細(xì)胞（cell）是能獨立繁殖的、有膜包圍的生物體的基本結(jié)構(gòu)與功能單位。細(xì)胞的體積通常很小，形態(tài)多樣，典型的細(xì)胞由細(xì)胞核（或擬核）、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜構(gòu)成的，也因此被分為真核生物和原核生物。原核細(xì)胞通常是獨立的，而真核細(xì)胞經(jīng)常存在于多細(xì)胞生物中。
細(xì)胞一詞由英國物理學(xué)家羅伯特·胡克（Robert Hooke）于1665年提出，真正的細(xì)胞由荷蘭微生物學(xué)家安東尼·列文虎克（Antonie Philip van Leeuwenhoek）于1674年發(fā)現(xiàn)。
細(xì)胞通過分裂增殖，存在細(xì)胞周期，以此實現(xiàn)一些生理功能，廣泛應(yīng)用于各個學(xué)科領(lǐng)域。細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)形成組織，組織形成器官來實現(xiàn)一定功能，由此可知，細(xì)胞是人體功能和行為的基礎(chǔ)，細(xì)胞的正常與否直接影響機(jī)體的生命活動。
簡史
細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)
1665年，英國物理學(xué)家羅伯特·胡克（Robert Hooke）自制了世界上第一臺顯微鏡，并用其發(fā)現(xiàn)了木栓結(jié)構(gòu)是由許多微小孔洞組成的。他將這些小孔洞稱為cells（小室），后來被證明只是植物死細(xì)胞的纖維質(zhì)細(xì)胞壁。
1674年，荷蘭微生物學(xué)家安東尼·菲利普·范·列文虎克（Antonie Philip van Leeuwenhoek）在牙垢中發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌。他準(zhǔn)確測量到紅細(xì)胞的直徑為7.2μm，細(xì)菌的直徑為3μm，一般認(rèn)為安東尼·列文虎克是細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)者。
細(xì)胞學(xué)說的形成
1831年，蘇格蘭植物學(xué)家布朗（Robert Brown）發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞都有細(xì)胞核。
1838年，德國植物學(xué)家施萊登（Matthias Jakob Schleiden）發(fā)表了《植物發(fā)生論》，提出了所有植物體都是由細(xì)胞及其產(chǎn)物組成的觀點。
1839年德國動物學(xué)家施旺（Theodor Schwann）發(fā)表了《關(guān)于動植物結(jié)構(gòu)和生長一致性的纖維研究》，提出了所有動物體都是由細(xì)胞組成的觀點。
以上兩篇論文中的觀點后被作為細(xì)胞學(xué)說的基礎(chǔ)。
19世紀(jì)40年代，布勞恩（Braun A）提出了“細(xì)胞是生命的基本單位”的觀點，補充了細(xì)胞學(xué)說。
1855年，德國病理學(xué)家菲爾紹（Rudoplh Ludwig Karl Virchow）提出了一切細(xì)胞只能來自原來的細(xì)胞的觀點；三年后，1858年，菲爾紹提出細(xì)胞來源于細(xì)胞的觀點，完善了細(xì)胞學(xué)說。
1861年，德國細(xì)胞學(xué)家舒爾策 (Max Schultze)把細(xì)胞描述為“賦有生命特征的一團(tuán)原生質(zhì)，其中有一個核”，首次提出了原生質(zhì)的概念。
最終細(xì)胞學(xué)說的內(nèi)容為：
細(xì)胞學(xué)說闡明了動植物及各生物界的同一樣，確定了細(xì)胞是生命體的結(jié)構(gòu)和生命活動單位，為細(xì)胞學(xué)研究奠定基礎(chǔ)，將生物學(xué)研究推進(jìn)到微觀水平，對生物學(xué)研究做出了巨大貢獻(xiàn)。
細(xì)胞分裂的研究
1841年，波蘭生物學(xué)家羅伯特·里麥克（Robert Remark）首次觀察到細(xì)胞分裂。
1848年，德國生物學(xué)家霍夫邁斯特（Wilhelm Hofmeister）證實了植物細(xì)胞分裂過程中存在染色體，并觀察到有絲分裂過程。
1876年，德國生物學(xué)家赫特維希（Hertwig O）首次在海膽中發(fā)現(xiàn)了減數(shù)分裂。
1877年，德國生物學(xué)家費萊明（Flemming W）提出了染色體“縱向分裂”模式，基本確定了細(xì)胞分裂的基本模式。
1882年，德國生物學(xué)家費萊明（Flemming W）首次提出有絲分裂（mitosis）一詞表示整個細(xì)胞分裂的過程。
1883年，比利時動物學(xué)家范·貝內(nèi)登（van Beneden E）首次在染色體水平上觀察到蛔蟲卵的減數(shù)分裂。
1890年，德國生物學(xué)家奧古斯特·魏斯曼（August Weismann）發(fā)現(xiàn)了遺傳物質(zhì)恒定的規(guī)則：二倍體細(xì)胞需要經(jīng)過兩輪細(xì)胞分裂成四個單倍體細(xì)胞，才可以使親代與子代個體的染色體恒定。
1911年，美國遺傳學(xué)家托馬斯·摩爾根（Thomas Hunt Morgan）首次發(fā)現(xiàn)在果蠅的減數(shù)分裂中存在染色體交換，為減數(shù)分裂中的遺傳學(xué)提供了重要證據(jù)。
細(xì)胞的組成
物理組成（結(jié)構(gòu)）
細(xì)胞由質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)和原生質(zhì)體構(gòu)成。
質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)
質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)、成分、功能因細(xì)胞類型而異，包括范圍廣泛，如血型抗原，基膜，魚類和兩棲動物的卵膜，哺乳動物卵的透明帶，動物軟骨細(xì)胞間基質(zhì)、腸上皮細(xì)胞表面的粘蛋白、植物和原核生物細(xì)胞壁、細(xì)菌莢膜、纖毛與鞭毛等。
質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)主要分成三類：細(xì)胞外被、表面粘著物質(zhì)、外在結(jié)構(gòu)。
也可按照細(xì)胞內(nèi)含有的物質(zhì)，分為后成質(zhì)（細(xì)胞質(zhì)衍生物）、導(dǎo)質(zhì)（特化的原生質(zhì)）、副質(zhì)（新陳代謝產(chǎn)物，存在于細(xì)胞質(zhì)或液泡中）。
原生質(zhì)（體）
原生質(zhì)體由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)（存在細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）、細(xì)胞核（或擬核）組成。
細(xì)胞膜
生物膜是各種細(xì)胞、細(xì)胞器的膜的統(tǒng)稱，細(xì)胞表面的生物膜被稱為細(xì)胞膜，又稱為質(zhì)膜，厚度5-10mm，由脂類、蛋白質(zhì)、糖類三種物質(zhì)組成。
細(xì)胞質(zhì)
細(xì)胞器（organelle）是真核生物具有的存在一定結(jié)構(gòu)和執(zhí)行特定功能的超微結(jié)構(gòu)，是維持細(xì)胞正常工作和運轉(zhuǎn)的重要保證。細(xì)胞器可分為雙層膜內(nèi)共生體細(xì)胞器（葉綠體、線粒體等）、單層膜細(xì)胞器（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、溶酶體、過氧化物酶體等）、無膜細(xì)胞器（核糖體、中心體等）。其中葉綠體和液泡只存在于植物細(xì)胞中，中心體只存在于低等植物細(xì)胞和動物細(xì)胞。
細(xì)胞核
細(xì)胞核是真核細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控中心，主要包括核被膜、核基質(zhì)、染色質(zhì)、核仁四個部分。除少數(shù)細(xì)胞外（哺乳動物的成熟紅細(xì)胞、血小板、表皮角質(zhì)細(xì)胞等），絕大部分細(xì)胞都含有細(xì)胞核。細(xì)胞核的化學(xué)成分包括核酸（脫氧核糖核酸和核糖核酸）、蛋白質(zhì)（堿性蛋白質(zhì)（如組蛋白）、酸性蛋白質(zhì)、一些酶類）、脂類、多糖、無機(jī)鹽、水等，核酸通常和蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白存在。
失去細(xì)胞核的細(xì)胞將由于無法執(zhí)行正常生理功能而很快死亡。
細(xì)胞核中的物質(zhì)集中在一定區(qū)域形成一個特定的環(huán)境，遺傳物質(zhì)（核酸）儲存在其中，還會進(jìn)行遺傳物質(zhì)的復(fù)制與傳遞、核糖體大小亞基組裝。遺傳信息指導(dǎo)著細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成，從而調(diào)控細(xì)胞增殖、生長、分化、衰老和死亡，起到指導(dǎo)控制細(xì)胞生命活動的作用。
化學(xué)組成
參與細(xì)胞組成的元素均存在于元素周期表，共有30余種，這些元素相互組合，使細(xì)胞可以自我復(fù)制、執(zhí)行功能。
細(xì)胞內(nèi)存在的元素及作用：
細(xì)胞的分類
細(xì)胞可根據(jù)有無明顯核結(jié)構(gòu)分為原核生物（prokaryotic cell）和真核生物（eukaryotic cell）兩大類。
原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別為：
原核細(xì)胞
原核細(xì)胞無明顯核結(jié)構(gòu)，進(jìn)化地位原始，結(jié)構(gòu)簡單，種類較少，沒有核質(zhì)分化，細(xì)菌、藍(lán)藻等就屬于原核細(xì)胞。
原核細(xì)胞有一層細(xì)胞壁（cytoderm），其主要成分為胞壁質(zhì)（murein），與真核細(xì)胞的細(xì)胞壁成分不同。少數(shù)原核細(xì)胞壁還含有其他多糖和脂類，或壁外分泌黏質(zhì)物（如藍(lán)藻）。
有些原核生物可以依靠鞭毛運動，這些鞭毛也比真核生物的鞭毛結(jié)構(gòu)簡單。有些細(xì)菌壁上有傘毛（絲狀突起），和鞭毛一樣，是細(xì)胞表面的附著物。
原核細(xì)胞內(nèi)部含有脫氧核糖核酸的區(qū)域稱為擬核，因為其沒有膜包圍，僅有一條DNA。
原核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中有核糖體、磷酸顆粒、蛋白粒、脂肪滴等物質(zhì)，不包含多數(shù)常見的功能性細(xì)胞器。
真核細(xì)胞
真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基本相似，但動植物細(xì)胞有所不同。其內(nèi)部分為兩部分，細(xì)胞核（nucleus）和細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）。
細(xì)胞核由核膜包裹，與細(xì)胞質(zhì)分離，含有染色體和核仁。
細(xì)胞質(zhì)一般包括：
特例：哺乳動物的紅細(xì)胞，成熟后沒有細(xì)胞核和線粒體。
動物細(xì)胞
質(zhì)膜包著動物細(xì)胞的表面，并與內(nèi)部的膜系統(tǒng)相連，控制著細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運輸。
兩個相鄰細(xì)胞之間的質(zhì)膜也有所不同，使兩個相鄰細(xì)胞緊密接合在一起方便通訊的叫聯(lián)結(jié)，兩個細(xì)胞的質(zhì)膜各自向內(nèi)突出絲狀物將兩細(xì)胞“焊接”在一起的叫橋粒。
植物細(xì)胞
植物細(xì)胞外有細(xì)胞壁，基本化學(xué)成分是多糖類物質(zhì)，細(xì)胞之間有中膠層（mesoglea）或稱胞間層（intracellular layer）把兩個相鄰細(xì)胞的細(xì)胞壁連接在一起，壁上有胞間連絲（piasmodesma）方便細(xì)胞交換信息。
特有質(zhì)體（如葉綠體）這一細(xì)胞器，并且擁有明顯的大液泡和中央液泡。
細(xì)胞骨架
細(xì)胞骨架（cytoskeleton）是真核生物中與保持細(xì)胞形態(tài)、運動相關(guān)的蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)。
狹義的細(xì)胞骨架包括微管、微絲、中間絲；廣義的細(xì)胞骨架還包括核骨架、核纖層、細(xì)胞外基質(zhì)，最終形成貫穿于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞外的一體化網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
細(xì)胞骨架可以維持細(xì)胞形態(tài)、保持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性、參與許多重要的生命活動。如細(xì)胞分裂中牽引染色體、細(xì)胞運動中組成動力系統(tǒng)等，在植物細(xì)胞中，細(xì)胞骨架還參與指導(dǎo)細(xì)胞壁的合成。
細(xì)胞骨架的異常也會引起多種疾病，如腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、遺傳病等。
細(xì)胞的共性
雖然構(gòu)成生物體的細(xì)胞種類多、形態(tài)各異，但卻有著基本的共同點。
具有細(xì)胞膜
細(xì)胞膜能夠使細(xì)胞與周圍的環(huán)境隔絕，包圍細(xì)胞內(nèi)容物，形成相對穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境；細(xì)胞膜是磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行物質(zhì)交換和信號傳遞。
具有DNA-RNA遺傳體系
絕大多數(shù)細(xì)胞都具有兩種核酸：DNA和RNA，他們作為遺傳物質(zhì)的載體，對遺傳信息進(jìn)行儲存與傳遞。
具有核糖體
核糖體（ribosome）是一切細(xì)胞不可或缺的一種結(jié)構(gòu)，作為蛋白質(zhì)合成機(jī)器，核糖體在翻譯多肽鏈的時候和mRNA形成多具核糖體。
以生物催化劑催化代謝反應(yīng)
生物催化劑有兩類：酶（具有高效催化作用的蛋白質(zhì)）、核酶（具有催化活性的RNA），兩種生物催化劑均應(yīng)用于催化細(xì)胞生命活動中的各類代謝反應(yīng)。
ATP作為能量流通形式
ATP是細(xì)胞能量的轉(zhuǎn)換分子，也被稱為細(xì)胞的“能量貨幣”。生物氧化過程中釋放的能量主要以化學(xué)能的形式儲存在ATP中，當(dāng)細(xì)胞需要能量時，ATP直接供能。
以二分裂方式增殖
二分裂指一分為二的方式進(jìn)行的分裂，遺傳物質(zhì)復(fù)制并平均分配給兩個子細(xì)胞，保證生命的繁衍。
細(xì)胞的形態(tài)與分類
細(xì)胞之“最”
形態(tài)
形狀
細(xì)胞因結(jié)構(gòu)、功能、所處環(huán)境不同，具有多種形狀。
單細(xì)胞動物通常獨立生活、互不相干，因此形態(tài)相對固定，有呈棒狀的（桿菌）、球狀（球菌）、彎曲樣的（弧菌）等，也有如草履蟲一樣呈鞋底狀，如眼蟲呈梭狀。
多細(xì)胞生物往往是高等生物，細(xì)胞的形態(tài)受本身分化以及所執(zhí)行的生理功能影響。如具有收縮功能的肌細(xì)胞呈長梭形，神經(jīng)細(xì)胞有很長的細(xì)胞突起（有的可超過1m）是為了實現(xiàn)神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)。
大小
不同細(xì)胞的大小（體積）也有很大差別。
一般來說原核生物細(xì)胞直徑處于1-10μm，真核生物細(xì)胞直徑在10-100μm，因此原核生物小于真核生物；同時，高等動物細(xì)胞小于植物細(xì)胞。
細(xì)胞大小的差異由細(xì)胞的來源組織、細(xì)胞代謝活動、細(xì)胞功能、外界條件共同決定，但不管差異有多大，細(xì)胞的大小通常處于一個恒定的范圍，尤其是同一組織或同一器官。即便是差異最大的神經(jīng)細(xì)胞也只相差兩倍作用，因此器官的大小主要取決于細(xì)胞的數(shù)量。
分類
形態(tài)與功能
根據(jù)細(xì)胞的形態(tài)與功能分類，人體內(nèi)大約有200多種細(xì)胞。
發(fā)育與分化程度
根據(jù)細(xì)胞的發(fā)育與分化程度（成熟程度）可細(xì)分為600多種。如造血干細(xì)胞發(fā)育分化到成熟紅細(xì)胞的過程中，至少存在7種不同發(fā)育階段的細(xì)胞。
數(shù)量
由單個細(xì)胞構(gòu)成的生命體是單細(xì)胞動物，由多個細(xì)胞組成的生命體稱為多細(xì)胞生物。人和鯨目、大象等生物的體細(xì)胞大小相似，約為10μm，但體型大為不同，是因為生物體的大小由細(xì)胞數(shù)目決定。
細(xì)胞增殖
細(xì)胞分裂
細(xì)胞通過細(xì)胞分裂（cell division）增殖，將親代個體的染色體平均分配到子代個體中，實現(xiàn)遺傳信息的穩(wěn)定傳遞。根據(jù)細(xì)胞分裂過程中細(xì)胞核的變化，可分為有絲分裂和無絲分裂，有絲分裂又可分為體細(xì)胞有絲分裂和配子減數(shù)分裂。
有絲分裂
有絲分裂（mitosis）是細(xì)胞分裂的一種，是一個體細(xì)胞生成子代細(xì)胞的過程，分為間期和分裂期。
間期（interphase）是兩次細(xì)胞分裂之間的一段時間，分為DNA合成期（S期）、DNA合成前期（G1期）、DNA合成后期（G2期）。染色體/脫氧核糖核酸復(fù)制主要發(fā)生在間期的S期。
分裂期包含了核分裂與質(zhì)分裂，每條染色體復(fù)制的DNA分子被平均分配到兩個子細(xì)胞中，胞質(zhì)也一分為二。
減數(shù)分裂
減數(shù)分裂（meiosis）發(fā)生在生殖期的生殖母細(xì)胞中，通常發(fā)生于動物的睪丸和卵巢性腺中，或植物的花藥和胚珠中。減數(shù)分裂過程中染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，染色體數(shù)目減半。存在一個特殊的情況：卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂可進(jìn)行不均等分裂，產(chǎn)生第一極體和第二極體，最終形成一個成熟的卵母細(xì)胞。
類型
無絲分裂
與有絲分裂的區(qū)別
區(qū)別一：無絲分裂時核膜、核仁不消失，沒有染色體和紡錘絲的出現(xiàn)。
當(dāng)細(xì)胞核的內(nèi)容物質(zhì)復(fù)制完畢、細(xì)胞體積增大一倍時，分裂期啟動，將遺傳物質(zhì)分配到子代細(xì)胞中。
區(qū)別二：無絲分裂無法保證親代細(xì)胞與子代細(xì)胞的遺傳物質(zhì)穩(wěn)定性。
無絲分裂中親代細(xì)胞的遺傳物質(zhì)不一定能平均分配到子細(xì)胞中，因此無法像有絲分裂一樣保證遺傳信息的平均分配。
優(yōu)勢
細(xì)胞周期
概述
細(xì)胞周期（cell cycle）描述的是一個連續(xù)分裂的細(xì)胞，從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂結(jié)束所經(jīng)歷的整個過程。細(xì)胞周期分為四個階段：G1期、S期、G2期、分裂期，在不同生物或生命體的不同發(fā)育時期過程有所不同，但基本特征一致。
在一個細(xì)胞周期中，細(xì)胞需要完成的任務(wù)主要是復(fù)制脫氧核糖核酸遺傳物質(zhì)（間期），并將其平分給子細(xì)胞，從而產(chǎn)生兩個完全相同的子細(xì)胞（M期）。
細(xì)胞周期存在調(diào)控機(jī)制：真核細(xì)胞內(nèi)，能夠使細(xì)胞周期依次進(jìn)行的調(diào)控機(jī)制，被稱為細(xì)胞周期調(diào)控（cell cycle regulation）。實現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)關(guān)鍵蛋白有周期蛋白依賴性激酶（Cdk）和周期蛋白（cyclin）。
過程
根據(jù)在光學(xué)顯微鏡下觀察到的細(xì)胞形態(tài)，將細(xì)胞周期劃分為兩個主要區(qū)間：間期和M期。
在體外培養(yǎng)增殖的典型人類細(xì)胞中，細(xì)胞周期約為24小時，而間期占據(jù)了其中的23小時，主要完成了脫氧核糖核酸的復(fù)制。
M期是細(xì)胞的有絲分裂期（metosis），細(xì)胞在M期中將復(fù)制的染色體分配到兩個子細(xì)胞核，完成胞質(zhì)分裂，使原來完整的細(xì)胞分裂成兩個子細(xì)胞，經(jīng)歷著明顯的形態(tài)學(xué)變化。細(xì)胞膜也發(fā)生著明顯變化，細(xì)胞變成圓球形。
學(xué)術(shù)領(lǐng)域
細(xì)胞學(xué)
細(xì)胞學(xué)（cytology）是一門研究細(xì)胞生命現(xiàn)象的科學(xué)。主要研究內(nèi)容有：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、成分、功能、生長、分裂、分化、進(jìn)化、遺傳、變異、衰老、死亡等。
細(xì)胞生物學(xué)
細(xì)胞生物學(xué)（cell biology）是從各級水平上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及其生命活動與機(jī)體機(jī)能的聯(lián)系的一門科學(xué)，是以細(xì)胞學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展來的。
細(xì)胞生物學(xué)主要研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞的生命活動、細(xì)胞的社會性、干細(xì)胞及相關(guān)應(yīng)用研究。
分子細(xì)胞生物學(xué)
分子細(xì)胞生物學(xué)（molecular cell biology）是在細(xì)胞生物學(xué)的基礎(chǔ)上更側(cè)重于生物化學(xué)、遺傳學(xué)的研究，從分子水平上研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能。
細(xì)胞組學(xué)
細(xì)胞組學(xué)（cytomics）是在細(xì)胞水平上，運用分子技術(shù)、顯微技術(shù)、生物信息學(xué)技術(shù)研究細(xì)胞組的分子結(jié)構(gòu)與功能的一門科學(xué)。該學(xué)科通常與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、基因藥物組學(xué)等學(xué)科進(jìn)行結(jié)合，可進(jìn)一步揭示各種分子、細(xì)胞疾病包括腫瘤的發(fā)生細(xì)胞分子機(jī)制。
參考資料 >