细胞

细胞并没有统一的 定义，近年来比较普遍的提法是：细胞是生物体结构和功能的基本单位。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。

细胞（cell）是由英国科学家罗伯特·胡克 （Robert Hooke，1635-1703）于1665年发现的。当时他用自制的光学显微镜观察软木塞的薄 切片，放大后发现一格一格的小空间，就以英文的cell命名 之，而这个英文单字的意义本身就有小房间一格一格的用法，所以并非另创的字 汇。而这样观察到的细胞早已死亡，仅能看到残存的植物细胞壁，虽然他并非真的看见一个生命的单位（因 为无生命迹象）后世的科学家仍认为其功不可没，还是将他当作发现细胞的第一 人。而事实上真正首先发现活细胞的，还是荷兰生物学家雷文·霍克（列文·虎克）。

1674年，雷文·霍克发现微生物，他也是历史上可找到的第一个发现细菌的业 余科学家。

1809年，法国博物学家（ 博物学即二十世纪后期所称的生物学 、生命科学等的总称）拉马克 （Jean-Baptiste de Lamarck，1744-1829）提出：“所有生物体都由细胞所 组成，细胞里面都含有些会流动的‘液体’。”却没有具体的观察证据支持这个 说法。

19世纪中期，德国动物学家许旺(Theodor Schwann,1810-1882)进一步发现动 物细胞里有细胞核 ，核的周围有液状物质，在外圈还有一层膜，却没有细胞壁，他认为细胞的 主要部分是细胞核而非外圈的细胞壁。同一时期，德国植物学家许莱登(Matthias Schleiden,1804-1881)以植物为 材料，研究结果获得与施旺相同的结论，他们都认为“动植物皆由细胞及细胞的 衍生物所构成”，这就是细胞学说的基础。

在德国许旺和许莱登之后的十年，科学家陆续发现新的证据，证明细胞都是从 原来就存在的细胞分裂而来，而至21世纪初期的细胞学说大致上可以简述为以下 三点：细胞为一切生物的构造单位、细胞为一切生物的生理单位、细胞由原已生 存的 细胞分裂而来。（细胞是生物体构造与机能的基本单位）

细胞是生物体的构造和生理的基本单位，却不能因此认为所 有的生物细胞都相同，即使在同一个个体内，也有因为分化而产生各式各样外观 与功能不同的细胞，即使相同种类的细胞，也可能正在执行的生理工作也有差异 ，但是基本上彼此都有共同的基本构造。

细胞壁

分类在细菌、真菌、植物的生 物，其组成的细胞都具有细胞壁（cell wall），而原生生物则有一部分的生物体 具有此构造，但是动物没有。细胞壁是由细胞质的分泌物构成，在电子显微镜的发明之后，有 许多的研究因此可以让人们知道，其成分与组成。而细胞壁可以保护细胞减少外 界伤害、维持形状，并且避免因为水分过多而胀破。

• 植物细胞壁主要成分是纤维素 ，经过有系统的编织形成网状的外壁。可分为中胶层、初生细胞壁、次生细 胞壁。 中胶层是植物细胞刚分裂完成的子细胞之间 ，最先形成的间隔，主要成份是果胶质 （一种多糖类），随后 在中胶层两侧形成初生细胞壁，初生细胞壁主要由果胶质、木质素和少量的蛋白 质构成。次生细胞壁主要由纤维素组成的纤维排列而成，如同一条一条的线以接 近直角的方式排列，再以木质素 等多醣类黏接。
• 真菌细胞壁则是由几丁质 、纤维素等多糖类组成，其中几丁质是含有氮的一类多糖。
• 细菌细胞壁组成以肽聚糖 为主。

细胞膜细胞膜（cell membrane）为细胞与环境之间以及胞器与细胞质之间的分界， 能够控制物质的进出，而膜上的蛋白质 有许多种类，有的可以适时协助物质进出，有的能够传递讯息，有的则负责 防御（ 免疫系统）的功能。

细胞质

细胞膜就像一个塑胶袋一样，装著满满的液状、胶体状的细胞质(cytoplasm) ，可粗略分为细胞液和胞器。细胞质含有维持生命现象所需要的基本物质，例如 醣类、脂质、蛋白质、 与蛋白质合成有关的 核糖核酸，因此也是整个细胞运作的主要场所，透过细胞膜外接收的讯息、 细胞内部的物质，共同调节基因的表现，影 响生理活动。另外，细胞质内部也有多种网状构造，称为细胞骨架，可以协助维 持细胞形状，也能引导内部物质的移动，一些细胞骨架会于细胞分裂时，形成可 以透过染色而观察的纺锤丝，有一些骨架更能帮助细胞运动。

细胞核

具有双层膜的胞器，主要携带遗传物质(DNA)，包括染色体（脱氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白质）、核糖核酸等， 核膜上有许多小孔称做核孔，由数十种特殊的蛋白组成特别的构造，容许一些物 质自由通过，但是分子量 很大的核糖核酸、蛋白质就必须依赖这些蛋白辅助，以消耗能量的主动运输 ，来往于细胞质跟细胞核之间。细胞分裂的期间可以看到细胞核中最显著的构造 ——核仁，其组成为核糖体RNA，以及合成核糖体所需的蛋白质。除核仁外，细胞核中还有许 多其它核细胞器，如柯浩体 （Cajal body)，PML体等。 有趣的是， 有些细胞为了执行特别的工作而没有细胞核：哺乳纲 动物的红血球 ，为了减少携带的氧气，被红血球 本身消耗，而成熟后就没有细胞核；植物则以筛管、导管、假 导管为了运输功能，成熟后没有细胞核。

细胞分化（cell differentiation）是个体发育过程中细胞 之间产生稳定差异的过程。所以，细胞分化是指同源细胞通过分裂，发生形态、 结构与功能特征稳定差异的过程。

细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，在个体发育过程中基因按照一定程 序相继活化的现象，称为基因的差次表达 （differential expression）或顺序表达（Sequential expression） 。即在同 一时间内不是所有的基因都具活性，而是有的有活性，有的无活性，有些细胞是 这部分基因有活性，有些细胞则是另外一些基因有活性。

组织特异性基因和管家基因 一类是维持细胞最基本生命活动的基因，是所有 一切细胞都需具备的，由此译制基本生命活动所必需的结构和功能蛋白。这类基 因称“House-keeping gene”，译为“管家基因”，它们与细胞分化关系不大。 如编码与细胞分裂、 能量代谢、细胞基本建成有关的蛋白质的基因属此类。另一类是译制特异蛋 白质的基因，与细胞的基本生存无直接关系，但与细胞分化关系密切，被称为 “Luxury gene”，译为奢侈基因。

组合调控引发组织特异性基因的表达弄清了细胞分化的实质，研究者们便把注 意力集中到基因选择表达的控制机理方面。除细胞核与细胞质的相互作用对细胞 分化的影响外，包括环境在内的诸多因素均对细胞分化有重要的影响。

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。

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。

癌细胞是健康细胞核结构改变的结果，是人 体（其它动物一样）自身健康细胞在各种外因和内因作用下形成的质变性病细胞 。细胞癌之后，由于它对机体的破坏作用超过任何病毒、细菌、放线菌 、真菌和其它微生物 ，所以人们（特别是医生）对它恨之入骨，在治疗上采取了毫不手软的格杀 无论，然而，癌细胞是病细胞，我们应该同情它，帮它治病，使它恢复原状，照 常为机体工作，这不更好吗？为了说明应该和可能，我想用理论和事实两个方面 的证据说明一下它的逆转原理。

在正常情况下，细胞内存在着与癌症有关的基因，这些基因的正常表达是个体 发育、细胞增殖、组织再生等生命活动不可缺少的，这些基因只有发生突变时才 有致癌作用，变成癌基因 。这些具有引起细胞癌变潜能的基因称为原癌基因（proto-oncogenes）。原 癌基因属于显性基因，等位基因中的一个发生突变，就会引起细胞癌变。正常细 胞中虽然存在着原癌基因，但是原癌基因的活动受到严格的精密调控，其编码产 物是细胞生长和分化所必需的，不会引起癌变。然而，当原癌基因发生了变化， 产生了超出细胞活动所需要的产物，就会引起细胞癌变。原癌基因的这种变化称 为原癌基因的激活。

癌症起始于一个细胞突变，而人体是由大量体细胞组成的。人的一生大约要进 行1016次细胞分裂。即使不接触致癌剂 ，每个基因发生自然突变的概率为10-6。可以推算出人的一生中每个基因会 有1010突变概率。由此估计，一个突变细胞中应当有许多与细胞增殖有关的基因 发生突变，失去了对细胞增殖的调控能力。然而事实上，人体癌症发病率并没有 预想的那样高。由此可见，一次突变并不足以将一个健康细胞转变为癌细胞。一 个细胞癌变要求在一个细胞中发生几次单独的突变，它们共同作用才能诱发细胞 癌变。经统计，一个细胞转化需要发生3-7次单独的随机突变。

虽然癌症起始于一个细胞突变，但是这个突变细胞的后代必须经过几次突变， 才能形成癌细胞。流行病学的统计表明，癌症的发病率随年龄的增长而提高，而 且是几何级数提高，癌症的发病率是年龄的3次方、4次方甚至5次方。癌症的渐进 发生过程非一日之寒，需要数年时间，在此期间既有内因的作用，也有外因的诱 发，致癌因子需要有剂量累积效应。癌症的发生要有许多因子的共同作用。体内 还有免疫监控系统，可以随时消灭癌细胞。因此，许多癌症不是不可避免的。

细胞分裂

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

细胞周期亦称有丝分裂周期，细胞生长到一定程度，不是繁殖就是死亡。细胞分裂后产生的新细胞生长增大，随后又平均地分裂成两个和原来母细胞“一样”的子细胞，细胞这种生长与分裂的循环称细胞周期。 较为普遍的细胞分裂方式为有丝分裂和减数分裂，在生物的个体发育中，这两种分裂方式交替发生，以保证生物种族的延续。