細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu),、功能單位，人體也一樣,，也是由細(xì)胞構(gòu)成的,。在細(xì)說細(xì)胞之前，我們先來欣賞一組人體美輪美奐的細(xì)胞圖片吧,。

紅細(xì)胞

神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）

脂肪細(xì)胞（好肥?。?/p>

巨噬細(xì)胞（正在吞噬細(xì)菌）

精子細(xì)胞

骨骼肌細(xì)胞（骨骼肌纖維）

      在人類深入探索細(xì)胞世界的過程中，許多科學(xué)家為開拓和發(fā)展細(xì)胞生物學(xué)而不懈努力,，付出了艱辛的勞動,，在細(xì)胞生物學(xué)史上留下了光輝的篇章。

    1.細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說的確立

    人類在很長時期內(nèi),，主要是依靠肉眼來觀察世界上形形色色的事物,。從15世紀(jì)起，特別是16世紀(jì)以后,，光學(xué)有了長足進(jìn)展,，有關(guān)光的知識日漸豐富起來。據(jù)說,，在1485年,，意大利著名畫家達(dá)·芬奇就曾強(qiáng)調(diào)過使用透鏡研究微小物體的重要性。

                                                              達(dá)·芬奇（1452-1519）

     從16世紀(jì)末到17世紀(jì)初,，深受當(dāng)時盛行的玻璃研磨技術(shù)和精細(xì)加工技術(shù)的影響,，顯微鏡和望遠(yuǎn)望幾乎同時被發(fā)明,。顯微鏡最早的發(fā)明者是誰至今難以定論，一般認(rèn)為是荷蘭的磨鏡工詹森,。一次偶然的機(jī)會,，詹森把兩片鏡片裝在一個筒子里，組裝成一臺最原始的顯微鏡,。

詹森顯微鏡

    詹森雖然是發(fā)明顯微鏡的第一人,，但并沒有發(fā)現(xiàn)顯微鏡的真正價值。顯微鏡的問世,，掀起了觀察和研究微小物體的熱潮,，人們把那些熱衷于使用一顯微鏡進(jìn)行研究的學(xué)者統(tǒng)稱為“顯微鏡學(xué)派”。享有“英國的雙眼和雙手”之譽(yù)的胡克便是其中的杰出代表,。

    胡克從小勤奮好學(xué),，制作出來的小玩意總有讓人意想不到的新意。這位天才的實驗大師把自己的才華巧妙運用到力學(xué),、光學(xué),、天文學(xué)和生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，他所設(shè)計和發(fā)明的科學(xué)儀器在當(dāng)時是無與倫比的,。他曾把兩片凹透鏡組合起來看雞毛，發(fā)現(xiàn)羽干像樹枝那么粗大,，絨毛也成了一根根粗壯的線,。這個現(xiàn)象引發(fā)了他的興趣，他反復(fù)調(diào)節(jié)兩個鏡片之間的距離,，終于找到了鏡片間的距離與放大倍數(shù)之間的關(guān)系,。

胡克顯微鏡

    1665年，負(fù)責(zé)英國皇家學(xué)會光學(xué)儀器修理工作的胡克,，在自制的一臺能放大40-140倍的復(fù)合顯微鏡旁,，用削筆刀從一小塊清潔的軟木上切下了一片光滑的薄片，并放在顯微鏡下進(jìn)行觀察,，他似乎看到了一片小小的空洞,，但并不太清楚。之后,，他更加細(xì)心地再切下極薄的一片,，放在一片黑色載物板上（因為軟木是白色的），于是清楚地看到這種軟木薄片原來是由排列整齊的蜂窩狀小室組成的,。

顯微鏡下的軟木

    胡克便把這些小室稱為細(xì)胞——cell,，cell的原意是“空室”。他在《顯微譜志》中介紹發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的過程時說：“從軟木那樣輕和容易變形來判斷……如果我再細(xì)心一些,，我想我可以用顯微鏡把它看清楚,?！靡簧疃鹊耐圭R投光其上，我能非常清楚地看到它全部是多孔的,，很像一只蜂巢,。其實，胡克當(dāng)時所看到的“細(xì)胞”,，實際上不是活的細(xì)胞,，而是軟木組織中一些細(xì)胞留下的空腔。盡管如此,，人們?nèi)匀徽J(rèn)為胡克是世界上第一個發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的人,。胡克的發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們探索生物結(jié)構(gòu)奧秘的興趣與熱情，許多人紛紛借助顯微鏡對各種材料進(jìn)行觀察,，提供了不少有關(guān)細(xì)胞方面的知識,。

    完成細(xì)胞學(xué)說確立工作的是兩位德國生物學(xué)家施萊登和施萬。

    施萊登生于德國漢堡,，是一位著名醫(yī)生的兒子,。他早年在海德堡大學(xué)學(xué)習(xí)法律，畢業(yè)后回家鄉(xiāng)從事律師工作,。

施萊登（1804－1881）

    1931年,，施萊登不惜放棄律師職業(yè)，前往格丁根大學(xué)攻讀醫(yī)學(xué),，以后又到柏林大學(xué)學(xué)習(xí)植物學(xué),。施萊登是一位性情古怪但很有才干和創(chuàng)造力的科學(xué)家，他才思敏捷,，善于透過現(xiàn)象抓住問題的本質(zhì),，這使他在科學(xué)上獲得了很大成就。但他為人傲慢,，易于激動,，看問題主觀，這也使他在工作中出現(xiàn)了不少錯誤,。憑借對科學(xué)的敏感性,，從布朗發(fā)現(xiàn)的而未被人們重視的細(xì)胞核入手，他發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核與細(xì)胞發(fā)育有密切關(guān)系,，從而進(jìn)一步探討了細(xì)胞的產(chǎn)生和形成問題,。根據(jù)觀察和研究，施萊登于1838年發(fā)表了《論植物發(fā)生》一文,，闡述了對植物體結(jié)構(gòu)及從細(xì)胞到個體的生長發(fā)育規(guī)律的一系列觀點,。他認(rèn)為：所有的植物，不論其復(fù)雜程度如何，都是由各種不同的細(xì)胞組成的,。這些細(xì)胞又是以相同的方式產(chǎn)生的,。因此，細(xì)胞是一切植物結(jié)構(gòu)的基本生命單位,，一切植物都是以細(xì)胞為實體發(fā)育而成的,。

    施萊登的好朋友施萬生于德國諾伊斯，早年在維爾茨堡和柏林學(xué)醫(yī),，1834年畢業(yè)后,，成為柏林解剖學(xué)研究所著名生理學(xué)家米勒（Mnller）的助手。在米勒的鼓勵下,，他在組織學(xué),、生理學(xué)、微生物學(xué)等方面,，都作出了重要貢獻(xiàn),。施萬是一位虔誠的天主教徒，性情溫和,，善于思考,，為人謹(jǐn)慎、保守,。他的性格在許多方面與施萊登恰好形成鮮明的對照,。然而，他們之間一直保持著深厚的友誼,。

    施萬研究動物細(xì)胞,，其思路和方法與前人不同。他不是靜止地,、孤立地描述特征，而是把細(xì)胞和生物或胚胎的發(fā)育結(jié)合起來研究,。通過大量解剖觀察比較,，施萬發(fā)現(xiàn)：動植物體的基本部分，不管怎樣不同,，都有一個普遍的發(fā)育原則,，那就是細(xì)胞的形成。他不僅善于發(fā)現(xiàn)新東西,，而且善于總結(jié)歸納,。他用事實證明，一切動物的受精卵,，無論大小,，都是一個單細(xì)胞。施萬還發(fā)現(xiàn),，動物細(xì)胞在所有方面都與植物細(xì)胞相似,，細(xì)胞是所有生物構(gòu)造和發(fā)育的基礎(chǔ),。1839年，施萬發(fā)表了《關(guān)于動植物的結(jié)構(gòu)和生長的一致性的顯微研究》,。在這篇具有劃時代意義的著名論文中,，對前人、施萊登和他自己觀察到的有關(guān)動植物顯微構(gòu)造的資料進(jìn)行了系統(tǒng)的理論概括,。施萬認(rèn)為：植物的外部形態(tài)雖然是五花八門的,，“可是實際上處處都是由同一東西——細(xì)胞所構(gòu)成”；類型比植物更加多樣化的動物,，不過是由細(xì)胞構(gòu)成的,，而且是由和植物細(xì)胞完全類似的細(xì)胞構(gòu)成的，這些細(xì)胞在營養(yǎng)活動中,，某些方面表現(xiàn)出極端驚人的一致,。由此看來，“所有生物實際上是按同樣的規(guī)律形成和生長的,，因而這些過程應(yīng)該處處被同樣的力量所制約,。”這樣就推翻了分割動植物界的巨大屏障,，給動物和植物在發(fā)生,、發(fā)育方面架起了一座跨越鴻溝的橋梁。

    細(xì)胞學(xué)說是生物學(xué)上關(guān)于機(jī)體結(jié)構(gòu)的第一個學(xué)說,，也是從整個生物界著眼所提出的第一個結(jié)構(gòu)學(xué)說,。它的確立，是生物學(xué)研究史上一座光芒四射的里程碑,。它的確立標(biāo)志著一門新學(xué)科——細(xì)胞學(xué)的興起,，意味著人們對生物結(jié)構(gòu)的認(rèn)識已由器官層次進(jìn)入到細(xì)胞層次；同時也標(biāo)志著生物學(xué)研究方向和學(xué)術(shù)觀點上的轉(zhuǎn)折,。它對生物學(xué)進(jìn)一步發(fā)展有著深遠(yuǎn)的推動作用和指導(dǎo)意義,。細(xì)胞學(xué)說為我們展示了動植物體的基本構(gòu)成部分和生命活動的基本單位。動植物細(xì)胞盡管在外形和具體功能方面千差萬別,、千變?nèi)f化,，卻有著共同的基本構(gòu)造和基本特性，按照共同的規(guī)律發(fā)育,，有相似的生命過程,。細(xì)胞不是一成不變的，而是有自己的生長和發(fā)育過程,。這就糾正了動植物界是毫不相干的兩個生命界的錯誤看法,，用細(xì)胞本身的發(fā)生和發(fā)育過程，證實和揭示了動植物體結(jié)構(gòu)上存在著共同的起源、遵循著共同的規(guī)律,。從此,，動植物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性，不再是哲學(xué)的推論,，而是自然科學(xué)的事實,。

（2）細(xì)胞器的探索

    著名細(xì)胞生物學(xué)家布拉舍曾經(jīng)說過：“細(xì)胞好比一座分子‘工廠’，人們一定會覺得奇怪,，小小的細(xì)胞怎么可以和工廠相比?如從形體大小來看,，細(xì)胞與工廠是無法相比的，但是,，顯微鏡幫助我們打開了微觀世界的大門,，深入到細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，你就會發(fā)現(xiàn),，細(xì)胞之中確實也有‘車間’和‘機(jī)器’,，就像真正的工廠一樣。這座分子工廠中的‘車間’和‘機(jī)器’就是細(xì)胞器”,。

    通過電子顯微鏡看上去,，細(xì)胞質(zhì)中存在著形形色色的微小結(jié)構(gòu)。以一個典型的動物細(xì)胞為例,，就有線粒體,、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體,、溶酶體以及中心體等,，在植物細(xì)胞中尚有葉綠體等。這些結(jié)構(gòu)各具獨特的形態(tài),，執(zhí)行特定的功能,，好似生物體中的器官，所以稱它們?yōu)椤凹?xì)胞器”,。

細(xì)胞內(nèi)部充滿各種細(xì)胞器

    線粒體從外形上看有點像“花生殼”,，由內(nèi)外兩層膜包圍而成。外膜使它與周圍的細(xì)胞質(zhì)分開,，內(nèi)膜的某些部位向內(nèi)腔折疊，使其表面積大大增加,，為職能的充分行使擴(kuò)展了足夠的空間,。

線粒體

    早在1850年，德國生物學(xué)家寇利克就發(fā)現(xiàn)了它,，1898年才把這種線狀的顆粒結(jié)構(gòu)稱為“線粒體”,。1934年，本斯利從豚鼠肝細(xì)胞中分離出了線粒體，從此開創(chuàng)了細(xì)胞器的研究,。1948年,，完整的線粒體第一次通過差速離心的方法被純化。隨后研究表明,，細(xì)胞生命活動所需的能量,，大約95％來自線粒體，它就好像工廠的動力來源,，人們把它比喻為“細(xì)胞的動力站”,。

    更加奇妙的是，線粒體的能量轉(zhuǎn)換率極高,，可達(dá)44％左右,，而一般蒸汽機(jī)車的能量轉(zhuǎn)換率不過8％?？磥硎澜缟纤袡C(jī)器的能量轉(zhuǎn)換率與線粒體比較起來都是望塵莫及的,，難怪線粒體對生物學(xué)家和仿生學(xué)家有那么大的吸引力。

    在絕大多數(shù)的動植物細(xì)胞內(nèi),，還存在一種由膜結(jié)構(gòu)連接而成的網(wǎng)狀物,，稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。它與蛋白質(zhì),、脂質(zhì)和糖類的合成有關(guān),，也是蛋白質(zhì)等物質(zhì)的運輸通道，就像是合成有機(jī)物的“車間”,。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

    在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上附著有一種橢球形的小顆粒,，它們有的也游離在細(xì)胞質(zhì)中。1953年,，羅賓遜和布朗用電鏡觀察植物細(xì)胞時,，發(fā)現(xiàn)了這種小顆粒。2年后,，帕拉德在動物細(xì)胞中也看到了同樣的小顆粒,，并進(jìn)一步研究了這些小顆粒的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)功能。1958年,，羅伯茨根據(jù)化學(xué)成分將這些小顆粒命名為“核糖核蛋白體”,，簡稱核糖體，又稱“核蛋白體”,。核糖體是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的場所,，人們把它比喻為蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)”。

核糖體模式圖（又大小兩個亞基構(gòu)成,，故呈葫蘆狀）

核糖體模式圖（正在以mRNA為模版合成蛋白質(zhì)）

    普遍存在于動植物細(xì)胞中的高爾基體,，由平行排列的扁平囊泡和大小不等的小泡組成,。1898年，意大利科學(xué)家高爾基在研究銀鹽浸染的貓頭鷹神經(jīng)細(xì)胞時,，發(fā)現(xiàn)了它們,，并定名為“高爾基體”。一般認(rèn)為,，高爾基體與細(xì)胞分泌物的形成有關(guān),，它本身沒有合成蛋白質(zhì)的功能，但可以對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和轉(zhuǎn)運,，所以人們把它比喻成蛋白質(zhì)的“加工廠”,。

高爾基復(fù)合體

    動物和低等植物細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞分裂過程的中心體，通常位于細(xì)胞核附近,，由兩個互相垂直排列的中心粒及其周圍的物質(zhì)組成,。中心粒外形呈柱狀，細(xì)胞分裂時,，兩個中心粒分開,，四周發(fā)出與染色體移動有關(guān)的星狀射線。

中心體

中心體（在細(xì)胞兩端發(fā)出紡錘絲牽引染色體）

    再來看看細(xì)胞內(nèi)的“垃圾處理站”——溶酶體吧!它是一種具有囊狀結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器,，里面含有多種水解酶類,，能夠分解多種物質(zhì)。在電子顯微鏡出現(xiàn)之前,，人們曾把溶酶體跟線粒體或分泌顆?；鞛橐粓F(tuán)。直到1955年,，細(xì)胞生物學(xué)家諾維科夫在大鼠肝細(xì)胞中得到一些微粒,，運用超速離心方法并結(jié)合電鏡觀察，才被認(rèn)為是一種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞器,，1956年正式定名為“溶酶體”,。

溶酶體（細(xì)胞內(nèi)小泡狀結(jié)構(gòu)）

    在科學(xué)家們與細(xì)胞中的“小工廠”打交道的過程中，克勞德及其學(xué)生帕拉德和德迪韋作出了突出貢獻(xiàn),。他們不僅發(fā)現(xiàn)了多種細(xì)胞器,，而且深入研究了這些細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能及其與細(xì)胞病變和疾病的關(guān)系，開啟了現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)的一扇大門,，為全面深入研究細(xì)胞精細(xì)結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ),。為此，他們共同登上了1974年諾貝爾獎的領(lǐng)獎臺,。

3.細(xì)胞核的發(fā)現(xiàn)

    如果把大腦看成是人體的“司令部”,，那么細(xì)胞核就是細(xì)胞的“司令部”。細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)的主要所在地,，是細(xì)胞代謝,、生長、分化的控制室,。大量實驗表明,，凡是無核的真核細(xì)胞，如人體成熟的紅細(xì)胞,，既不能生長,，也不能分裂。人工去核的細(xì)胞,，一般也不能繼續(xù)存活,，比如，大家熟悉的變形蟲去除細(xì)胞核以后,，代謝減弱,，運動停止；而重新移入細(xì)胞核后,，又能夠恢復(fù)生命活力,。由此可見，細(xì)胞核在細(xì)胞生命活動中有著舉足輕重的作用,。

細(xì)胞核（中間紫色球狀結(jié)構(gòu)）

    19世紀(jì)初,，細(xì)胞學(xué)的一項重大成果就是細(xì)胞核的發(fā)現(xiàn)。1831年,，英國植物學(xué)家布朗在研究施肥對植物的影響時,，利用一臺放大倍數(shù)約300倍的顯微鏡，通過仔細(xì)觀察,，終于發(fā)現(xiàn)了植物細(xì)胞內(nèi)的一個小核,，稱為“細(xì)胞核”，并發(fā)現(xiàn)一個植物細(xì)胞只有一個細(xì)胞核,?？墒遣祭十?dāng)時并不理解細(xì)胞核的作用，因而也沒有進(jìn)一步研究細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能,。

    1838年,，德國植物學(xué)家施萊登認(rèn)為，細(xì)胞核能夠生成新細(xì)胞,，并稱這些細(xì)胞核為“細(xì)胞形成核”,。這個觀點引起了細(xì)胞學(xué)家邁恩的強(qiáng)烈反對，他認(rèn)為細(xì)胞是經(jīng)分裂而增殖,，并指出許多細(xì)胞并沒有細(xì)胞核,。1876年，赫特維希在研究海膽卵細(xì)胞受精作用時發(fā)現(xiàn),，精子的細(xì)胞核會進(jìn)入卵子的內(nèi)部,，并與卵子的細(xì)胞核融合,，第一次解釋了生物個體由單一有核細(xì)胞發(fā)育而成的可能性。

受精

    在顯微鏡下,，細(xì)胞核最常見的形狀是球形和卵形,，當(dāng)然也有其他的形狀，比如,，白細(xì)胞的細(xì)胞核呈分葉狀,。

白細(xì)胞（核可為分葉狀）

         精子就是濃縮的細(xì)胞核加一條長長的尾巴，再加上一條魚,，像不像“小蝌蚪找媽媽”的水墨畫,？

    盡管細(xì)胞核的形狀多種多樣，但它的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同,，即主要結(jié)構(gòu)是由核膜,、染色質(zhì)、核仁和核骨架構(gòu)成,。

細(xì)胞核的基本結(jié)構(gòu)

    細(xì)胞一般只擁有一個細(xì)胞核,，而有的細(xì)胞有兩個以上的細(xì)胞核，例如,，人的骨骼肌細(xì)胞中細(xì)胞核可多達(dá)數(shù)百個,。

骨骼肌細(xì)胞局部（黑色點狀結(jié)構(gòu)為細(xì)胞核）

    不管是單細(xì)胞生物，還是多細(xì)胞生物,，凡具有細(xì)胞核的生物,，通稱為“真核生物”，包括原生生物界,、真菌界,、植物界和動物界。真核生物與原核生物的“分水嶺”在于：細(xì)胞核,。真核生物的細(xì)胞內(nèi)含有細(xì)胞核,，許多真核細(xì)胞中還含有其他細(xì)胞器，如線粒體,、葉綠體,、高爾基體等。

    原核生物是一種無細(xì)胞核的單細(xì)胞生物,，它們的細(xì)胞內(nèi)沒有任何膜性細(xì)胞器,。原核生物包括細(xì)菌和以前稱為“藍(lán)綠藻”的藍(lán)細(xì)菌，以分裂方式繁衍后代,。

原核細(xì)胞（芽孢桿菌,，藍(lán)色區(qū)域為“擬核”）

    原核生物曾是地球上唯一的生命形式，它們獨占地球長達(dá)20億年以上,。雖然我們一般無法直接看見原核生物,，但它們的數(shù)量龐大,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了真核生物的數(shù)目。如今它們的家族依然無比興旺,，而且在大自然物質(zhì)的循環(huán)中扮演著重要角色,，而人類很多的感染性、傳染性疾病也是由這一類生物引發(fā)的,。