細胞
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細胞（英語：Cell）舊稱䏭[1]，是生物體結構和功能的基本單位。它是除了病毒之外全部有完整生命力的生物的最小單位，也經常被稱為生命的積木（病毒僅由DNA/RNA組成，並由蛋白質和脂肪包裹其外）。[2]細胞可分為兩大類：原核細胞和真核細胞。細菌界和古菌界的生物由原核細胞構成。原生生物，真菌，植物和動物均由真核細胞構成。[3]
生物可分為單細胞生物（僅由單顆粒白血球構成，包括大多數的細菌）和多細胞生物，人體包含數十萬億顆粒白血球（局部樣本實驗估計總計約3.72 × 1013粒[4]）。植物細胞和動物細胞的大小在1μm到100μm之間，所以在顯微鏡下可見。[5]
細胞生物學，舊稱細胞學是研究細胞的形態結構、生理機能、發育、生活史，以及各種細胞器及信號轉導路徑的學科，可根據研究的尺度來分類，包括顯微水平，超微水平和分子水平等不同層次研究細胞的結構、功能及生命活動。
生物界由兩種細胞構成：原核細胞和真核細胞。生命最先演化成原核細胞；地球上存在生命的最初的15億年間，原核細胞是唯一的生存形式。化石證據可推斷出生命演化成真核細胞是在大約21億年以前。真核細胞最大的特點是其內部包含了以膜封圍的細胞核來存儲DNA。真核（eukaryotic）一詞源自希臘語，其中前綴「eu」是「真正的」（true）意思，而「karyon」是內核的意思，這裏指細胞核（nucleus）。原核（prokaryotic）是指「在細胞核出現之前」，其中前綴「pro」是「在…之前」（before）的意思，映射了原核細胞是在真核細胞之前出現的事實。[6]
| 原核細胞 | 真核細胞 | |
|---|---|---|
| 特徵生物 | 細菌，古菌 | 單細胞生物，真菌，植物，動物 |
| 大小 | ～1至10μm（最小的細菌，類菌質體，其的直徑在0.1至1.0μm之間） | ～10至100μm（去掉尾部的精子的尺寸要更小一些。大多數動植物細胞直徑一般在20至30μm間。鴕鳥的卵黃直徑可達5cm，人的坐骨神經細胞可長達1m。） |
| 細胞核類型 | 擬核；無細胞核 | 包覆於雙層膜中的細胞核 |
| DNA | 環狀（大多數） | 線性分子（與組織蛋白構成染色體） |
| RNA／蛋白質合成 | 在細胞質中同步完成 | RNA在細胞核中合成 蛋白質在細胞質中合成 |
| 核糖體 | 50S＋30S | 60S＋40S |
| 細胞質結構 | 極簡單的結構，非常少的細胞器 | 高度結構化，包含多個內膜細胞器和一具細胞骨架 |
| 細胞的運動 | 由鞭毛蛋白構成的鞭毛驅動 | 由包含微管的鞭毛和纖毛驅動；或由包含肌動蛋白的板狀偽足和微刺驅動 |
| 粒線體 | 無 | 有一到成千上萬粒（有一些沒有） |
| 葉綠體 | 無 | 藻類和植物中 |
| 組織結構 | 通常存在於單細胞體中 | 單細胞體，群體生物，高級的多細胞生物 |
| 細胞分裂 | 二元分裂繁殖（簡單分裂） | 有絲分裂（分裂或芽殖） 減數分裂 |
原核細胞比真核細胞更簡單因此也更小，它沒有真核細胞中的細胞核和各種的細胞器。原核細胞分兩種：細菌和古菌；他們擁有相似的結構。構成原核細胞的核物質的是直接與細胞質接觸的單條染色體。這片未與細胞質完全隔離的區域稱為擬核。從結構上看，原核細胞分三區：
雖然原核細胞沒有細胞核，但是緊縮後的DNA會形成擬核。原核細胞擬核外可攜帶環形的外因子控制的DNA，稱為質粒；質粒可提供額外的功能，如對抗生素的耐藥性。
植物，動物，真菌，黏菌，原生動物，及藻類均屬於真核生物。這類細胞，其寬度可達典型原核細胞寬度的15倍，而體積可達原核細胞的1000倍。原核細胞和真核細胞的最大不同點在於真核細胞內包含有以膜邊界的隔間，這些隔間是進行特定的新陳代謝活動的場所。其中最重要的是細胞核，這隔間正是遺傳物質DNA的所在地。細胞核是真核細胞命名的由來，它的意思是「真正帶細胞核的細胞」。其他的不同點包括：
細胞是生物體的構造和生理的基本單位，卻不能因此認為所有的生物細胞都相同，即使在同一粒粒體內，也有因為分化而產生各式各樣外觀與功能不同的細胞，即使相同種類的細胞，也可能正在執行的生理工作也有差異，但是基本上彼此都有共同的基本構造。
細胞膜為細胞與環境之間以及細胞器與細胞質之間的分界，能夠調節物質的進出，而膜上的蛋白質有許多種類，有的可以適時協助物質進出，有的能夠傳遞訊息，有的則負責防禦（免疫系統）的功能。細胞膜（又稱原生質膜）為細胞結構中分隔細胞內、外不同介質和組成成份的界面。原生質膜普遍認為由磷脂質雙層分子作為基本單位重複而成，其上鑲嵌有各種類型的膜蛋白以及與膜蛋白結合的糖和糖脂。 原生質膜是細胞與周圍環境和細胞與細胞間進行物質交換和資訊傳遞的重要通道。原生質膜通過其上的孔隙和跨膜蛋白的某些性質，達到有選擇性的，可調控的物質運輸作用。
細胞膜就像半透膜一樣，裝着滿滿的液狀、膠體狀的細胞質，可粗略分為細胞質基質和細胞器。細胞質含有維持生命現象所需要的基本物質，例如糖類、脂質、蛋白質、與蛋白質合成有關的核糖核酸，因此也是整粒細胞運作的主要場所，透過細胞膜外接收的訊息、細胞內部的物質，共同調節基因的表現，影響生理活動。另外，細胞質內部也有多種網狀構造，稱為細胞骨架（Cytoskeleton），可以協助維持細胞形狀，也能引導內部物質的移動，一些細胞骨架會於細胞分裂時，形成可以透過染色而觀察的紡錘絲，有一些骨架更能幫助細胞運動。
分類在細菌、真菌、植物的生物，其組成的細胞都具有細胞壁，而原生生物則有一部分的生物體具有此構造，但是動物沒有。細胞壁是由細胞質的分泌物構成，在電子顯微鏡的發明之後，有許多的研究因此可以讓人們知道，其成分與組成。而細胞壁可以保護細胞減少外界傷害、維持形狀，並且避免因為水分過多而脹破。
部分細菌，在細胞膜和細胞壁外還有着膠狀莢膜（Bacterial capsule）。莢膜可以是多糖的，例如在肺炎球菌與腦膜炎雙球菌中，或是多肽的，例如在炭疽芽孢桿菌，或是玻尿酸的，例如在鏈球菌屬中。莢膜沒有被正常的染色方案標記，並且可以被印度墨水或甲基藍檢測到；這允許用於觀察的細胞之間的較高對比度[9]:87。
鞭毛是讓細胞移動的細胞器。細菌鞭毛從細胞質延伸，穿過細胞膜，並通過細胞壁擠出。它們是長而粗的線狀附屬物，亦是天然蛋白質。一種不同類型的鞭毛在古菌中被發現，在真核生物中亦發現了另一種不同類型的鞭毛。
菌毛，也被稱為性菌毛，是在細菌表面上發現的短而薄的頭髮狀細絲。菌毛或性菌毛由稱為菌毛蛋白（抗原性）的蛋白質形成，並負責將細菌附着於人細胞的特定受體（細胞粘附）。有特定類型的特定菌毛會進行細菌接合。
細胞生長到一定程度，不是繁殖就是死亡。細胞分裂後產生的新細胞生長增大，隨後又平均地分裂成兩粒和原來母細胞「一樣」的子細胞，細胞這種生長與分裂的循環稱為細胞週期或有絲分裂週期。
細胞分化是個體發育過程中細胞之間產生穩定差異的過程。所以，細胞分化是指同源細胞通過分裂，發生形態、結構與功能特徵穩定差異的過程。
細胞分化的實質是基因選擇性表達的結果，在個體發育過程中基因按照一定程式相繼活化的現象，稱為基因的差次表達（differential expression）或順序表達（Sequential expression）。即在同一時間內不是所有的基因都具活性，而是有的有活性，有的無活性，有些細胞是這部分基因有活性，有些細胞則是另外一些基因有活性。
組織特異性基因和管家基因 一類是維持細胞最基本生命活動的基因，是所有一切細胞都需具備的，由此譯製基本生命活動所必需的結構和功能蛋白。這類基因稱「House-keeping gene」，譯為「管家基因」，它們與細胞分化關係不大。如編碼與細胞分裂、能量代謝、細胞基本建成有關的蛋白質的基因屬此類。另一類是譯製特異蛋白質的基因，與細胞的基本生存無直接關係，但與細胞分化關係密切，被稱為「Luxury gene」，譯為奢侈基因。
組合調控引發組織特異性基因的表達 弄清了細胞分化的實質，研究者們便把注意力集中到基因選擇表達的控制機理方面。除細胞核與細胞質的相互作用對細胞分化的影響外，包括環境在內的諸多因素均對細胞分化有重要的影響。
細胞衰老的研究只是整門衰老生物學（老年學，人類學）研究中的一部分。所謂衰老生物學（biology of senescence，或稱老年學、老人學，gerontology）是研究生物衰老的現象、過程和規律。其任務是要揭示生物（人類）衰老的特徵，探索發生衰老的原因和機理，尋找推遲衰老的方法，根本目的在於延長生物（人類）的壽命。
多細胞有機體細胞，依壽命長短不同可劃分為兩類，即幹細胞和功能細胞。幹細胞在一生都保持分裂能力，直到達到最高分裂次數便衰老死亡。如表皮生發層細胞，生血幹細胞等。
細胞死亡是細胞衰老的結果，是細胞生命現象的終止。包括急性死亡（細胞壞死）和程式化死亡（細胞凋亡）。細胞死亡最顯著的現象，是原生質的凝固。事實上細胞死亡是漸進過程，要決定細胞何時已死亡頗為困難。除非用固定液等人為因素瞬間使其死亡。那麼，怎樣鑑定細胞是否死亡了呢？通常採用活體染色法來鑑定。如用中性紅染色時，生活細胞只有液泡系染成紅色，如果染料擴散，細胞質和細胞核都染成紅色，則標誌這細胞已死亡。
細胞凋亡是主動由基因決定自動結束生命的過程，所以也常稱為程式化細胞死亡。凋亡細胞將被吞噬細胞吞噬。這一假說是基於Hayflick界限提出的：1961年Hayflick根據人胚胎細胞的傳代培養實驗提出。指細胞在發育的一定階段出現正常的自然死亡，它與細胞的病理死亡有根本的區別。細胞凋亡對於多細胞生物個體發育的正常進行，自穩平衡的保持以及抵禦外界各種因素的干擾方面都起着非常關鍵的作用。例如：蝌蚪尾的消失，骨髓和腸的細胞凋亡，脊椎動物的神經系統的發育，發育過程中手和足的成形過程。
細胞是由英國科學家羅拔·虎克於1665年發現的。當時他透過顯微鏡觀察軟木塞時看到一格一格的細胞壁，命名為細胞(cell)，這粒名詞就此誕生。當時羅拔·虎克所看到的細胞只是細胞壁，還不是現在所定義的細胞。細胞學說最早由馬蒂亞斯·雅各布·施萊登和泰奧多爾·施旺提出。現代細胞理論的內容包括：所有生物均由一粒或以上細胞組成，細胞由原已存在的細胞分裂而來，生物最重要的功能在細胞內完成，所有細胞均包含有控制功能和傳遞繁殖資訊所必須的遺傳物質[10]。細胞（cell）一詞來源於拉丁語cella，意為「狹窄的房間」。羅拔·虎克最先使用該詞作為描述性術語來表述「最小的生物組成結構」，在他1665年出版的書中他把通過顯微鏡所看到的軟木塞細胞與僧院中僧侶所居住的小房間來比較[11]。而這樣觀察到的細胞早已死亡，僅能看到殘存的植物細胞壁，雖然他並非真的看見一粒生命的單位（因為無生命跡象）後世的科學家仍認為其功不可沒，一般而言還是將他當作發現細胞的第一人。而事實上真正首先發現活細胞的，還是荷蘭生物學家列文虎克。
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