細胞是所有生命形式的基本結構和功能單位。每一個細胞都是由被膜包圍的細胞質組成;許多細胞還含有具有特定功能的細胞器。根據拉丁文單詞 "cellula",細胞意為“小房間”。事實上,絕大部分細胞都只能通過顯微鏡來觀察。
所有細胞都具有複製、蛋白質合成和運動能力。
細胞約在四十億年前出現在地球上,並且根據細胞的結構和功能,可以將它們廣泛地分為兩類:真核細胞和原核細胞。真核細胞擁有細胞核,而原核細胞則缺乏細胞核,取而代之的是一個叫做核糖體區的地方。原核細胞主要是單細胞生物,例如細菌,而真核細胞既可以是單細胞生物,例如變形蟲,也可以是多細胞生物,例如某些藻類、植物、動物和真菌。
原核生物包括細菌和古細菌,這兩者是生命的三個域之一。原核細胞是最早的生命形式,以其重要的生物學過程(如細胞信號傳遞)而著稱。原核細胞結構簡單且體積較小,缺乏細胞核和其他膜包圍的細胞器。它們的DNA由單個圓形染色體組成,直接接觸細胞質,其核區稱為核糖體。大多數原核生物的直徑僅為0.5至2.0微米。
原核細胞的細胞膜周圍通常有細胞壁,為細胞提供剛性,並將細胞的內部與外部環境隔開。
一些原核細胞的外部還有鞭毛和纖毛等結構,這些結構能夠促進細胞的運動和細胞間的通訊。
真核生物包括植物、動物、真菌、變形蟲和藻類等。這些細胞的直徑約是典型原核細胞的十五倍,體積可以比原核細胞大一千倍。真核細胞的主要特徵是腔室化,即擁有膜包圍的細胞器,其中不同的功能在細胞器內進行。最重要的細胞器是細胞核,它容納著細胞的DNA,使其有別於原核細胞。
真核細胞的DNA以一種或多種線性分子(染色體)組織,所有的染色體DNA都儲存在細胞核內。
許多真核生物的細胞都擁有運動纖毛或鞭毛,而真核鞭毛的結構也比原核細胞的更為複雜。
所有細胞,不論是原核細胞還是真核細胞,都擁有一層膜包圍著細胞,調節物質進出,並維持細胞的電位。細胞內部的細胞質占據了大部分細胞的體積,所有細胞都含有DNA和RNA。DNA是基因的遺傳物質,而RNA則攜帶合成各種蛋白質(例如酶)的信息。這些細胞內的主要組成部分及其功能包括:
細胞膜是環繞細胞質的選擇性透過的生物膜,由磷脂雙層構成,這使得細胞膜能夠保護和區分細胞與外部環境。
細胞骨架有助於組織和維持細胞的形狀,相對於內部細胞器的位置起著固位的作用,也幫助細胞在生長和運動過程中的重要作用。
細胞內的兩種基因物質分別為DNA和RNA。其中DNA負責長期信息儲存,而RNA主要用於信息傳遞及催化功能。
細胞如何進行複製和生長的過程在原核細胞和真核細胞中有何不同?原核細胞通常通過二分裂過程複製,而真核細胞則經過有絲分裂的過程再進行細胞的分裂。對於多人多細胞生物,這種過程是生長組織的基礎。
保持細胞內DNA的完整性至關重要,這能防止細胞死亡或因損壞導致的突變。
真核和原核細胞在結構上有明顯的差異,這些差異影響了它們的功能與適應性。這不禁讓人思考,在我們日常生活中,這些細胞的特性對我們的健康和環境有什麼深遠的影響呢?