细胞

细胞（英語：Cell）旧称䏭，是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外全部有完整生命力的生物的最小单位，也经常被称为生命的积木（病毒仅由DNA/RNA组成，并由蛋白质和脂肪包裹其外）。细胞可分為兩大類：原核细胞和真核细胞。细菌界和古菌界的生物由原核细胞构成。原生生物，真菌，植物和动物均由真核细胞构成。 生物可分为单细胞生物（仅由单粒细胞构成，包括大多数的细菌）和多细胞生物，人体包含数十万亿粒细胞（局部样本实验估计总计约3.72 × 1013粒）。植物细胞和动物细胞的大小在1μm到100μm之间，所以在显微镜下可见。 細胞生物學，舊稱細胞學是研究細胞的形態結構、生理機能、發育、生活史，以及各種胞器及訊息傳遞路徑的學科，可根據研究的尺度來分類，包括顯微水平，超微水平和分子水平等不同層次研究細胞的結構、功能及生命活動。 生物界由两种细胞构成：原核细胞和真核细胞。生命最先演化成原核细胞；地球上存在生命的最初的15亿年间，原核细胞是唯一的生存形式。化石证据可推断出生命演化成真核细胞是在大约21亿年以前。真核细胞最大的特点是其内部包含了以膜封围的细胞核来存储DNA。真核（eukaryotic）一词源自希腊语，其中前缀“eu”是“真正的”（true）意思，而“karyon”是内核的意思，这里指细胞核（nucleus）。原核（prokaryotic）是指“在细胞核出现之前”，其中前缀“pro”是“在…之前”（before）的意思，映射了原核细胞是在真核细胞之前出现的事实。 原核细胞比真核细胞更简单因此也更小，它没有真核细胞中的细胞核和各种的细胞器。原核细胞分两种：细菌和古菌；他们拥有相似的结构。构成原核细胞的核物质的是直接與细胞质接触的单條染色体。这片未與细胞质完全隔离的区域称为拟核。从结构上看，原核细胞分三区： 虽然原核细胞没有细胞核，但是紧缩后的DNA会形成拟核。原核细胞拟核外可携带环形的外因子控制的DNA，称为质粒；质粒可提供额外的功能，如对抗生素的耐药性。 植物，动物，真菌，黏菌，原生动物，及藻类均属于真核生物。这类细胞，其宽度可达典型原核细胞宽度的15倍，而体积可达原核细胞的1000倍。原核细胞和真核细胞的最大不同点在于真核细胞内包含有以膜边界的隔间，这些隔间是进行特定的新陈代谢活动的场所。其中最重要的是细胞核，这隔间正是遗传物质DNA的所在地。细胞核是真核细胞命名的由来，它的意思是“真正带细胞核的细胞”。其他的不同点包括： 細胞是生物體的構造和生理的基本單位，卻不能因此認為所有的生物細胞都相同，即使在同一粒粒體內，也有因為分化而產生各式各樣外觀與功能不同的細胞，即使相同種類的細胞，也可能正在執行的生理工作也有差異，但是基本上彼此都有共同的基本構造。 細胞膜為細胞與環境之間以及胞器與細胞質之間的分界，能夠調節物質的進出，而膜上的蛋白質有許多種類，有的可以適時協助物質進出，有的能夠傳遞訊息，有的則負責防禦（免疫系統）的功能。细胞膜（又称原生质膜）为细胞结构中分隔细胞内、外不同介质和组成成份的界面。原生质膜普遍认为由磷脂质双层分子作为基本单位重复而成，其上镶嵌有各种类型的膜蛋白以及與膜蛋白结合的糖和糖脂。 原生质膜是细胞與周围环境和细胞與细胞间进行物质交换和信息传递的重要通道。原生质膜通过其上的孔隙和跨膜蛋白的某些性质，达到有选择性的，可调控的物质运输作用。 細胞膜就像半透膜一樣，裝著滿滿的液狀、膠體狀的細胞質，可粗略分為细胞质基质和细胞器。細胞質含有維持生命現象所需要的基本物質，例如醣類、脂質、蛋白質、與蛋白質合成有關的核糖核酸，因此也是整粒細胞運作的主要場所，透過細胞膜外接收的訊息、細胞內部的物質，共同調節基因的表現，影響生理活動。另外，細胞質內部也有多種網狀構造，稱為細胞骨架（Cytoskeleton），可以協助維持細胞形狀，也能引導內部物質的移動，一些細胞骨架會於細胞分裂時，形成可以透過染色而觀察的紡錘絲，有一些骨架更能幫助細胞運動。 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。細胞壁是由細胞質的分泌物構成，在電子顯微鏡的發明之後，有許多的研究因此可以讓人們知道，其成分與組成。而細胞壁可以保護細胞減少外界傷害、維持形狀，並且避免因為水分過多而脹破。 部分细菌，在细胞膜和细胞壁外还有着胶状荚膜（Bacterial capsule）。荚膜可以是多糖的，例如在肺炎球菌與脑膜炎双球菌中，或是多肽的，例如在炭疽芽孢杆菌，或是玻尿酸的，例如在链球菌属中。荚膜没有被正常的染色方案标记，并且可以被印度墨水或甲基蓝检测到；这允许用于观察的细胞之间的较高对比度:87。 鞭毛是讓细胞移动的细胞器。细菌鞭毛从细胞质延伸，穿过细胞膜，并通过细胞壁挤出。它们是长而粗的线状附属物，亦是天然蛋白质。一种不同类型的鞭毛在古菌中被发现，在真核生物中亦发现了另一种不同类型的鞭毛。 菌毛，也被称为性菌毛，是在细菌表面上发现的短而薄的头发状细丝。菌毛或性菌毛由称为菌毛蛋白（抗原性）的蛋白质形成，并负责将细菌附着于人细胞的特定受体（细胞粘附）。有特定类型的特定菌毛會進行细菌接合。 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粒和原来母细胞“一样”的子细胞，细胞这种生长與分裂的循环称為细胞周期或有丝分裂周期。 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。 细胞分化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、结构與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”，它们與细胞分化关系不大。如编码與细胞分裂、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，與细胞的基本生存无直接关系，但與细胞分化关系密切，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。除细胞核與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。 细胞衰老的研究只是整門衰老生物学（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、老人学，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。事实上细胞死亡是渐进过程，要决定细胞何时已死亡頗為困难。除非用固定液等人为因素瞬间使其死亡。那么，怎样鉴定细胞是否死亡了呢？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，则标志这细胞已死亡。 细胞凋亡是主动由基因决定自动结束生命的过程，所以也常称为程序化细胞死亡。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，它與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。 细胞是由英国科学家罗伯特·胡克於1665年发现的。當時他透過顯微鏡觀察軟木塞時看到一格一格的細胞壁，命名為細胞(cell)，這粒名詞就此誕生。當時罗伯特·胡克所看到的細胞只是細胞壁，還不是現在所定義的細胞。细胞學說最早由马蒂亚斯·雅各布·施莱登和泰奥多尔·施旺提出。現代细胞理論的内容包括：所有生物均由一粒或以上细胞组成，细胞由原已存在的细胞分裂而来，生物最重要的功能在细胞内完成，所有细胞均包含有控制功能和传递繁殖信息所必须的遗传物质。细胞（cell）一词来源于拉丁语cella，意为“狭窄的房间”。罗伯特·胡克最先使用该词作为描述性术语来表述“最小的生物组成结构”，在他1665年出版的书中他把通过显微镜所看到的软木塞细胞與僧院中僧侣所居住的小房间来比较。而這樣觀察到的細胞早已死亡，僅能看到殘存的植物細胞壁，雖然他並非真的看見一粒生命的單位（因為無生命跡象）後世的科學家仍認為其功不可沒，一般而言還是將他當作發現細胞的第一人。而事實上真正首先發現活細胞的，還是荷蘭生物學家列文虎克。