1. 细胞概述

1.细胞概述

所有的生物都是由细胞(c e l l)构成的。除了病毒、类病毒等是非细胞的生命体以外，其它生命有机体的结构和功能单位都是细胞。细菌、酵母等微生物是以单细胞的形式存在，而高等动、植物则是由多细胞构成的，如人大约有3 × 1013个细胞，这些细胞组成不同的组织和器官。

研究细胞及其生物学功能的科学称为细胞生物学(c e l l b i o l o g y)。

1.1细胞的发现及细胞学说的创立

第一个发现细胞的是英国学者胡克(R o r b e r t H o o k e)，相隔170多年后，德国植物学家施来登(M a t h i a s S c h l e i d e n)和动物学家施旺(T h e o d o r S ch wa n n)创立了细胞

学说。

1.1.1细胞的发现

细胞的发现得益于光学显微镜的研制和发展。第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森(H a n s J a n s s e n)在1604年发明的。

■1665年，英国的物理学家胡克用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂窝，称为"c e l l a"，这是人类第一次发现细胞，不过，胡克发现的只是死的细胞壁(图1-1)。胡克的发现对细胞学的建立和发展具有开创性的意义，其后，生物学家就用"c e l l"一词来描述生物体的基本结构。

■ 1674年，荷兰布商列文虎克(An t o n v a n L e e u w e n h o e k)为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜(300倍左右)，并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。列文虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的充分肯定，并很快成为世界知名人士。

1.细胞概述: 问题与思考

1. 胡克和列文虎克发现细胞的动机是不同的，你对此有何感想?（答案）

答：胡克当时的目的只是想弄清楚为什么软木塞吸水后能够膨胀，并且能

够堵塞住暖水瓶中的气体溢出而保温。列文虎克是为了保证售出的布匹质量，

用显微镜检查布匹是否发霉。正是由于他们的观察力和对自然现象的好奇心，

以及对事业的责任感才导致细胞的发现。

图1-1胡克所用的显微镜及观察的栎树细胞壁

1.1.2细胞学说(c e l l t h e o r y)的创立

■ 1838年，德国植物学家施来登(M a t h i a s S c h l e i d e n)提出:尽管植物的不同组织在结构上有着很大的差异，但是植物是由细胞构成的，植物的胚是由单个细胞产生的。

■ 1839年，德国动物学家施旺(T h e o d o r S ch wa n n)提出了细胞学说的两条最重要的基本原理∶①地球上的生物都是由细胞构成的;②所有的生活细胞在结构上都是类似的。

■1855年，德国医生和病理学家魏尔肖(R u d o l f V i r c h o w)补充了细胞学说的第三条原理:所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于细胞。

细胞学说的创立大大推进了人类对生命自然界的认识，有力地促进了生命科学的进步。恩格斯对细胞学说给予极高的评价，把它与进化论和能量守恒定律并列为19世纪的三大发明。

1.细胞概述: 问题与思考

2. 为什么恩格斯对细胞学说给予与此高的评价?（答案）

答：因为细胞学说的提出解决了生命的共同起源，即生命的同一性问题。

1.1.3细胞学理论对细胞学发展的推动作用

细胞科学是实验科学，而实验科学的发展既依赖于实验观察，又有待于理论的升华。尽管细胞是1665年发现的，但在其后的170年的时间里细胞学的研究没有什么大的发展，究其原因主要是没有将这一发现上升为理论，因而也就没有指导意义。但是，细胞学理论创立之后，在这一理论的指导下，细胞学得到了突飞猛进的发展。

■原生质理论的提出

1840年普金耶(P u k i n j e)在动物、1846年冯·莫耳(v o n.M o h l)在植物中分别看到了"肉样质"的物质，并将其命名为"原生质"(p r o t o p l a s m)。1861年舒尔策(M a x

S c h u l t z e)认为动植物细胞中的原生质具有同样的意义，提出了原生质理论。

■细胞受精和分裂的研究

● 1875年赫特维希(O.H e r t wi g)发现受精卵中两亲本核的合并;1877年施特拉斯布格(S t r a s b u r g e r)发现动物的受精现象;

● 1883年范·贝内登(v a n B e n e d e n)在动物中、1886年施特拉斯布格(S t r a s-b u r g e r)在植物中发现了减数分裂现象;

1880-1882年F l e m mi n g在蝾螈幼虫的组织细胞中发现了有丝分裂。

■一些重要细胞器的发现

●1883年范·贝内登(V a n B e n e d e n)和博费里(B o v er i)在动、植物细胞中发现了

中心体;

●1888年沃尔德耶(W a l d e ye r)提出染色体概念;

●1898年高尔基(Go l g i)发现了高尔基复合体;同年，线粒体也被正式命名。

在这短短的25年里，取得如此多的成果，除了细胞学说本身的贡献外，技术革新起着重要的作用。细胞染色技术、切片技术、显微技术等的不断改进和创新保证了科学研究的进步。当然，更重要的是这一时期人才辈出，他们的不断追求和探索的精神才是细胞学得以发展的原动力。

1.细胞概述: 问题与思考

3. 如何理解人才、理论和技术在科技发展中的作用?（答案）

答：从细胞的发展史可看出:人才是关键，是原动力，理论是指导，指

引方向，技术是突破点。

1.1.4细胞生物学发展简史

对细胞生物学的发展阶段划分不一，本书分为四个时期：

■细胞的发现及细胞学说的创立这一时期跨度较大，从1665到1874年。

■细胞学的经典时期即我们上面讨论的从1875年到1900年的25年。

■实验细胞学时期(ex p e r i me n t a l c y t o l o g y)从1900年到1953年的半个世纪里，细胞学的发展主要是采用实验的手段研究细胞学的问题，其特点是从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机理的研究。由于实验研究不断同相邻学科结合、相互渗透，导致了一些重要分支学科的建立和发展：

●细胞遗传学(c yt o g e n e t i c s)遗传学和细胞学结合建立了细胞遗传学，主要是

从细胞学的角度,特别是从染色体的结构和功能,以及染色体和其他细胞器的关

系来研究遗传现象,阐明遗传和变异的机制。

●细胞生理学(c yt o p h ys i o l o g y)细胞学同生理学结合建立了细胞生理学，主要研究内容包括细胞从周围环境中摄取营养的能力、代谢功能、能量的获取、生长、发育与繁殖机理,以及细胞受环境的影响而产生适应性和运动性的活动。细胞的离体培养技术对细胞生理学的研究具有巨大贡献。

●细胞化学(c yt o c h e mi s t r y)细胞学和化学的结合产生了细胞化学,主要是研

究细胞结构的化学组成及化学分子的定位、分布及其生理功能,包括定性和定量分析。如1943年克劳德(C l a u d e)用高速离心法从细胞匀浆液中分离线粒体，然后研究它的化学组成和生理功能并得出结论:线粒体是细胞氧化中心。1924年

F e u l g e n发明的D N A的特殊染色方法---F e u l g e n反应开创了D N A的定性和定量分析。