组成生命的基本单位

除了病毒以外，所有生物体都是由细胞构成。单细胞生物是只有一个细胞的生物体，由单一个细胞包办一切生命活动；多细胞生物是由多个细胞组成的生物体，低等的多细胞生物只由几个至几十个基本上相同的细胞组成，而比较高等的生物则是由数量极多的细胞组成。成年人的个体大约有 1014 个细胞，刚出生的婴儿个体也大约有 2×1012 个细胞。1 克动物的肝组织就有近3 亿个细胞。

在多细胞生物中，除了最低等的种类外，组成生物体的各个部位的细胞都是有适当的分工，分别具有几大类不同的功能，功能相同的细胞就构成了生物体的组织。例如在动物中，肌肉组织的细胞是与运动有关的；神经组织的细胞是用来传导刺激和命令的；血液中的红血球细胞和白血球细胞就分别是起到输送氧气、带走体内的二氧化碳和防御侵入体内的病菌的作用；上皮组织的细胞则起到保护、吸收养分、交换气体等作用；还有专门起到生殖作用的细胞，即卵细胞和精子细胞。在植物中，叶子表皮组织的细胞起到保护和交换气体的作用；叶肉组织的细胞具有利用太阳能来合成碳水化合物，即进行光合作用的功能；根、茎中的维管组织细胞则起到输送水分、养分和支持植物体的作用；等等。

细胞不但可以有多种多样的功能，而且形状也可以是千奇百怪的。从单细胞生物到多细胞生物，细胞一般有圆形、椭圆形、柱形、扁平形、梭形、星形、线形等，甚至可以是没有固定的形状，能够随时随地变化。细胞的大小也可以从必须用电子显微镜才能看到的 0.1 微米直至肉眼清晰可辨，有些甚至达数厘米之大。

尽管细胞的功能、形状和大小可以有很大的不同和变化，但它们都有一些共同的结构特点和本质。而且，它们还是相对独立的。这种独立性在单细胞生物中不用说，在多细胞生物中也是很明显的。虽然多细胞生物中的每一个细胞只是生物体的一个微小的局部，并且会受到整个生物体活动的制约，但是每个细胞都有明显的边界，分离出来后大多数都可以在体外培养、生长、繁殖与传代，有些经特殊的培养还可以长成一个完整的多细胞生物体。因此，细胞是组成生命以及生命活动的基本单位，它们好比是一个个生命的“小围城”、“小王国”。

细胞既然是生物体的基本单位，那么它们有些什么共同之处呢？首先，构成细胞的生物大分子的种类基本上都是相同的，主要包括核酸、蛋白质、脂类复合物和糖类复合物。其次，细胞都有一个精细完善的边界系统，这个边界系统就称为细胞膜。细胞膜主要是由脂类组成的，它能使细胞的内环境相对稳定，同时又使细胞可以与外界存在着能量和物质的交换。此外，细胞内都有基因组，含有细胞的生长、代谢和繁殖所需的全套基因；细胞中还毫无例外地有合成蛋白质的“机器”——核糖体。这样，遗传信息才能够沿 DNA

→RNA→蛋白质的方向流动，从而才会有生命现象的存在。最后，细胞都有进行一分为二的分裂，从一个完整的细胞增殖为两个完整的细胞的能力或潜力。这样，生物才能生长和繁殖。

除了这些作为细胞所必须具有的条件外，生命世界的细胞还或多或少地有一些其他的结构。根据细胞整体结构的复杂程度和特点，可以把所有的细胞分成主要的两大类：一类是原核生物的原核细胞，另一类就是真核生物的

真核细胞。

原核细胞的结构比较简单，而且一般都比较小，只有细胞膜、细胞质和界限不明显的核区（图 27）。基因组就在核区内，因此核区又称为拟核或类核。细胞质内有核糖体，但没有其他细胞器官。细胞分裂是以直接分裂的方式进行。

单个的细菌是一种典型的原核细胞。其核区比较集中，呈丝状结构。细胞膜的形态和结构则是比较多样化，其上含有丰富的酶系统，一些核糖体也附着在其内侧。因此，细菌的细胞膜除了与外界进行能量和物质的交换外，还是进行很多代谢活动的地方，包括为细胞提供能量，协助核糖体合成蛋白质。细胞膜外还有一层较厚的细胞壁，其机械强度很高，对细菌起到保护的作用。此外，一些细菌的表面还有鞭毛，是一种运动的器官。

与原核细胞相比，真核细胞要复杂得多，而且一般也比较大，细胞内部有许多由生物膜分隔形成的精细且具专门功能的结构。除了细胞膜和细胞质

图 27 原核细胞与真核细胞的模式图外，还有一个界限分明、且由核膜包围的细胞核

（图 27）。细胞核是真核基因组的所在地，是由 DNA 和蛋白质组成的复杂结构。细胞核中有一个称为核仁的区域，主要由 RNA—蛋白质以及 DNA—蛋白质组成，是专门转录 rRNA 和装配核糖体的地方。细胞质中除了有与原核细胞的有所不同的核糖体外，还有很多其他的细胞器官。其中主要有进行能量代谢的线粒体；作为蛋白质、糖类和脂类合成基地及输送系统的内质网，很多核糖体就是附着在内质网上进行蛋白质合成的；进行细胞内物质加工的高尔基体；相当于细胞内的消化系统的溶酶体；等等。在真核藻类和高等植物的细胞中，还有一种称为质体的细胞器官，这种细胞器官在进行光合作用的细胞中就称为叶绿体。叶绿体是进行光合作用的场所，它与不进行光合作用的细胞中的质体在结构上是相似的。此外，植物细胞中还有液泡，起到调节细胞的渗透压和贮存养分或代谢物的作用。

上述的各种细胞器官中，线粒体和内质网似乎是最重要的，它们在绝大多数真核细胞的细胞质里都存在，质体则是真核藻类和高等植物的细胞独有的。

植物细胞与动物细胞比较起来，除了细胞器官有些不同外，还在细胞膜外有细胞壁，不过植物的细胞壁与细菌细胞壁的化学成分是不同的。

真核细胞的分裂方式主要是有丝分裂，有明显的细胞周期，即有分裂期和间期之分。

当然，原核细胞和真核细胞各自的基因组也有十分不同的结构特点，这已在本书的第八部分作了详细的介绍。

原核细胞与真核细胞的所有这些不同的特点造成了原核生物与真核生物之间的重大差异。