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细胞

    细胞 英文名称:cell 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。

    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。

 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   详细解释    生物学名词。构成生物体的基本单位。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,表面有薄膜。动植物细胞结构大致相同。植物细胞质膜外有细胞壁,细胞壁中常有质体,动物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。

    组成细胞的元素

    (1)细胞中常见的化学元素

   细胞中常见的化学元素有20多种,分析人体细胞的元素组成可发现有如下规律:   组成人体细胞的主要元素   (占细胞鲜重的百分比)   O 65%   C 18%   H 10%   N 3%   P 1.4%   S 0.3%   其他元素 少于3%   (占细胞干重的百分比)   C 55.99%   O 14.62%   N 9.33%   H 7.46%   Ca 4.67%   S 0.78%   P 3.11%   K 1.09%   Mg 0.16%   ①组成细胞的最基本的元素是C。在人体细胞干重中C的含量达到55.99%   ②组成细胞的基本元素有4种:C、H、O、N。在细胞中这四种元素的含量,占组成细胞元素总量的90%左右。   ③组成细胞的主要元素有6种:C、H、O、N、P、S。这6种元素占细胞总量的97%。

    (2)大量元素和微量元素
  在组成生命的元素中,根据其含量的多少分为大量元素和微量元素。   ①大量元素:是指含量占生物体总质量万分之一以上的元素,有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。   ②微量元素:通常指生物生活所必需,但是需要量却很少的一些元素。有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Cl、Mo等。

    (3)组成生物体的化学元素的重要作用

  ①是组成原生质的成分,如C、H、O、N、P、S等,约占原生质总量的97%以上。   

    ②是多种化合物的组成成分,如蛋白质、糖类、核酸、脂肪等。   

    ③也有一些元素能影响生物体的生命活动。如Mg是叶绿素的组成元素之一;Zn是某些酶的组成成分,也是酶的活化中心;B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长,因此B与植物的生殖过程有密切的关系。缺B常导致植物“花而不实”

    组成细胞的化合物

  细胞中常见的化学元素有20多种,这些组成生物体的化学元素虽然在生物体体内有一定的生理作用,但是单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能。这些元素在生物体特定的结构基础上,有机的结合成各种化合物,这些化合物与其他的物质相互作用才能体现出相应的生理功能。组成细胞的化合物大体可以分为无机化合物和有机化合物。无机化合物包括水和无机盐;有机化合物包括蛋白质、核酸、糖类和脂质。水、无机盐、蛋白质、核酸、糖类、脂质等有机的结合在一起才能体现出生物体的生命活动。现将这些化合物总结如下:   水:占80%--90%   无机化合 无机盐:占1%--1.5%   组成细胞的化合物   蛋白质:占7%--10%   有机化合物 脂质:占1%--2%   糖类和核酸:占1%--1.5%   在组成的化合物中含量最多的是水,但是在细胞的干重中,含量最多的化合物是蛋白质,占干重的50%以上。

    细胞定义的新思考

  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,不可缺的一部分。   细胞是生命的基本单位,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。

    定义概要

  细胞:是生命活动的基本单位,一切有机体(除病毒外)都由细胞构成,细胞是构成有机体的基本单位。

    ★细胞具有独立的、有序的自控代谢体系,是代谢与功能的基本单位   ★细胞是有机体生长与发育的基础   ★细胞是遗传的基本结构单位,细胞具有遗传的全能性   ★没有细胞就没有完整的生命(病毒必须寄居在活体内)   ★除病毒以外,其他生物都是细胞构成的   ★细胞具有统一性和差异性

    生物七大基本特征

  1,有严整结构   2,有新陈代谢   3,生长现象   4,应激性   5,生殖和发育   6,遗传变异   7,适应一定环境也能影响环境

    基本共性

  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,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,是蛋白质合成的机器,在细胞遗传信息流的传递中起重要作用。   5、所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。   6、能进行自我增殖和遗传   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:病毒不含

    基本结构

  在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层分子组成的薄膜,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。   

    主动运输 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:以凝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。   

    3.细胞质(Cytoplasm)    原生质层 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。   

    植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当细胞液浓度小于外界浓度时,细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,原生质层与细胞壁分离,也就是发生了质壁分离。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,外界溶液中的水分透过原生质层进入细胞液中使原生质层复原,逐渐发生质壁分离的复原。   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。   ①线粒体   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(coloroplasts)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。   内质网有两种:一种是表面光滑的是滑面内质网,主要与脂质的合成有关;另一种是上面附着许多小颗粒状的,是粗面内质网,与蛋白质的合成有关。内质网增大了细胞内的膜面积,膜上附着着许多酶,为细胞内各种化学反应的正常进行提供了有利条件。   ④高尔基体   高尔基体(Golgi body)普遍存在于植物细胞和动物细胞中。一般认为,细胞中的高尔基体与细胞分泌物的形成有关,高尔基体本身没有合成蛋白质的功能,但可以对蛋白质进行加工和转运。植物细胞分裂时,高尔基体与细胞壁的形成有关(赤道板周围有特别多的高尔基体,以便合成纤维素及果胶)。   ⑤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(nucleus)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。   ⑧溶酶体   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(nucleolus),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,染色质就变化成染色体。   

    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。知道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。

    细胞的繁殖

    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。   在分裂渐起结束之后,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收缩变窄。   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。

    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。      

    (三)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,细胞生长   结果:使细胞逐渐变大。   2,细胞分裂   结果:使细胞数量增多。   3,细胞分化   结果:形成不同功能的细胞群(组织)。   

    四、   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。

    衰老与凋亡

  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。 皮肤细胞
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。

    分裂与分化

  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。   细胞分化   细胞分化是指在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能上的特化过程。对 个体发育而言,细胞分化得越多,说明个体成熟度越高。只有通过细胞分化,才能 形成各种不同的细胞,进而形成不同的各具功能的器官,使生物体成为一个个体,否 则假如细胞只是长大变多也就是说只有干重的增加而不分化,所有的细胞都只能保 持原始的干细胞的状态也就无法形成生物体了

    细胞的重要性

  细胞学是研究细胞结构和功能的生物学分支学科。   细胞是组成有机体的形态和功能的基本单位,自身又是由许多部分构成的。所以关于细胞结构的研究不仅要知道它是由哪些部分构成的,而且要进一步搞清每个部分的组成。相应地,关于功能不仅要知道细胞作为一个整体的功能,而且要了解各个部分在功能上的相互关系。   有机体的生理功能和一切生命现象都是以细胞为基础表达的。因此,不论对有机体的遗传、发育以及生理机能的了解,还是对于作为医疗基础的病理学、药理学等以及农业的育种等,细胞学都至关重要。

    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。   产甲烷菌(metnanogens):是严格厌氧的生物,能利用CO2使H2氧化,生成甲烷,同时释放能量。   CO2+4H2→CH4+2H2O+能量   由于古细菌所栖息的环境和地球发生的早期有相似之处,如:高温、缺氧,而且由于古细菌在结构和代谢上的特殊性,它们可能代表最古老的细菌。它们保持了古老的形态,很早就和其它细菌分手了。所以人们提出将古细菌从原核生物中分出,成为与原核生物[即真细菌(eubacteria)]、真核生物并列的一类。

    人体细胞之最

  体内最大的细胞   体内最大的细胞有各种说法:(1)按细胞直径而言,要数卵细胞,其直径约200微米,即0.2毫米(1微米=1/1000毫米)。(2)以细胞长度来说,当之为骨骼肌细胞,长的可超过4厘米。(3)而以细胞突出的长度来划分,当之无愧的是神经细胞(也称神经元)。神经元的轴突长的可达1米以上。故神经元可称之为体内最大的细胞了。它们的活动受机体神经体液因素的调节。   

    线粒体最多的细胞   人体内线粒体最多的细胞是肝脏的肝细胞。每一个肝细胞内约有2000个线粒体。正常线粒体寿命为一周,线粒体可以通过分裂增生。线粒体的主要化学成分为蛋白质,约占65%,其他成分为甘油脂、卵磷脂、脑磷脂和胆固醇等。线粒体内含有多种酶(蛋白质),主要作用是为细胞功能活动不断提供能量,细胞生命活动所必需的总能量中,大约有95%来自线粒体。肝细胞是体内生命活动最活跃的细胞。   

    溶酶体最多的细胞   溶酶体普遍存在于各种细胞中,不过数目不多,较线粒体为少得多。最多要数巨噬细胞,溶酶体内含有50多种水解酶。能够消化细胞内衰老死亡的细胞器和吞噬进入细胞内的物质。因巨噬细胞具有很强吞噬和参与免疫应答作用。故溶酶体最多。   

    内质网最多的细胞   浆细胞是含有内质网最多的细胞。浆细胞是由B淋巴细胞在抗原刺激下分化增生而来的,是一种不再具有增殖分化能力的终末细胞。    

    寿命最长的细胞   细胞是具有生命的机体结构和功能单位。人体所含细胞数量的多少,取决于个体的大小,而且细胞数量几乎每一瞬间都有变化。细胞是在不断生长繁殖之中,所以存在细胞寿命长短问题,这种长短,各类细胞差别也很大,如很多人知道的红细胞寿命大约120天,而神经细胞的数量,出生时有多少以后就有多少,不能增加,可见神经细胞的寿命最长。俗话说:“万两黄金易尽,一线江河永存”,脑细胞死一个就少一个、衰老便不由人愿了,可见“笑一笑十年少,愁一愁白了头”是有些道理的。(不过根据最近的研究显示,神经细胞却可以由神经干细胞分化再生,这个过程叫做“神经发生”。)

    细胞的趣闻

  1 。 人的身体有大约60万亿个细胞,每个细胞中含有的分子数相当于银河系中星星数量的一万倍那么多!2. 人体最大的细胞是女子的卵细胞,其直径约为1/180英寸。人体最小的细胞是男子的精子。175000个精子细胞才抵得上一个卵细胞的重量。

    相关文献

  1. 翟中和:《细胞生物学》(第二版),高等教育出版社,2000;   2. 郑国锠:《细胞生物学》(第二版), 高等教育出版社,1992;   3. 鲁润龙 顾月华:《细胞生物学》,中国科技大学出版社,1992;   4. 汪堃仁 薛绍白 柳惠图:《细胞生物学》(第二版),北京师范大学出版社,1998;   5. 韩贻仁:《分子细胞生物学》,高等教育出版社,2000;   6. Arberts,B. et al.:Molecular Biology of the Cell, Garland Science, 4th Edition, 2002   7. Arberts,B. et al.:Essential Cell Biology, An Introduction to the Molecular Biology of the cell, Garland Publishing,Inc.New York & London, 1997;   8. Karp,G.: Cell and Molecular Biology--Concepts and Experiments,John & Whley Sons,Inc.,New York, Third Edition,2002   9. Lodish H. et al.Molecular Cell Biology W.H.Freeman and Company, 4th Editioh,1999   10. Kleinsmith L.J. and Kish V.M Principles of Cell and Molecular Biology Harper Collins College Publishers., 2nd Edition, 1995   11. Becker W.M.et al. The World of the Cell, The Benjamin/Cummings Publishing Company, 4th Edition, 2000

    细胞的分化和癌变

  细胞的分化是一个非常复杂的过程,也是当今生物学研究的热点之一。由一个受精卵发育而成的生物体的的各种细胞,在形态,结构和功能上为什么会有明显的差异呢?这就和细胞的分化有关。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。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。

    癌细胞的七项新知识

  新知一:每个人体内本来就都有癌细胞,这些癌细胞除非数量增长到数亿个以上,按一般的标准检验都不会检出。当医生告诉癌症病人说:“治疗后没有癌细胞了”时,指的是癌细胞的数量不足以显示而已。   新知二:当人的免疫系统够强时会摧毁癌细胞,使其无法增生繁殖而成肿瘤。   新知三:如果人有癌症,表示这人营养失调。原因可能有先天性、环境、食物、生活方式等等。   新知四:改变饮食内容、方式,能增强免疫系统。   新知五:肉类蛋白质不易消化,留在肠道的未消化肉类过多,会腐化产生毒素。   新知六:癌症是肉体与心灵的疾病,积极、正面的精神可以避免癌细胞生长,生气、不原谅、苦涩造成体内压力及酸性。人应该拥有爱、原谅的精神,放松享受生活。   新知七:抑制癌细胞的营养需求,有利于抑制癌症。   ●减少糖的摄入。因为糖是癌细胞最好的养分。而且,最好以天然代替品,例如少量蜂蜜代替糖。   ●癌细胞喜欢酸性环境。新鲜蔬菜与果汁、全谷、坚果及少量水果,可制造碱性环境。每天尽量饮用新鲜蔬果汁。   ●避开咖啡、巧克力,可饮用绿茶。   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。

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