第一章第一章 人类探索人类探索细胞的细胞的历史历史 一、细胞的发现一一般般，，细细胞胞非非常常微微小小（（动动物物细细胞胞为为10~20 m，，植植物物细细胞胞为为20~30 m，，支支原原体体最最小小仅仅为为0.1 m）），，肉眼肉眼(0.1~0.2mm)无法看到无法看到因此，细胞的发现必须依靠因此，细胞的发现必须依靠放大工具放大工具！！光镜光镜电镜电镜 他他他他以以以以极极极极其其其其兴兴兴兴奋奋奋奋的的的的心心心心情情情情写写写写道道道道：：：：“ “当当当当我我我我一一一一看看看看到到到到这这这这些些些些形形形形象象象象时时时时，，，，我我我我就就就就认认认认为为为为这这这这是是是是我我我我的的的的发发发发现现现现因因因因为为为为这这这这的的的的确确确确是是是是我我我我第第第第一一一一次次次次看看看看到到到到的的的的微微微微小小小小空空空空洞洞洞洞，，，，可可可可能能能能这这这这也也也也是是是是历历历历史史史史上上上上的的的的第第第第一一一一次次次次发发发发现现现现显显显显然然然然，，，，这这这这使使使使我我我我理理理理解解解解了了了了软软软软木木木木为为为为什什什什么么么么这这这这么么么么轻轻轻轻的的的的原原原原因因因因。
”胡胡克克 用用自自制制显显微微镜镜对对矿矿物物、、动动物物和和植植物物标标本本等等进进行行了了广广泛泛观观察察，，并并将将其其观观察察结结果果整整理理成成“MicrographiaMicrographia”(显显微微图图谱谱) 该该书书的的发发表表，，标标志志着着人人类类在在科科学学上上进进入入了了对对物物质质世界进行世界进行显微研究的时代显微研究的时代胡克胡克胡克胡克 观察到的一幅图像观察到的一幅图像观察到的一幅图像观察到的一幅图像 他他在在此此所所用用的的“cell”一一词词实实际际上上是是指指由由植植物物细胞壁所围成的空腔细胞壁所围成的空腔，并无现代的，并无现代的“细胞细胞”涵义R. Hooke在在书书中中使使用用“cell”一一词词来来表表示所观察到的空洞示所观察到的空洞 3. 1667年年, 虎克虎克(荷兰荷兰):270~500 布店学徒：布店学徒：为检查布的质量，才开始磨制显微镜为检查布的质量，才开始磨制显微镜他用自制显微镜观察到了池塘水中的原生动物他用自制显微镜观察到了池塘水中的原生动物他是历史上第一个观察到活细胞的人！他是历史上第一个观察到活细胞的人！他是历史上第一个观察到活细胞的人！他是历史上第一个观察到活细胞的人！细胞细胞细胞细胞发现者的桂冠发现者的桂冠发现者的桂冠发现者的桂冠理应属于他！理应属于他！ 二、细胞的形状和大小二、细胞的形状和大小不不不不同同同同细细细细胞胞胞胞的的的的形形形形态态态态千千千千差差差差万万万万别别别别：：：：呈呈呈呈圆圆圆圆形形形形、、、、椭椭椭椭圆圆圆圆形形形形、、、、柱柱柱柱形形形形、、、、方形方形方形方形、、、、多角形多角形多角形多角形、、、、扁形扁形扁形扁形、、、、梭形梭形梭形梭形，甚至，甚至，甚至，甚至不定形不定形不定形不定形。
细胞的形状及其细胞的形状及其与功能的关系与功能的关系各类细胞各类细胞各类细胞各类细胞结构、功能和所处环境不同结构、功能和所处环境不同结构、功能和所处环境不同结构、功能和所处环境不同形状和大小形状和大小形状和大小形状和大小千差万别千差万别千差万别千差万别细胞的形状细胞的形状 单单单单细细细细胞胞胞胞原原原原核核核核生生生生物物物物往往往往往往往往是是是是单单单单个个个个细细细细胞胞胞胞独独独独立立立立生生生生活活活活（（（（即即即即使使使使成成成成群群群群体体体体存存存存在在在在，，，，细细细细胞胞胞胞间间间间的的的的关关关关系系系系也也也也不不不不密密密密切切切切）））），，，，每每每每种种种种生生生生物物物物的的的的细胞往往有自己特有的形状：细胞往往有自己特有的形状：细胞往往有自己特有的形状：细胞往往有自己特有的形状：如杆菌如杆菌如杆菌如杆菌————杆状杆状杆状杆状 球菌球菌球菌球菌————球状球状球状球状 弧菌弧菌弧菌弧菌————圆弧状；圆弧状；圆弧状；圆弧状； 螺旋体螺旋体螺旋体螺旋体————螺旋状螺旋状螺旋状螺旋状等等等等 单细胞动物或植物单细胞动物或植物单细胞动物或植物单细胞动物或植物的细胞形状更复杂：的细胞形状更复杂：的细胞形状更复杂：的细胞形状更复杂：如如如如草履虫草履虫草履虫草履虫————鞋底状；鞋底状；鞋底状；鞋底状； 眼虫眼虫眼虫眼虫————梭形且有长鞭毛；梭形且有长鞭毛；梭形且有长鞭毛；梭形且有长鞭毛；游扑虫游扑虫游扑虫游扑虫和和和和钟形虫钟形虫钟形虫钟形虫————袋状；袋状；袋状；袋状； 阿米巴阿米巴阿米巴阿米巴————不定形等不定形等不定形等不定形等 高高高高等等等等生生生生物物物物是是是是多多多多细细细细胞胞胞胞有有有有机机机机体体体体，，，，其其其其细细细细胞胞胞胞多多多多构构构构成成成成了了了了组组组组织织织织，，，，各各各各种种种种细细细细胞胞胞胞发发发发生生生生了了了了结结结结构构构构和和和和功功功功能能能能上上上上的的的的分分分分化化化化：：：：细细细细胞胞胞胞的的的的形形形形状状状状往往往往往往往往与细胞执行的功能及存在的位置有一定的关系。
与细胞执行的功能及存在的位置有一定的关系与细胞执行的功能及存在的位置有一定的关系与细胞执行的功能及存在的位置有一定的关系高等动物：高等动物：高等动物：高等动物：肌肉细胞：长条形或长梭形肌肉细胞：长条形或长梭形肌肉细胞：长条形或长梭形肌肉细胞：长条形或长梭形骨骼肌细胞骨骼肌细胞红细胞：双面凹圆盘状红细胞：双面凹圆盘状红细胞：双面凹圆盘状红细胞：双面凹圆盘状有利于有利于有利于有利于OO2 2和和和和COCO2 2气体的交换气体的交换气体的交换气体的交换血红细胞血红细胞利于收缩功能利于收缩功能利于收缩功能利于收缩功能 骨细胞骨细胞成纤维细胞成纤维细胞软骨细胞软骨细胞脂肪细胞脂肪细胞平滑肌细胞平滑肌细胞结缔组织中的几种细胞类型结缔组织中的几种细胞类型活细胞的形状并不是固定不变的活细胞的形状并不是固定不变的活细胞的形状并不是固定不变的活细胞的形状并不是固定不变的 高等植物：高等植物：高等植物：高等植物：筛管细胞筛管细胞筛管细胞筛管细胞：条形：条形：条形：条形叶表皮叶表皮叶表皮叶表皮保卫细胞保卫细胞保卫细胞保卫细胞：半月形：半月形：半月形：半月形以利于呼吸和蒸腾以利于呼吸和蒸腾以利于呼吸和蒸腾以利于呼吸和蒸腾2 2个个个个保卫细胞保卫细胞围成一个气孔围成一个气孔围成一个气孔围成一个气孔于植物茎部起支持和输导作用于植物茎部起支持和输导作用于植物茎部起支持和输导作用于植物茎部起支持和输导作用 细细胞胞的的形形态态、、结结构构特特点点是是与与其其功功能能相相适适应的。
细胞是构成生物体的基本单位应的细胞是构成生物体的基本单位 三、细胞学说的创立及其意义在在胡胡克克 开开始始使使用用“cell”一一词词后后的的一一百百多多年年中中，，学学者者们们一一直直把把注注意意力力集集中中到到细细胞胞壁壁上上，，而而对对完完整整细细胞内部的观察没有任何进展胞内部的观察没有任何进展从从18世纪末至世纪末至19世纪初世纪初，学者们才开始注意到，学者们才开始注意到植物组织小室中的内部结构植物组织小室中的内部结构，并也把它称为，并也把它称为cell至此至此‘cell’一词才具有了一词才具有了现代现代“细胞细胞”的真正意义的真正意义 1838年年，，德德国国植植物物学学家家 施施莱莱登登 根根据据自自己己的的观观察察，，论证了论证了所有的植物体都是由细胞组合而成的所有的植物体都是由细胞组合而成的1839年年，，德德国国动动物物学学家家施施旺旺认认为为，，动动物物体体也也是是由由细胞所组成细胞所组成 施施莱莱登登和和施施旺旺 正正确确地地提提出出了了细细胞胞学学说说，， 肯肯定定了了一一切切生生物物体体均均由由细细胞胞组组成成 然然而而对对细细胞胞的的产产生生来来源源却却认识不清认识不清1855年年，，德德国国病病理理学学家家魏魏尔尔肖肖明明确确指指出出：：“新新细胞来自细胞来自原有的细胞原有的细胞”。
细胞学说细胞学说 (Cell Theory)1 创立者：德国科学家施莱登、施旺和魏尔肖等创立者：德国科学家施莱登、施旺和魏尔肖等;2 创立时间：创立时间：19世纪世纪30年代；年代；3 内内容容：：1））一一切切动动植植物物都都是是由由细细胞胞构构成成的的；；2））细细胞胞是是生生物物体体（（病病毒毒除除外外））结构和功能的基本单位；结构和功能的基本单位；3）所有的细胞都来自其他细胞所有的细胞都来自其他细胞细胞学说的创立明确了细胞学说的创立明确了动物和植物之间的统一性动物和植物之间的统一性! 意义：标志着一门新学科—细胞学的兴起说明人类对细胞的认识由器官层次进入细胞层次；推进了人类对生命世界的认识，促进了生命的科学发展；恩格斯高度评价细胞学说——19世纪的三大发现之一!问题讨论:从细胞学说的发现历程，你领悟到科学发现具有哪些特点？ 细细胞胞学学说说的的创创立立和和原原生生质质理理论论的的提提出出，，把把生生物物学学家家的的注注意意力力引引导导到到细细胞胞内内部部结结构构上上来来了了，，有有力力地地推推动动了了对对细细胞胞的的研研究究原原生生质质指指活活细细胞胞的的全部活物质，包括质膜、细胞质和细胞核（或类核）全部活物质，包括质膜、细胞质和细胞核（或类核））19世世纪纪下下半半叶叶是是对对细细胞胞研研究究的的繁繁荣荣时时期期，，相相继继发发现现了了一一系系列列重重要要的的细细胞胞结结构构和和细细胞胞活活动动现现象象。
细细胞胞质质、、核核质质、、中中心心体体、、线线粒粒体体、、高高尔尔基基体体，，有有丝丝分分裂裂和和减减数数分分裂裂至至此此，，人人们们已已对对细细胞胞有有了了初初步步的的系系统统认认识识，，形形成成独独立立学学科科的的条条件件已已经成熟经成熟！！四 对细胞的深入探索 1925 年年在在The Cell in Development and Heredity 一书书的的第第三三版版中中发表了发表了E.B. Wilson绘制的一幅绘制的一幅细胞模式图细胞模式图这这幅幅模模式式图图反反映映了了光光学学时时代代对对细细胞胞结结构构的的认认识识水水平平，，是是细细胞胞学学史史上上的的第第一一个个具具有有代代表表意意义义的的细胞模型细胞模型第一幅细胞模式图第一幅细胞模式图图中描绘的细胞含图中描绘的细胞含有核、核仁、染色有核、核仁、染色丝、中心粒、质体、丝、中心粒、质体、高尔基体、液泡和高尔基体、液泡和油滴等油滴等高高分分辨辨力力的的光光学学显显微微镜镜：：不不仅仅是是发发现现细细胞胞的的必必要要手手段段，，而而且且也也是是细细胞胞学学诞诞生生的的基基本本技技术术条条件件 从细胞的发现到E.B. Wilson的第一个细胞模式图的出现，这是细胞学经历了200余年逐渐孕育成熟的漫长历程。
细胞学细胞学显微水平时期显微水平时期 内内质质网网(Porter等等, 1945); 叶叶绿绿体体(Porter等等, 1947); 高高尔尔基基体体(Deltond, 1950); 核核膜膜(Callan & Tombin, 1950); 线线粒粒体体(Palade, Porter等等, 1951);溶溶酶酶体体(De Dave, 1952); 核核糖糖体体(Palade, 1953); 单单位膜位膜(Robertson, 1958) 电镜的发明，电镜的发明，大大提高了分辨能力大大提高了分辨能力(10nm) ，又促成，又促成了对一些细胞超微结构的发现了对一些细胞超微结构的发现: : 1961年，年，J. Brachet据电镜下观察到的结构，据电镜下观察到的结构，并集并集40、、50年代年代的的研究研究成成就就，在，在“Living Cell” 一一文中绘制了一幅细胞模式文中绘制了一幅细胞模式图图细胞学细胞学发展发展史上的史上的第二幅细胞模式图第二幅细胞模式图 ( (动态超微结构动态超微结构动态超微结构动态超微结构) )----亚显微水平亚显微水平 20世纪50年代中期开始，细胞学的发展进入到分子细胞学水平分子细胞学水平。
科学家们再细胞代谢、遗传、免疫以及细胞膜、细胞核、细胞器的分子结构等方面有重大发现 动物细胞亚显微结构模式图13.中心体1.细胞膜 2.细胞质 3.高尔基体4.核液 5.染色质 6.核仁7.核膜8.内质网9.线粒体10.核孔11.内质网上 的核糖体12.游离的核 糖体 植物细胞亚显微结构模式图1.细胞膜 2.细胞壁 3.细胞质 4.叶绿体5.高尔基体 6.核仁 7.核液 8.核膜 9.染色质 10.核孔 11.线粒体 12.内质网13.游离的核 糖体 14.液泡15.内质网上 的核糖体 表表表表3-4 3-4 植物细胞与动物细胞的主要区别植物细胞与动物细胞的主要区别植物细胞与动物细胞的主要区别植物细胞与动物细胞的主要区别要要要要 点点点点植物细胞植物细胞植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞动物细胞动物细胞溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体圆球体与糊粉粒圆球体与糊粉粒圆球体与糊粉粒圆球体与糊粉粒溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体有有有有无无无无液液液液 泡泡泡泡有有有有无无无无细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁有有有有无无无无 动物细胞模式图高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体线粒体线粒体线粒体线粒体线粒体线粒体核被膜核被膜核被膜核被膜核被膜核被膜质膜质膜质膜质膜质膜质膜中心粒中心粒中心粒中心粒中心粒中心粒核仁核仁核仁核仁核仁核仁糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网糙面内质网光面内质网光面内质网光面内质网光面内质网光面内质网光面内质网核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核孔核孔核孔核孔核孔核孔细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核细胞核溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体微丝微丝微丝微丝微丝微丝 五、生物体结构层次 注意注意：1、病毒无细胞结构，没有生命系统层次；2、植物只有根茎叶花果实6个器官，没有系统层次；3、草履虫、乳酸菌等单细胞生物，没有组织、器官、系统三个结构层次。