高中生物奥林匹克竞赛教程：细胞生物学(上).pdfVIP

word

第八章细胞生物学

一、竞赛中涉及的问题

细胞生物学是现代生物学的重要组成部分，这部分知识在国际IBO竞赛纲要中占据了比较大

的比例。现行的中学生物学教材对纲要中提及的很多概念都没有涉及到。因此，有必要根据

纲要的内容进行补充和深化。同时也应当注意，还是要以基础知识为主，不可片面地拔高。

（一）细胞生物学的发展

1．细胞的发现

1665年英国物理学家罗伯特·虎克用他自制的显微镜观察栓皮栎的软木切片时，看到了一个

个蜂窝状的小室。他把这样的“小室”称为细胞。其实，他所看到的是植物细胞死亡后留下

来的细胞空腔，是一个死细胞。尽管如此，虎克的工作还是使生物学的研究进入了微观领域。

此后，许多人在动、植物中都看到和记载了细胞构造的轮廓。

2．细胞学说的建立

自虎克发现细胞之后约170年，到1839年创立了细胞学说。在这期间内，人们对动物、植物

细胞及其内含物进行了较为广泛的研究，积累了大量的资料。直到19世纪30年代已有人注

意到植物和动物在结构上存在某种一致性，它们都是由细胞所组成的。在这一背景下，德国

植物学家施莱登于1838年提出了细胞学说的主要论点，次年又经德国动物学家施旺加以充实，

最终创立了细胞学说。

细胞学说的主要内容是：细胞是动、植物有机体的基本结构单位，也是生命活动的基本单位。

这样，就论证了整个生物界在结构上的统一性，细胞把生物界的所有物种都联系起来了，生

物彼此之间存在着亲缘关系。这是对生物进化论的一个巨大的支持。细胞学说的建立有力地

推动了生物学的发展，为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据，恩格斯对此评价很高，把

细胞学说誉为19世纪自然科学的三大发现之一。

3．细胞学的发展

进入本世纪以来，染色方法的改进，高速离心机的应用，特别是电镜的问世和放射性同位素

的应用等，已使细胞生物学发展进入了较高的层次。从1953年开始，逐渐兴起在分子水平上

探讨生命奥秘的分子生物学。分子生物学取得的卓越成就对细胞学的发展是一个巨大的推动。

-1-/24

word

细胞学逐渐发展成从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上深入探讨细胞生命活动的

学科。

（二）细胞的形态与大小

1．细胞的形状

一个细胞与其他细胞分离而单独存在时，称游离细胞。游离细胞常呈球形或近于球形。但实

际上由于细胞表面X力或原生质粘度的不均一性等原因，很多单独存在的游离细胞并不呈球

状。例如，动物的卵细胞、植物的花粉母细胞是球状或近于球状的细胞，人的红细胞呈扁圆

状，某些细菌呈螺旋状，精子和许多原生动物具有鞭毛或纤毛，变形虫和白血球等为不定形

细胞。

许多细胞构成组织，这样的细胞称组织细胞。组织细胞的形状受相邻细胞的制约，并和细胞

的生理功能有关。例如肌肉细胞适于伸缩，神经细胞适于接受刺激、产生兴奋、传导兴奋。

2．细胞的大小

细胞的体积很小，肉眼一般是看不见的，需要借助显微镜才能看到。在显微技术和电镜技术

中常用的单位有：微米（μm或μ）、纳米（又叫毫微米nm）和埃三种。

1m＝102cm＝106μm＝109Å

细胞的直径多在10μm～100μm之间。有的很小，如枝原体，其直径为0.1μm～0.2μm，是

最小的细胞。细菌的直径一般只有1μm～2μm。有的细胞较大，如番茄、西瓜的果肉细胞直

径可达1mm；棉花纤维细胞长约1cm～5cm；最大的细胞是鸟类的卵（鸟类的蛋只有其中的蛋

黄才是它的细胞，卵白是供发育用的营养物质，不屑于细胞部分），如鸵鸟蛋卵黄的直径可达

5cm。

细胞的大小与生物体的大小没有相关性。参天的大树与新生的小苗；大象与昆虫，它们的细

胞大小相差无几。鲸是最大的动物，但是它的细胞并不大，生物体积的加大，主要是细胞数

目的增多造成的。

（三）原核细胞和真核细胞

构成生物体的细胞可以分成两类：原核细胞和真核细胞。原核细胞代表原始形式的细胞，结

构简单，只有一些低等的生物，如细菌、蓝藻、放线菌、枝原体等是由原核细胞构成的。真

核细胞结构复杂，大多数生物都是由真核细胞所构成。

-2-/24

word

1．原核细胞

原核细胞外