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第二章 细胞的基本知识 通过本章内容的学习为后面细胞生物学奠定一个总体的轮廓。 第一节 细胞的基本特点 一、细胞是生命活动的基本单位 1． 一切有机体都由细胞构成，细胞是构成生物体的基本单位。 2． 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位。 3． 细胞是有机体生长和发育的基础。 4． 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 图2-1 植物细胞的全能性 5． 没有细胞就没有完整的生命---病毒必须在细胞内才能完成基本的生命特征（繁殖与遗传）
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二、细胞的共性 1． 细胞都具有选择透性的膜结构（屏障作用；形成各个功能区）原生质--细胞壁。 2． 细胞都具有遗传物质（DNA，RNA） 3． 细胞都具有核糖体 4． 细胞都能够进行自我增殖与遗传 5． 细胞都能够进行新陈代谢 6． 细胞都具有运动性 三、细胞的形状和大小 由于结构、功能和所处的环境不同，各类细胞形态千差万别，有圆形、椭圆形、柱形、方形、多角形、扁形、梭形，甚至不定形。 原核细胞的形状常与细胞外沉积物（如细胞壁）有关，如细菌细胞呈棒形，球形，弧形、螺旋形等不同形状。单细胞的动物或植物形状更复杂一些，如草履虫像鞋底状，眼虫呈梭形且带有长鞭毛，钟形虫呈袋状(图2-2)。 高等生物的细胞形状与细胞功能和细胞间的相互关系有关。如动物体内具有收缩功能的肌肉细胞呈长条形或长梭形；红细胞为圆盘状，有利于O2和CO2的气体交换。植物叶表皮的保卫细胞成半月形，2个细胞围成一个气孔，以利于呼吸和蒸腾(图2-3)。细胞离开了有机体分散存在时，形状往往发生变化，如平滑肌细胞在体内成梭形，而在离体培养时则可成多角形。
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图2-2 一种钟形虫（伪彩色） 图片来自http://www.denniskunkel.com/ 图2-3 植物气孔SEM照片（伪彩色） 图片来自http://www.denniskunkel.com/ 一般说来，真核细胞的体积大于原核细胞，卵细胞大于体细胞。大多数动植物细胞直径一般在20~30μm间。鸵鸟的卵黄直径可达5cm，支原体仅0.1μm，人的坐骨神经细胞可长达1m(表2-1)。 表2-1 几种细胞的大小 名称 人卵 口腔上皮细胞 肝细胞 75 20 红细胞 7 变形虫 100 伤寒菌 2.4x0.5 肺炎球菌 0.2x0.1 大小（μm） 120
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第二节 细胞的分子基础 组成细胞的基本元素是：O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg，其中O、C、H、N四种元素占90%以上。细胞化学物质可分为两大类：无机物和有机物。在无机物中水是最主要的成分，约占细胞物质总含量的75％—80％。 一、水与无机盐 （一）水是原生质最基本的物质 水在细胞中不仅含量最大，而且由于它具有一些特有的物理化学属性，使其在生命起源和形成细胞有序结构方面起着关键的作用。可以说，没有水，就不会有生命。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，约占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％。 水在细胞中的主要作用是，溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。水之所以具有这么多的重要功能是和水的特有属性分不开的。 1．水分子是偶极子 从化学结构上看，水分子似乎很简单，仅是由2个氢原子和1个氧原子构成（H2O）。然而水分子中的电荷分布是不对称的，一侧显正电性，另一侧显负电性，从而表现出电极性，是一个典型的偶极子（图2-4）。正由于水分子具有这一特性，它既可以同蛋白质中的正电荷结合，也可以同负电荷结合。
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蛋白质中每一个氨基酸平均可结合2.6个水分子。 由于水分子具有极性，产生静电作用，因而它是一些离子物质（如无机盐）的良好溶剂。 图2-4 水分子结构模型 2．水分子间可形成氢键 由于水分子是偶极子，因而在水分子之间和水分子与其他极性分子间可建立弱作用力的氢键。在水中每一氧原子可与另两个水分子的氢原子形成两个氢键。氢键作用力很弱，因此分子间的氢键经常处于断开和重建的过程中。 3．水分子可解离为离子 水分子可解离为氢氧离子（OH－）和氢离子（H+）。在标准状况下总有少量水分子解离为离子，大约有107mol/L水分子解离，相当于每109个水分子中就有2个解离。但是水分子的电解并不稳定，总是处于分子与离子相互转化的动态平衡之中。 （二）无机盐
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