细胞定义

细胞是生命中最小、最基本的单位，它支持生命活动所需的所有过程。它是地球上所有生物体的结构、功能和生物学单位。细胞非常能够自我繁殖，因此被称为生命的基石。此外，每个细胞都有一种称为细胞质的液体，被膜包裹。细胞质包含各种生物分子，如蛋白质、核酸和脂质。此外，在细胞质中，细胞结构被称为细胞器。细胞生物学是指对细胞从其基本形态到每个细胞器进行的研究。第一个研究细胞的生物学家是罗伯特·胡克。生物体中最小的细胞是菌原体。生物体可以由单个细胞或多个细胞组成。由单个细胞组成的生物体称为单细胞生物，由多个细胞组成的生物体称为多细胞生物。细胞为身体提供形状、形态和物理结构，并将食物转化为能量。身体中有无数的细胞。不同的细胞以不同的形式、大小和形状存在，并执行不同的功能。每个细胞都有各种组件，执行特定的功能。细胞的数量因生物体而异。人类比细菌拥有的细胞多。

细胞的发现

罗伯特·胡克于 1665 年发现了细胞。罗伯特·胡克在复合显微镜下观察了一块软木塞，看到了微小的图案，让他想起了小房间。因此，他将这些“房间”命名为“细胞”。但是，他的复合显微镜的放大倍数有限，因此他无法看到结构上的任何细节。由于这种限制，胡克推断这些是非生物物质。

后来，安东尼·范·列文虎克在另一台放大倍数更高的复合显微镜下观察到了细胞。这一次，他注意到细胞表现出一些运动（活动性）。因此，列文虎克推断这些微小元素是“活的”。最终，这些物质在大量不同的观察之后被命名为“微小的动物”。1883 年，苏格兰植物学家罗伯特·布朗首次对细胞结构有了深入了解。他能够描述兰花细胞中存在的细胞核。

细胞的特征

以下是细胞的不同基本特征

1. 细胞为生物体提供结构和支撑。
2. 细胞内部被组织成多个独立的细胞器，每个细胞器都被不同的膜包裹。
3. 细胞核（重要的细胞器）包含对繁殖和细胞生长至关重要的遗传信息。
4. 每个细胞都有一个细胞核和细胞质中由膜包裹的细胞器。
5. 线粒体是一种双层膜包裹的细胞器，主要负责细胞生存所需的能量交换。
6. 溶酶体消化细胞内不需要的物质。
7. 内质网通过合成特定的分子并加工、引导和将其组织到适当的位置，在细胞的内部组织中起着重要作用。

细胞的功能

细胞执行各种对生物体生长和发育至关重要的重要功能。细胞的主要功能如下：

1. 提供支持和结构

所有生物体都由细胞组成。它们构成了所有生物体的基本基础。细胞壁和细胞膜是提供生物体支持和结构的主要组成部分。例如，皮肤由无数细胞组成。维管植物中的木质部由提供植物结构支撑的细胞组成。

2. 促进生长有丝分裂

在有丝分裂过程中，母细胞分裂成子细胞。因此，细胞繁殖并促进生物体的生长。

3. 允许物质运输

细胞需要导入各种营养物质以执行细胞内部发生的各种化学反应。化学反应产生的废物通过主动和被动运输从细胞中清除。氧气、二氧化碳和乙醇等小分子沿着浓度梯度穿过细胞膜。较大的分子通过细胞需要能量来移动物质的主动运输穿过细胞膜。这称为被动运输。

4. 能量产生

细胞需要能量来完成各种化学反应。细胞通过植物的光合作用和动物的呼吸作用产生这种能量。

5. 支持繁殖

细胞通过有丝分裂和减数分裂过程支持繁殖。有丝分裂称为无性繁殖，其中母细胞分裂形成子细胞。减数分裂产生的子细胞在遗传上与母细胞不同。

不同类型的细胞

细胞就像一个拥有不同工人，不同部门，为了实现特定目标而运作的工厂。不同类型的细胞执行不同的功能。根据细胞结构，细胞主要分为两类：

• 原核生物
• 真核生物

原核细胞

1. 原核细胞没有细胞核。一些原核生物，例如细菌，在细胞内包含一个遗传物质自由悬浮的区域。这个区域称为类核。
2. 它们都是单细胞微生物。例如包括古菌、细菌和蓝细菌。
3. 细胞直径范围为 0.1 至 0.5 微米。
4. 遗传物质可以是 DNA 或 RNA。
5. 原核生物通过二分裂繁殖，这是一种无性繁殖。它们也已知使用接合作用——这通常被认为是原核生物的性繁殖等效物（然而，它不是性繁殖）。

真核细胞

1. 真正的细胞核是真核细胞的特征。
2. 细胞大小范围为 10-100 微米。
3. 这个通用类别包括植物、真菌、原生动物和动物。
4. 质膜负责监测营养物质和电解质在细胞内的运输。它还负责细胞间的通讯。
5. 它们既有性繁殖也有无性繁殖。
6. 植物细胞和动物细胞之间存在一些区别。例如，植物细胞含有叶绿体、中央液泡和各种质体，而动物细胞则不含。

细胞的结构

细胞结构包含具有对生命过程至关重要的特定功能的独立部分。这些部分包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核和细胞器。

细胞膜

1. 细胞膜支撑并保护细胞。它调节物质进出细胞的流动。它将细胞与外部世界隔开。所有细胞都存在细胞膜。
2. 细胞膜是细胞的外层，包裹着细胞质和细胞核等所有其他细胞器。质膜是它的另一个名称。
3. 它作为多孔膜（含有孔）的结构，允许特定化学物质进出细胞。此外，细胞膜还能保护细胞成分免受侵蚀和泄漏。
4. 它形成一个壁状结构，将两个细胞以及细胞与环境隔开。
5. 由于植物无法移动，其细胞结构非常适合保护它们免受外部影响。细胞壁增强了这一功能。

细胞壁

1. 细胞壁是植物细胞结构中最显著的组成部分。它由果胶、纤维素和半纤维素组成。
2. 植物细胞的最外层也称为细胞壁。只有植物细胞含有细胞壁。它保护着质膜等各种细胞成分。
3. 它是一个坚固、刚性的结构，包裹着细胞膜。
4. 它保护细胞免受机械冲击和损伤，同时为其提供形状和支撑。

细胞质

1. 细胞膜内，细胞质是一种像果冻一样的粘稠、透明的液体。
2. 在这个细胞质中，大部分细胞的化学反应发生。
3. 细胞的细胞质包含细胞的细胞器，包括内质网、液泡、线粒体和核糖体。

细胞核

1. DNA，即细胞的遗传物质，存在于细胞核中。
2. 它向细胞发出关于生长、成熟、分裂和死亡的指令。
3. 核膜包围着细胞核，将 DNA 与细胞的其余部分隔开。
4. 细胞核是植物细胞结构的重要组成部分，保护 DNA。

线粒体和叶绿体

线粒体和叶绿体是细胞的能量中心。动物和植物细胞都有线粒体，它们是细长的圆柱形结构，长度约一微米，在代谢能量被消耗的区域密集分布。细胞质的代谢副产物在线粒体中被氧化，产生三磷酸腺苷 (ATP)，这是细胞的能量货币。植物和某些藻类中的光合作用细胞器称为叶绿体。它们捕获光能并将其部分转化为 ATP，但主要转化为几种化学还原的分子，与 ATP 一起形成碳水化合物产生的早期阶段。线粒体和叶绿体在结构上相似，并在细胞内独立运行，利用 DNA 指令产生一些蛋白质。

细胞骨架

“细胞骨架”是指存在于真核细胞（含有细胞核的细胞）细胞质中的一长串蛋白质纤维组成的网络，形成纤维状结构。细胞骨架的纤维构建了一个支架或框架，它组织其他细胞成分并保持细胞的形状。此外，一些纤维会协调细胞及其内部细胞器的运动。原核细胞（无核）通常比真核细胞小得多，包含一组类似的纤维，但在大多数情况下缺乏真正的细胞骨架。

肌动蛋白丝、微管、中间纤维和珊珊蛋白是通常被识别的四种主要细胞骨架纤维类别。在大多数细胞中，肌动蛋白丝和微管是动态结构，不断构建和分解。中间纤维更稳定，似乎在支撑细胞结构中起着重要作用，特别是细胞核和细胞间连接的位置。珊珊蛋白也与其他细胞过程有关，包括细胞分裂。每种类型的纤维都与多种辅助蛋白协同工作，这些辅助蛋白将纤维和细胞膜连接起来，形成赋予细胞骨架特定功能的网络。由于这些辅助蛋白中的许多已被描述，细胞骨架的结构和功能存在广泛差异。

细胞分裂与生长

细胞分裂是单细胞生物繁殖的过程，而在多细胞生物中，它是组织生长和维持的过程。保持细胞类型的平衡分布至关重要，因为不同细胞类型的相互作用对于真核生物的生存至关重要。细胞生长，这是一个受控的过程，使得这一点成为可能。尽管细胞群具有各种控制其生长和分裂的系统，但多细胞生物通常共享相同的基本原则。

大多数身体组织通过增加细胞数量来扩张，尽管这种扩张受到严格控制以保持各种组织的平衡。在成人中，组织更新而不是生长是细胞分裂的主要焦点，许多不同类型的细胞不断进行替换。例如，皮肤细胞不断脱落和替换；在这种情况下，完全分化的细胞不会分裂，但未成熟干细胞的分裂会补充它们的数量。在某些组织（例如肝脏）中，一些成熟细胞仍然可以分裂以支持生长或在损伤后进行修复。

与这些模式相反，一些细胞类型要么无法分裂，要么被邻近细胞产生的特定化学物质阻止分裂。因此，成人身体中的一些组织修复受损或不健康细胞的能力大大降低。心肌、中枢神经系统的神经细胞和哺乳动物的晶状体细胞是这类组织中的几个例子。这些细胞只能通过替换细胞内成分来维持和修复，而不是替换整个细胞。

细胞分化

成熟的生物体由多种细胞类型组成。细胞的排列形成组织，每种组织包含有限数量的细胞类型，并专门用于特定的生理功能。例如，衬里小肠的上皮组织具有柱状吸收细胞、分泌粘液的杯状细胞、分泌激素的内分泌细胞以及分泌酶的潘氏细胞。

此外，未分化的分裂细胞位于肠绒毛之间的隐窝中，并在其他细胞类型受损或磨损时对其进行替换。另一个分化组织的例子是长骨的骨组织，其外鞘包含成骨细胞（合成骨的大细胞）和骨细胞（成熟的骨细胞）以及位于基质内的破骨细胞（多核细胞，参与骨重塑）。