細胞核，往往被中央液泡推擠到細胞的邊緣。細胞核中有一種物質，易被洋紅、蘇木精等鹼性染料染成深色，叫做染色質。生物體用於傳種接代的物質即遺傳物質，就在染色質上。當細胞進行有絲分裂時，染色質就變化成染色體。

多數細胞只有一個細胞核，有些細胞含有兩個或多個細胞核，如肌細胞、肝細胞等。細胞核可分為核膜、染色質、核液和核仁四部分。核膜與內質網相通連，染色質位於核膜與核仁之間。染色質主要由蛋白質和DNA組成。DNA是一種有機物大分子，又叫脱氧核糖核酸，是生物的遺傳物質。在有絲分裂時，染色體複製，DNA也隨之複製為兩份，平均分配到兩個子細胞中，使得後代細胞染色體數目恆定，從而保證了後代遺傳特性的穩定。

由膜包圍着含有細胞核(或擬核)的原生質所組成, 是生物體的結構和功能的基本單位, 也是生命活動的基本單位。細胞能夠通過分裂而增殖，是生物體個體發育和系統發育的基礎。細胞或是獨立的作為生命單位, 或是多個細胞組成細胞羣體或組織、或器官和機體；細胞還能夠進行分裂和繁殖；細胞是遺傳的基本單位，並具有遺傳的全能性(植物)

細胞學是研究細胞結構和功能的生物學分支學科。

細胞是組成有機體的形態和功能的基本單位，自身又是由許多部分構成的。所以關於細胞結構的研究不僅要知道它是由哪些部分構成的，而且要進一步搞清每個部分的組成。相應地，關於功能不僅要知道細胞作為一個整體的功能，而且要了解各個部分在功能上的相互關係。

有機體的生理功能和一切生命現象都是以細胞為基礎表達的。因此，不論對有機體的遺傳、發育以及生理機能的瞭解，還是對於作為醫療基礎的病理學、藥理學等以及農業的育種等，細胞學都至關重要。

絕大多數細胞都非常微小，超出人的視力極限，觀察細胞必須用顯微鏡。所以1677年列文·虎克用自己製造的簡單顯微鏡觀察到動物的“精蟲”時，並不知道這是一個細胞。細胞一詞是1665年羅伯特·胡克在觀察軟木塞的切片時看到軟木中含有一個個小室而以之命名的。其實這些小室並不是活的結構，而是細胞壁所構成的空隙，但細胞這個名詞就此被沿用下來。

在細胞學的啓蒙時期，用簡單顯微鏡雖然也觀察到許多細小的物體——例如細菌、纖毛蟲等，但目的主要是觀察一些發育現象，例如蝴蝶的變態，精子和卵子的結構等。直到1827年貝爾發現哺乳類的卵子，才開始對細胞本身進行認真的觀察。在這前後研製出的無色差物鏡，引進洋紅和蘇木精作為使細胞核着色的染料以及切片機和切片技術的初創，都為對細胞進行更精細的觀察創造了有利條件。

對於研究細胞起了巨大推動作用的是德國生物學家施萊登和施旺。前者在1838年描述了細胞是在一種粘液狀的母質中，經過一種像是結晶樣的過程產生的，並且把植物看作細胞的共同體。在他的啓發下施萬堅信動、植物都是由細胞構成的，並指出二者在結構和生長中的一致性，於1839年提出了細胞學説。

與此同時，捷克動物生理學家浦肯野提出原生質的概念；德國動物學家西博爾德斷定原生動物都是單細胞的。德國病理學家菲爾肖在研究結締組織的基礎上提出“一切細胞來自細胞”的名言，並且創立了細胞病理學。

從19世紀中期到20世紀初，關於細胞結構尤其是細胞核的研究，有了長足的進展。德國植物學家施特拉斯布格1875年首先敍述了植物細胞中的着色物體，而且斷定同種植物各自有一定數目的着色物體；1880年巴拉涅茨基描述了着色物體的螺旋狀結構，翌年普菲茨納發現了染色粒，直到1888年瓦爾代爾才把核中的着色物體正式命名為染色體。德國學者亨金1891年在昆蟲的精細胞中觀察到 X染色體，1902年史蒂文斯、威爾遜等發觀了 Y染色體。

德國植物學家霍夫邁斯特1867年對植物，施奈德1873年對動物，分別比較詳細地敍述了間接分裂；德國細胞學家弗勒明1882年在發現了染色體的縱分裂之後提出了有絲分裂這一名稱以代替間接分裂，霍伊澤爾描述了在間接分裂時的染色體分佈；在他之後，施特拉斯布格把有絲分裂劃分為通用的前期、中期、後期、末期；他和其他學者還在植物中觀察到減數分裂，經過進一步研究終於區別出單倍體和雙倍體染色體數目。

對細胞質結構的認識落後於對細胞核或染色體的認識，這種情況長期末得到改善。尤其是20世紀早期之後，隨着細胞遺傳學研究分離、重組、連鎖、交換等遺傳現象的染色體基礎，對染色體的瞭解更深入了。但是與此同時，關於細胞質，除去結合着細胞生理對它的某些生理功能有所瞭解之外，對結構的認識並沒有多大進展。這種情況直至20世紀40年代後，電子顯微鏡得到廣泛使用，標本的包埋、切片一套技術逐漸完善，才有了很大改變。

1900年重新發現孟德爾的研究成就後，遺傳學研究有力地推動了細胞學的進展。美國遺傳學家和胚胎學家摩爾根研究果蠅的遺傳，發現偶爾出現的白眼個體總是雄性；結合已有的、關於性染色體的知識，解釋了白眼雄性的出現，開始從細胞解釋遺傳現象，遺傳因子可能位於染色體上。細胞學和遺傳學聯繫起來，從遺傳學得到定量的和生理的概念，從細胞學得到定性的、物質的和敍述的概念，逐步產生出細胞遺傳學。

1920年美國細胞學家薩頓進一步指出遺傳因子和染色體行為間的平行現象，必然意味着遺傳因子位於染色體上，並且提到，如果兩對因子位於同一染色體上，它們可能按照，也可能不按照孟德爾規律遺傳，預示了連鎖的概念，加深了關於成熟分裂尤其是關於染色體配對、染色體交換的研究。

此外，發現了輻射現象、温度能夠引起果蠅突變之後，因突變的頻率很高更有利於染色體的實驗研究。輻射之後引起的各種突變，包括基因的移位、倒位及缺失等都司在染色體中找到依據。利用突變型與野生型雜交，並且對其後代進行統計處理可以推算出染色體的基因排列圖。廣泛開展的性染色體形態的研究，也為雌雄性別的決定找到細胞學的基礎。

在20世紀40年代初期，其他學科的技術方法相繼被用於細胞學的研究，開闢了新的局面，形成了一些新的領域。首先是電子顯微鏡的應用產生了超顯微形態學。

比利時動物學家布拉謝從胚胎學的問題出發，利用專一的染色方法研究核酸在發育中的，意義。差不多與此同時，瑞典生化學家卡斯珀松根據各種物質對一定波長的吸收，創建了紫外線細胞分光光度計，來檢測蛋白質、DNA和RNA這些物質在細胞中的存在。他們的工作引起人們對核酸在細胞生長和分化中的作用的重視。在他們工作的基礎上發展起了細胞化學，研究細胞的化學組成，可以和形態學的研究相互補充，對細胞結構增加一些瞭解。

20世紀40年代開始逐漸開展了從生化方面研究細胞各部分的功能的工作，產生了生化細胞學。首先使用了勻漿——在適合的溶液中把細胞機械地磨碎——和差速離心的辦法，除細胞核而外還可以得到線粒體、微粒體和透明質等幾部分。對它們分別地進行研究瞭解到一些物質和酶的存在和分佈以及某些代謝過程在什麼部位進行。關於線粒體和微粒體這樣的一些研究指出，許多基本的生化過程是在細胞質而不是在細胞核裏進行的。這樣的方法結合着深入的形態學研究導致對細胞中的過程有越來越深刻的瞭解。

雖然在20世紀30年代組織培養就有了較大的發展，但是隻能培養組織塊，還不能培養正常組織的單個細胞，而且還沒有充分顯示出它的重要性。利用培養的細胞可以研究許多在整體中無法研究的問題，例如細胞的營養、運動、行為、細胞問的相互關係等。幾乎各種組織，包括某些無脊椎動物，都被培養過。

在良好的培養條件下從組織塊長出的各種細胞，其生長情況不同。從形態上基本上可以分為三種類型，上皮、結締組織和遊走細胞。有時候培養細胞會顯示正常組織在有機體中表現不出的特徵，例如如果培養基中含有增強表面活性的物質，多種組織的細胞可以獲得吞噬的能力。但是它們仍保持特有的性質和潛能，因為如果改變培養環境或者移回到動物體內原來的部位便仍可照原樣生長。

值得一提的是在培養中的成纖維細胞的生長也受底質的影響。在一般情況下它們呈輻射狀、漫無目的地從組織塊長出。但是如果人工地使培養基處於一定方向的張力之下，或人工的在底質上製出痕跡，細胞就會沿張力的方向或沿着痕跡生長出去。這個現象也許可以用來解釋在整體中結締鉬織和肌腱的功能適應——它們總是在張力的方向生長、分化。

可以看出對於細胞的研究，在使用電子顯微鏡後在亞顯微結構方面的深入，以及在應用生化技術後在功能方面的深入，已經在為細胞生物學——在分子水平上研究細胞的生命現象——的形成創造了條件。所以在後來，在分子遺傳學和分子生物學優異的成就的影響之下，細胞生物學這一新的學科很快地形成了。

一般細胞都很微小，只有在顯微鏡下才能看清它們的面貌。一般骨骼肌細胞長達1－40毫米．但是，也有長達1米以上的細胞。

神經解剖學家發現，在哺乳類動物的神經系統中，有些專管運動功能的神經元（也就是神經細胞），它的突起部分可以長達1米以上。它們的細胞體位於大腦皮層或脊髓灰質中，但它們的突起末端卻可伸到很遠的地方。位於大腦皮質的叫做錐體細胞，這種細胞有個很長的突起叫軸突。軸突是用來傳遞信息的通道，大腦下達的運動指令就是沿着這條線通過腦幹到達脊髓。脊髓中接受大腦皮質下達指令的細胞叫脊髓前角運動神經元，它也有一個很長的軸突，這個軸突穿出錐管，沿着脊神經直達所支配的肌肉，將大腦的運動指令轉變成肌肉運動的信號，肌肉就安大腦的意圖運動。

細胞的結構與功能相一致。大腦皮層到脊髓、脊髓到肌肉的距離都很長，建立距離這麼遠的兩部分之間聯繫的神經細胞必然有特定的結構，因而具有那樣長的突起。而且，動物的個體越大，它的運動神經元也就越長。

動物細胞與植物細胞相比較，具有很多相似的地方，如動物細胞也具有細胞膜、細胞質、細胞核等結構。但是動物細胞與植物細胞又有一些重要的區別，如動物細胞的最外面是細胞膜，沒有細胞壁；動物細胞的細胞質中不含葉綠體，也不形成中央液泡(圖3-1-4)。

總之，不論是植物還是動物，都是由細胞構成的。細胞是生物體結構和功能的基本單位。

1. 人體最大的細胞是成熟的卵細胞（直徑0.1毫米）。

2. 人體最小的細胞是淋巴細胞（直徑6微米）。

3. 人體壽命最長的細胞是神經細胞。

4. 人體壽命最短的細胞是中性粒細胞（白細胞）。