細胞（乾貨）

細胞結構

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，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。

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，再以木質素等多糖類黏接。

真菌細胞壁則是由幾丁質、纖維素等多糖類組成，其中幾丁質是含有碳水化合物和氨，性柔軟，有彈性，與鈣鹽混雜則硬化，形成節肢動物的外骨骼。幾丁質不溶於水、酒精、弱酸和弱鹼等液體，有保護功能。

細菌細胞壁組成以肽聚糖為主。

細胞膜

細胞壁的內側緊貼著一層極薄的膜，叫做細胞膜。這層由蛋白質分子和磷脂雙分子層組成的薄膜，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，它除了起著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。此外，它能進行細胞間的信息交流。

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，可以說，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

物質跨膜運輸的方式分為被動運輸和主動運輸兩種。

（1）被動運輸

是順著膜兩側濃度梯度擴散，即由高濃度向低濃度。分為自由擴散和協助擴散。

①自由擴散 物質通過簡單的擴散作用進入細胞。細胞膜兩側的濃度差以及擴散的物質的性質（如根據相似相溶原理，脂溶性物質更容易進出細胞）對自由擴散的速率有影響，常見的能進行自由擴散的物質有氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素、膽固醇、水、氨等。

②協助擴散 進出細胞的物質藉助載體蛋白擴散。細胞膜兩側的濃度差以及載體的種類和數目對協助擴散的速率有影響。紅細胞吸收葡萄糖是依靠協助擴散。

（2）主動運輸 物質從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。主動運輸保證了活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質。各種離子由低濃度到高濃度過膜都是依靠主動運輸。

能進行跨膜運輸的都是離子和小分子，當大分子進出細胞時，包裹大分子物質的囊泡從細胞膜上分離或者與細胞膜融合（胞吞和胞吐），大分子不需跨膜便可進出細胞。

細胞質

細胞膜包著的黏稠透明的物質，叫做細胞質（Cytoplasm）。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，其中充滿著液體，叫做細胞液。在成熟的植物細胞中，液泡合併為一個中央大液泡，其體積佔去整個細胞的大半。細胞質被擠壓為一層。細胞膜以及液泡膜和原生質層兩層膜之間的細胞質稱為原生質層。

植物細胞的原生質層相當於一層半透膜。當細胞液濃度小於外界濃度時，細胞液中的水分就透過原生質層進入外界溶液中，使細胞壁和原生質層都出現一定程度的收縮。由於原生質層比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層與細胞壁分離，也就是發生了質壁分離。當細胞液濃度大於外界溶液濃度時，外界溶液中的水分透過原生質層進入細胞液中使原生質層復原，逐漸發生質壁分離的復原。

細胞質不是凝固靜止的，而是緩緩地運動著的。在只具有一個中央液泡的細胞內，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。

細胞骨架是指真核細胞中蛋白纖維的網路結構，由位於細胞質中的微絲、微管和中間纖維構成。微絲確定細胞表面特徵，使細胞能夠運動和收縮。微管確定膜性細胞器的位置和作為膜泡運輸的軌道。中間纖維使細胞具有張力和抗剪切力。

細胞骨架不僅在維持細胞形態、承受外力、保持細胞內部結構有序性方面起重要作用，而且還參與許多重要的生命活動，如：在細胞分裂中細胞骨架牽引染色體分離；在細胞物質運輸中，各類小泡和細胞器可沿著細胞骨架定向運轉。

細胞骨架在20世紀60年代後期才被發現。主要因為早期電鏡制樣採用低溫（0-4℃）固定，而細胞骨架會在低溫下解聚。直到採用戊二醛常溫固定，人們才逐漸認識到細胞骨架的客觀存在。

細胞器

已發生質壁分離的細胞還有一些細胞器，它們具有不同的結構，執行著不同的功能，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。

①線粒體

線粒體線粒體是一些線狀、小桿狀或顆粒狀的結構，在活細胞中可用詹納斯綠染成藍綠色。在電子顯微鏡下觀察，線粒體表面是由雙層膜構成的。內膜向內形成一些隔，稱為線粒體嵴。在線粒體內有豐富的酶系統。線粒體是細胞呼吸的中心，它是生物有機體借氧化作用產生能量的一個主要機構，它能將營養物質（如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等）氧化產生能量，儲存在ATP（三磷酸腺苷）的高能磷酸鍵上，供給細胞其他生理活動的需要，因此有人說線粒體是細胞的「動力工廠」。

②葉綠體

葉綠體是綠色植物細胞中重要的細胞器，其主要功能是進行光合作用。葉綠體由雙層膜、基粒（類囊體）和基質三部分構成。類囊體是一種扁平的小囊狀結構，在類囊體薄膜上，有進行光合作用必需的色素和酶。許多類囊體疊合而成基粒。基粒之間充滿著基質，其中含有與光合作用有關的酶。基質中還含有DNA。

③內質網

內質網是細胞質中由膜構成的網狀管道系統廣泛的分布在細胞質基質內。它與細胞膜及核膜相通連，對細胞內蛋白質及脂質等物質的合成和運輸起著重要作用。 內質網根據其表面有無附著核糖體可分為粗面內質網和滑面內質網。粗面內質網表面有附著核糖體，具有運輸蛋白質的功能，滑面內質網內含許多酶，與糖脂類和固醇類激素的合成與分泌有關。

④高爾基複合體

高爾基複合體位於細胞核附近的網狀囊泡，是細胞內的運輸和加工系統。能將粗面內質網運輸的蛋白質進行加工、濃縮和包裝成分泌泡和溶酶體。

⑤核糖體

核糖體是橢球形的粒狀小體，有些附著在內質網膜的外表面（供給膜上及膜外蛋白質），有些遊離在細胞質基質中（供給膜內蛋白質，不經過高爾基體，直接在細胞質基質內的酶的作用下形成空間構形），是合成蛋白質的重要基地。

⑥中心體

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有絲分裂有密切關係。中心粒這種細胞器的位置是固定的，具有極性的結構。在間期細胞中，經固定、染色後所顯示的中心粒僅僅是1或2個小顆粒。而在電子顯微鏡下觀察，中心粒是一個柱狀體，長度約為0.3μm～0.5μm，直徑約為0.15μm，它是由9組小管狀的亞單位組成的，每個亞單位一般由3個微管構成。這些管的排列方向與柱狀體的縱軸平行。

⑦液泡

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，可占整個細胞體積的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著調節作用，可以使細胞保持一定的滲透壓，保持膨脹的狀態。動物細胞也同樣有小液泡。

⑧溶酶體

囊狀小體或小泡，內含多種水解酶，具有自溶和異溶作用。自溶作用是指溶酶體消化分解細胞內損壞和衰老的細胞器的過程，異溶作用是指消化和分解被細胞吞噬的病原微生物及其細胞碎片的過程。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。

⑨微絲及微管

在細胞質內除上述結構外，還有微絲和微管等結構，它們的主要機能不只是對細胞起骨架支持作用，以維持細胞的形狀，如在紅血細胞微管成束平行排列於盤形細胞的周緣，又如上皮細胞微絨毛中的微絲；它們也參加細胞的運動，如有絲分裂的紡錘絲，以及纖毛、鞭毛的微管。此外，細胞質內還有各種內含物，如糖原、脂類、結晶、色素等。

細胞核

細胞質里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、甲基綠、龍膽紫溶液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，染色質在分裂間期螺旋纏繞成染色體。

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，又叫脫氧核糖核酸，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。還有RNA，RNA是DNA在複製時形成的單鏈，它傳遞信息，控制合成蛋白質，其中有轉移核糖核酸（tRNA）、信使核糖核酸（mRNA）和核糖體核糖核酸（rRNA）。　細胞核的機能是保存遺傳物質，控制生化合成和細胞代謝，決定細胞或機體的性狀表現，把遺傳物質從細胞（或個體）一代一代傳下去。但細胞核不是孤立的起作用，而是和細胞質相互作用、相互依存而表現出細胞統一的生命過程。細胞核控制細胞質；細胞質對細胞的分化、發育和遺傳也有重要的作用 。

細胞結構

1.所有的細胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質及糖被構成的生物膜（注意 ：癌細胞無糖被，容易遊走擴散），即細胞膜。

2.所有的細胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA。

3.作為遺傳信息複製與轉錄的載體。

4.作為蛋白質合成的機器─核糖體，毫無例外地存在於一切細胞內。核糖體，是蛋白質合成的必須機器，在細胞遺傳信息流的傳遞中起著必不可少的作用。

5.基本上所有細胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。（少數不是，如藍藻的有些種類從老細胞內產生新細胞）

6.部分細胞能進行自我增殖和遺傳（高度分化的細胞無法自我增殖。）

7.新陳代謝。

8.細胞都具有運動性，包括細胞自身的運動和細胞內部的物質運動。

註：病毒不具有細胞結構。

真核細胞

真核細胞 指含有真核（被核膜包圍的核）的細胞。其染色體數在一個以上，能進行有絲分裂。還能進行原生質流動和變形運動。而光合作用和氧化磷酸化作用則分別由葉綠體和線粒體進行。除細菌和藍藻植物的細胞以外，所有的動物細胞以及植物細胞都屬於真核細胞。由真核細胞構成的生物稱為真核生物。在真核細胞的核中，DNA與組蛋白等蛋白質共同組成染色體結構，在核內可看到核仁。在細胞質內膜系統很發達，存在著內質網、高爾基體、線粒體和溶酶體等細胞器，分別行使特異的功能。

真核生物包括我們熟悉的動植物以及微小的原生動物、單細胞海藻、真菌、苔蘚等。真核細胞具有一個或多個由雙膜包裹的細胞核，遺傳物質包含於核中，並以染色體的形式存在。染色體由少量的組蛋白及某些富含精氨酸和賴氨酸的鹼性蛋白質構成。真核生物進行有性繁殖，並進行有絲分裂。

原核細胞

原核細胞沒有核膜，遺傳物質集中在一個沒有明確界限的低電子密度區，稱為擬核。DNA為裸露的環狀分子，通常沒有結合蛋白，環的直徑約為2.5nm，周長約幾十納米。大多數原核生物沒有恆定的內膜系統，核糖體為70S型，原核細胞構成的生物稱為原核生物，均為單細胞生物。

組成原核生物的細胞。這類細胞主要特徵是沒有明顯可見的細胞核，同時也沒有核膜和核仁，只有擬核，進化地位較低。

原核細胞指沒有核膜且不進行有絲分裂、減數分裂、無絲分裂的細胞。這種細胞不發生原生質流動，觀察不到變形蟲樣運動。鞭毛呈單一的結構。光合作用、氧化磷酸化在細胞膜進行，沒有葉綠體、線粒體等細胞器的分化，只有核糖體。由這種細胞構成的生物，稱為原核生物，它包括所有的細菌和藍藻類。即構成細菌和藍藻等低等生物體的細胞。它沒有真正的細胞核，只有原核或擬核，所含的一個基因帶（或染色體），是環狀雙股單一順序的脫氧核糖核酸分子，沒有組蛋白與之結合無核仁，缺乏核膜。外層原生質中有70 S核糖體與中間體，缺乏高爾基體、內質網、線粒體和中心體等。轉錄和轉譯同時進行，四周質膜內含有呼吸酶。無有絲分裂和減數分裂，脫氧核糖核酸（DNA）複製後，細胞隨即分裂為二。

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