细胞基本组成及功能：形态与功能紧密相关

人类在很长的时期内，都是依靠肉眼来观察世界上形形色色的事物。但是，人眼能够看到的物体，极限只有0.1 mm。1665年，英国物理学家罗伯特·虎克（Robert Hooke）用自制的显微镜观察到“细胞”以后，许多学者看到过不同的细胞，并发现了不同的细胞器，这样，细胞的基本结构和形态逐渐为人所知。

1.细胞的大小和形态

不同来源或者不同发育阶段，细胞的大小和形状有很大的差别。大多数细胞的直径为10～100μm，有的甚至只有0.1μm，可借助于显微镜观察到。而一些卵细胞，如鸡和鸵鸟卵细胞直径分别为2～3 cm和5 cm，肉眼直接能看到。同样，细胞的形状有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。由于细胞内在结构和自身表面张力及外部机械压力的不同，各种细胞总是保持自己的一定形态。细胞的形态和它行使的功能之间有着密切的联系。例如，神经细胞的主要功能是接受刺激并传导刺激信号，一般每个神经细胞都有一条长而分支少的轴突，几条短而呈树状分支的树突。轴突和树突通过伸展可延伸至几米长，起到接收信号，产生兴奋，并能沿神经纤维传导兴奋的作用。植物输导组织的导管和筛管细胞是管状的，利于水分和营养的运输。

2.细胞的分子组成

细胞主要由四大类分子所组成，即蛋白质、核酸、脂类和糖类，这些分子约占细胞干重的90%以上。所有有机生物分子最初都来源于环境中简单的小分子，如CO2、H2O和N2。这些小分子物质在生物体内通过一系列代谢过程构成了生物分子的基本结构单位，之后，再通过共价键彼此连接成细胞内的生物大分子。例如，氨基酸是蛋白质的结构单位；核苷酸是核酸的结构单位；脂肪酸是绝大多数脂类的结构单位等。不同种类的生物大分子彼此结合成超分子集合体，如核糖体，不同的超分子集合体进一步组装于细胞器——细胞核、线粒体及叶绿体等中，进而形成细胞。

蛋白质是一类极为重要的生物大分子，在生命活动中起非常重要的作用。蛋白质不仅是细胞的主要结构成分，一个细胞中约含有104种蛋白质，分子的数量达1011个，而且更重要的是细胞所有代谢活动专有的生物催化剂——酶，本身就是蛋白质，生物体的生长发育、衰老死亡均与这类蛋白质有直接关系。

核酸是生物遗传信息的载体分子，是由核苷酸单体聚合而成的生物大分子。所有细胞都有两种核酸，即DNA与RNA，而非细胞形态生命体病毒只有一种核酸，即RNA或DNA。越来越多的证据说明在生命起源过程中，RNA起了主导的作用。双链DNA对遗传信息的永久储存与精密复制可能更具稳定性，双链结构增强了修复能力。核糖体存在于一切细胞内，是任何细胞（除个别非常特化的细胞）不可缺少的基本结构，它们在翻译多肽链时，与mRNA形成多聚核糖体。(www.xing528.com)

脂类包括中性脂肪、类固醇、磷脂、糖脂、类胡萝卜素等，难溶于水，而易溶于非极性有机溶剂，氧化时可比糖或蛋白质释放出高2倍的能量。磷脂是构成生物膜的基本成分，对细胞的结构和代谢至关重要。糖脂也是构成细胞膜的成分，与细胞的识别和表面抗原性有关。

细胞中的糖类既有单糖，也有多糖，单糖中最主要的五碳糖为核糖，六碳糖为葡萄糖，它们不仅起能量作用，而且是构成多糖的主要单体。细胞中的多糖基本上可分为两类：一类是营养储备多糖，如淀粉、糖原；另一类是结构多糖，在真核细胞中主要有纤维素和几丁质。细胞中无机盐的含量很少，约占细胞总重的1%。迄今为止，在生物中发现的元素有60多种，其中有25种是生物生命活动所必需的，而6种元素对生命起着特别重要的作用，包括C、H、O、N、P、S，大部分有机物是由这6种元素构成的。

水在细胞中不仅含量最大，而且在调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构等方面起着关键的作用。可以说水是生命的摇篮，没有水就没有生命。水在细胞中以两种形式存在：一种是游离水，约占95%；另一种是结合水，通过氢键或其他键同蛋白质结合，占4%～5%。随着细胞的生长和衰老，细胞的含水量逐渐下降，但是活细胞的含水量不会低于75%。

3.细胞的结构

细胞的结构复杂而精巧，各种结构组分配合协调，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。细胞的基本结构包括细胞核、细胞质、细胞膜及细胞壁，不同的细胞，各有其特点。按照细胞核的结构分为原核细胞和真核细胞两大类：①原核细胞，没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核，如细菌。DNA为裸露的环状分子，通常没有结合蛋白，环的直径约为2.5 nm，周长几十纳米。大多数原核生物没有恒定的内膜系统，核糖体为70 S型，原核细胞构成的生物称为原核生物，均为单细胞生物。②真核细胞，含有真核（被核膜包围的核），其染色体数在一个以上，能进行有丝分裂，还能进行原生质流动和变形运动，如动植物细胞。在真核细胞的核中，DNA与组蛋白等蛋白质共同组成染色体结构，在核内可看到核仁。细胞质内膜系统很发达，存在着内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等细胞器，分别行使特异的功能。由真核细胞构成的生物称为真核生物，其细胞核在细胞的代谢、生长和分化中起着重要作用。同时，由于遗传物质主要存在于核中，因此是细胞的控制中心。细胞核主要由核膜、核质、染色体和核仁等部分组成。与细胞核相关的细胞工程技术有核移植、体细胞克隆等。

在细胞结构和细胞器中，具有双层膜的如线粒体、叶绿体，具有单层膜的如内质网、高尔基体、溶酶体、液泡，它们共同构成细胞的生物膜系统，在细胞生命活动中起着极其重要的作用。首先，细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量转换和信息传递的过程中也起着重要的作用；其次，细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进行，细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。同时细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。