生命的奠基石——细胞
生命的奠基石——细胞
人们很早就在探索生物体是如何构成的，可是，由于科学技术不够发达，一直没有找到答案。直到1665年，英国建筑师罗伯特虎克使用自制的显微镜，观察到软木薄片上有许多像蜂窝一样的小格子，并将其命名为细胞，即小室的意思。此后，在一代又一代科学家的不懈努力下，人们终于意识到生物体在构成上有一个共同点，即无论动物，还是植物，都是由细胞构成的。19世纪30年代，德国科学家施莱登和施旺提出了细胞学说，认为一切动物和植物都是细胞的集合体，细胞是生命的基本单位。这一学说被誉为19世纪自然科学的三大发现之一。但是由于时代的局限性，这个学说并没有将微生物包括进去。其实，早在虎克发现细胞之前，另一个虎克，荷兰科学家列文虎克已发现到微生物的存在，但是微生物学直到19世纪末才发展起来，现在大家都知道，除了病毒和类病毒外，其他一切生物均是由细胞构成的。
细胞结构
虽然生物体大都是由细胞构成的，可是不同的细胞却是形态各异。就样子来说，有圆的、方的、长条状的、星状的等各种不规则形状。就大小来说，最大的细胞如卵细胞(鸵鸟卵细胞直径可达十几厘米)，最小的细胞直径仅1微米左右，是前者的一百万分之一。但是这些细胞在构成上却是相似的。
细胞结构
在电子显微镜发明之前，人们在光学显微镜下，看到动物细胞是由细胞核、细胞质和细胞膜三部分构成的，植物细胞则还有细胞壁和细胞液泡、叶绿体等结构。细胞质中隐隐约约还有一些结构。于是人们继续改进显微镜的制造工艺，不断提高放大倍数，可是后来却发现放大倍数一旦超过1500倍影像会变得很模糊(这是因为光波波长太长所致)。电子显微镜出现之后，对细胞的结构的了解可谓突飞猛进，目前科学家发现细胞主要是由下列几部分构成的:
细胞膜或质膜
细胞膜是包围在细胞表面的极薄的膜，电子显微镜下呈三层结构，目前认为细胞膜是由磷脂双分子层和镶嵌在上面的蛋白质分子构成的。蛋白质分子分布在内外表面，种类繁多，有的是物质进出细胞膜的运输工具，称为载体，有的则是某种物质的专一性结合物，称为受体，等等。并且各种分子之间相互位置不是固定不变的，而是有一定的流动性。现在认为，细胞膜具有控制物质进出、信息传递、代谢调控识别与免疫等多种功能。
细胞膜结构
细胞质
细胞质是指细胞膜以内除细胞核以外的部分。其中有许多种细胞器，例如:
内质网:是一种小管小囊等构成的，有的上面附有许多核糖体，在切片上看像结满了果实的枝条，称为粗面内质网。有的则没有核糖体，称为滑面内质网。它们和蛋白的质合成，各种物质的合成、储运有关。
高尔基体:高尔基体像一堆大小不同的皮球压扁后堆放在一起，它们能把内质网合成而来的蛋白质做进一步加工之后转运出去，此外，对摄入的脂类有储存和加工作用。
细胞质结构
线粒体:线粒体多呈小短棍状或球状，具有双层膜，内膜向内突起形成一些隔，称为线粒体嵴。它是细胞的动力工厂，能将许多物质氧化并产生能量，储存在ATP上。
中心粒:中心粒呈小管状，是由许多根更小的小管组成的，和有丝分裂有关。
除此之外，细胞内还有溶酶体、质体等细胞器，它们也各有重要功能。
线粒体
线粒体(mitochondria)常为杆或椭圆形，横径为0.5～1μm，长2～6μm但在不同类型细胞中线粒体的形状、大小和数量差异甚大。电镜下，线粒体具有双层膜，外膜光滑，厚6～7μm，膜中有2～3μm小孔，分子量为1万以内的物质可自由通过;内膜厚5～6μm，通透性较小。外膜与内膜之间有约8μm膜间腔或称外腔。由膜向内折叠形成线粒体嵴，嵴之间为嵴间腔或称内腔，充满线粒体基质。基质中常可见散在的、直径25～50μm、电子致密的嗜饿酸基质颗粒，主要由磷脂蛋白组成，并含有钙、镁、磷等元素。基质中除基质颗粒外还含有脂类、蛋白质、环状DNA分子核糖体。线粒体嵴膜上有许多有柄小球体，即基粒，其直径为8～10μm，它由头、柄和基片三部分组成。球形的头与柄相连而突出于内膜表面，基片镶嵌于膜脂中。
线粒体结构
基粒中含有ATP合成酶，能利用呼吸链产生的能量合成ATP，并把能量贮存于ATP中。细胞生命活动所需能量的约95%由线粒体以ATP的方式提供，因此，线粒体是细胞能量代谢中心，由于线粒体嵴实为扩大了内膜面积，故细胞代谢率高，耗能多。嵴多而密集大部分细胞的线粒体嵴为板层状。杆状线粒体的嵴多与其长轴垂直排列，圆形线粒体的嵴多以周围向中央放射状排列;在少数细胞，主要基分泌类固醇激素的细胞(如肾上腺皮质细胞等)，线粒体峭多呈管状或泡状;有些细胞(如肝细胞)的线粒体兼有板层状和管状两种。
线粒体的另一个功能特点是可以合成一些蛋白质。目前推测，在线粒体中合成的蛋白质约占线粒体全部蛋白的10%，这些蛋白疏水性强，和内膜结合在一起。线粒体合成蛋白质均是按照细胞核基因组的编码辑导合成。如果没有细胞核遗传系统，线粒体RNA则不能表达。因此表明线粒体合成蛋白质的半自主性。
关于线粒体形成的机制，较普遍接受的看法是线粒体依靠分裂而进行增殖。线粒体的发生过程可分为两个阶段:在第一阶段中，线粒体的膜进行生长和复制，然后分裂增殖。第二阶段包括线粒体本身的分化过程，建成能够行使氧化磷酸化功能的机构。线粒体生长和分化阶段分别接受两个独立遗传系统的控制，因此，它不是一个完全自我复制的实体。
细胞核
细胞核是细胞的中枢部分，其形状各异。有球形的、椭圆形的、不规则形状的等。外面有一层膜，称核膜。核内则可分为核仁、核液、染色质等几部分。细胞核是遗传物质的储存处，控制着细胞内物质合成和细胞代谢。
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，有机地结合成各种化合物，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、脂质等有机地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:
细胞核结构图
水:占85%～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。
细胞的基本共性
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。
5.所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。
6.细胞都具有选择透性的膜结构，即细胞膜。
7.细胞都具有遗传物质，即DNA。
8.细胞都具有核糖体，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。
9.能进行自我增殖和遗传。
10.新陈代谢。
11.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。