动物的种类很多,生活环境不同,体型结构各异,但构成它们身体结构的基本单位是一样的,即都是由细胞构成的。机体的各种生命活动,如生长、生殖、遗传、运动和病变等都与细胞的结构与功能有密切的关系。
细胞一般比较小,需要用显微镜才能看见,通常以微米(1μm=1/1000mm)计算其大小。组成高等动物组织的大多数细胞,直径在20~30μm之间。动物中最大的单个细胞是鸟类的卵细胞,如鸵鸟的卵细胞直径可达5cm左右。
细胞的形态多种多样:
游离的细胞多为圆形或椭圆形,如血细胞和卵;
紧密连接的细胞有扁平、方形、柱形等;
具有收缩机能的肌细胞多为纺锤形或纤维形;
具有传导机能的神经细胞则为星形,多具长的突起。
细胞虽然各种各样,但它们在形态结构和机能上还是有共同的特征。在形态结构上,一般细胞都具有细胞膜、细胞质(包括各种细胞器)和细胞核的结构。
细胞能够利用能量和转变能量,例如细胞能将化学键能转变为热能和机械能等,以维持细胞各种生命活动;
细胞具有生物合成的能力,能把小分子的简单物质合成大分子的复杂物质,如合成蛋白质、核酸等;
细胞还具有自我复制和分裂繁殖的能力,如遗传物质的复制,通过细胞分裂将细胞的特性遗传给下一代细胞。这后一点正是遗传学所关注的。
一般可分为细胞膜、细胞质、细胞核等部分。
细胞的外面由细胞膜包被着,这个膜又称为质膜,里面是细胞核及周围的细胞质。
一个典型的高等动物细胞结构模式,见下图:细胞结构模式图。
(一)细胞膜
1.细胞膜的结构
无论是原核细胞或真核细胞,都有细胞膜,完整无缺的细胞膜是细胞生命活动不可缺少的,否则这一细胞或生物就不可能在环境中生存、生长、发育和繁殖。
细胞膜是一个可塑的、流动的、嵌有蛋白质的类脂双分子层结构。
2.细胞膜的功能
细胞膜能够维持细胞的形状,有保护细胞免受外界环境的损害的能力。
细胞膜是有选择性的渗透性膜,能够防止生命所必需的物质渗出细胞,可以调节水、无机盐类和营养物质等进入细胞,保持细胞内外物质的交换和联系。
(二)细胞质和细胞器
1.细胞质:细胞膜以内,细胞核之外的物质,统称为细胞质。
经过固定和染色技术处理后,细胞质内可以观察到一些折光率较强、大小不一的细胞成分,称为细胞器或内含物。
2.细胞器:是具有一定形态特点和不同功能的结构,如线粒体、质体、中心体、核糖核蛋白体、高尔基体等。
(1)高尔基体
高尔基体位于细胞核附近,由单层膜围成的扁平囊泡,由大泡和小泡组成。
其功能是将粗面内质网合成的蛋白质转移到高尔基体后,在高尔基体内储存、加工,浓缩成分泌颗粒,或与高尔基体本身合成的糖类物质形成糖蛋白,一起转运出细胞,供细胞外使用。
(2)线粒体
与其它细胞器一样,除了哺乳动物成熟的红细胞外,所有其它动物细胞都有线粒体。
线粒体多为丝状、棒状或粒状。由内外两层膜组成,内膜的不同部位向内折叠形成许多褶脊,把线粒体内部隔成许多小室。这些褶脊,被称为嵴,见下图线粒体的结构。嵴上存在着颗粒,有各种各样的酶分子定位于这些颗粒中,其中以氧化酶为最多。因此,线粒体是细胞内生成高能磷酸键ATP的氧化磷酸化的主要场所,细胞主要的生命活动依赖于线粒体产生的能量,线粒体是细胞的“动力站”,是细胞能量代谢的中心。见下图:
(3)中心体
中心体:由于它的位置比较接近细胞的中央而得名。在光学显微镜下看到的中心体由两部分组成,即中央染色比较深的两个颗粒,称中心粒。
在间期的细胞内,中心体一般不容易观察到,而在细胞进行有丝分裂时特别明显。当细胞由间期进入分裂期后,已经复制的中心粒彼此分离,并借纺锤丝与染色体相连,使染色体向两极移动。
中心体的功能与细胞的有丝分裂和染色体的分离有密切关系。
(三)细胞核
细胞核的结构:包括核膜、核质、核仁和染色质等几部分。
1.核膜:在光学显微镜下观察,核膜是完整均匀、光滑的一层极薄的膜。在电子显微镜下,核膜有多孔的双层膜结构。
2.核质:为间期核内非染色或染色很浅的基质,染色质和核仁悬浮在其中,并含有蛋白质和酶等,成为细胞核行使各种功能的内环境。
3.核仁:是细胞核内一个或几个圆球形的结构,它的折光率很高,在活细胞中也能看到。在光学显微镜下观察,它的结构均匀一致,外面没有膜包围。在电子显微镜下观察,证明核仁是裸露在核内的,是由核仁丝、颗粒和基质构成的。
4.染色质:因其易被洋红、苏木精等碱性染料着色而得名。染色质主要由DNA和蛋白质组成。蛋白质包括组蛋白和非组蛋白,它们按一定的比例与DNA结合。此外还有少量的RNA。