生命科学基础教程之生物联赛同步辅导3

《生命科学基础教程之生物联赛同步辅导3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、深圳平冈中学生物竞赛辅导教材之电子稿第三节细胞的基本结构细胞是由膜包裹的原生质所组成。原生质里有遗传物质、合成蛋白质的核糖体及参与遗传信息传递的蛋白质酶体系。细胞是由化学分子经多级组装而成的，各种不同生物类型的细胞结构不完全相同。一、细胞概述细胞是生命活动的基本单位，能够通过分裂而增殖，是生物体个体发育和系统发育的基础。细菌、酵母等微生物是以单细胞的形式存在，而高等动、植物则是由多细胞构成的生命有机体，因而也是结构的基本单位。（一）细胞的发现与细胞学说1665年英国学者胡克(RorbertHooke)第一个发现了细胞。开始他相弄明为什么软木塞吸水后能够膨胀，并且能够堵塞住瓶

2、中的气体溢出。于是用自制的显微镜观察栎树软木塞切片发现其中有许多小室，状如蜂窝，他称为“cella”，这是人类第一次发现细胞（图1-27）。图1-27胡克所用的显微镜及观察的栎树细胞的细胞壁（引自Postlethwaitetal.，1991）深圳平冈中学生物竞赛辅导教材之电子稿不过，胡克发现的只是死细胞的细胞壁。1674年，荷兰布商列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜(300倍左右)，并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。1838年，德国植物学家施来登(

3、MathiasSchleiden)提出植物是由细胞构成的；1939年，德国动物学家施旺(TheodorSchwann)指出植物和动物的细胞具有类似的结构，并提出关于细胞的两条重要原理:第一，地球上的生物都是由细胞构成的；第二，所有的生活细胞在结构上都是相类似的。1855年德国医生和病理学家魏尔肖(RudolfVirchow)又补充了第三条原理:所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自细胞。这三条原理就是著名的细胞学说。细胞学说的提出论证了生物界的统一性和生命的共同的起源。恩格斯将细胞学说与进化论和能量守恒定律并列为19世纪的三大发明。（二）细胞形态与大小细胞具有多种多

4、样的形态，有球形、杆状、星形、多角形、梭形、圆柱形等。多细胞生物体，依照细胞在各种组织和器官中所承担的不同功能，分化形成了各种不同的形状。细胞形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点。如红细胞呈扁圆形的结构，有利于O2和CO2的交换；高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而且在大小方面都是截然不同的，这种不同与它们各自的功能相适应。卵细胞之所以既大又圆，是因为卵细胞受精之后，要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的物质，这样，卵细胞除了带有一套完整的基因组外，还有很多预先合成的mRNA和蛋白质，所以体积就大；而圆形的表面则便于与精细胞结合。细胞最为典型的特点是在一个

5、极小的体积中形成极为复杂而又高度组织化的结构。典型的原核细胞的直径平均大小在1～10μm之间，而真核细胞的直径平均为3～30μm，一般为10～20μm。有两种计量细胞大小的单位，微米(μm)和纳米(nm)。1μm等于10-6m，1nm等于10-9m。使用电子显微镜后又提出埃(angstrom，)为超显微结构的计量单位，1埃()等于0.1nm，但并不常用。1可粗略地看成是一个氢原子的直径。绝大多数细胞是不能用肉眼观察的，需要用显微镜。更细微的细胞结构则需要用电子显微镜(图1-28)。深圳平冈中学生物竞赛辅导教材之电子稿图1-28细胞的形态与大小(引自Solomonetal.2

6、002)细胞本身的大小并非是随意改变的，细胞体积要维持相对恒定。哺乳动物细胞的体积大小受几个因素的限制，其中一个主要限制因素是体积与表面积的关系。假定一个边长为30μm的正方体的细胞，若将该立方体细胞分成为27个边长为10μm的正方体的小细胞，计算表面积。计算结果表明，细胞的总体积没有变化，但是细胞分小后，面积由原来5400μm2扩大到16200μm2，是原来的3倍。这样，每个小细胞的表面积与体积的比要比大细胞的比值大得多(表1-3，图1-29)。表1-3细胞表面积与体积的关系  大细胞小细胞表面积表面积＝长×宽×面数×数量30×30×6×1＝5400μm210×10×6×

7、1＝600μm2体积体积＝长×宽×高×数量30×30×30×1＝27000μm310×10×10×1＝1000μm3表面积/体积比表面积/体积0.2(5400/27000)0.6(600/1000)图1-29细胞表面积与体积的比(引自Campbelletal.，1996)深圳平冈中学生物竞赛辅导教材之电子稿（三）细胞的基本共性不同类型的细胞在结构上和功能上具有极大的相似性。所有细胞都具有选择透性的膜结构。细胞都具有一层界膜，将细胞内的环境与外环境隔开。为了能够调节物质进出细胞，并使细胞有最适合的内部环境，膜结构有两