细胞的基本结构细胞是生物体基本的结构和功能单位，除病毒外，所有生物均由细胞构成。不同类型的细胞在结构上存在一定差异，但也具有许多共同的基本结构。根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，可将细胞分为原核细胞和真核细胞两大类，它们的基本结构既有区别又有联系。一、原核细胞的基本结构原核细胞结构相对简单，体积较小，直径一般在1-10μm之间，常见的原核生物有细菌、蓝藻、支原体、衣原体等。其基本结构主要包括以下几个部分：（一）细胞壁除支原体外，大多数原核细胞都具有细胞壁，位于细胞的最外层，厚度一般为10-80nm。原核细胞的细胞壁主要由肽聚糖构成，肽聚糖是由多糖链和短肽链组成的网状结构，它能维持细胞的形态，保护细胞免受外界环境的机械损伤和渗透压变化的影响，同时也能与细胞膜共同完成细胞内外物质的交换。不同种类的原核生物，其细胞壁中肽聚糖的含量和结构有所不同，例如革兰氏阳性菌的细胞壁肽聚糖含量较高，约占细胞壁干重的50-90%，而革兰氏阴性菌的细胞壁肽聚糖含量较低，仅占5-20%，且在肽聚糖层外侧还有一层外膜。（二）细胞膜细胞膜又称质膜，紧贴在细胞壁内侧，是一层由磷脂双分子层和蛋白质分子构成的薄膜，厚度约为7-8nm。细胞膜具有选择透过性，能够控制物质进出细胞，允许某些小分子物质（如氧气、二氧化碳、水分子等）自由通过，而对大分子物质（如蛋白质、核酸等）则具有选择性，需要通过特定的载体蛋白或通道蛋白才能进出细胞。此外，细胞膜上还含有一些酶，这些酶参与细胞的呼吸作用、物质代谢等多种化学反应，同时细胞膜也是细胞与外界环境进行信息交流的重要场所，细胞膜表面的糖蛋白等物质能够识别外界信号分子，并将信号传递到细胞内，调节细胞的生理活动。（三）细胞质细胞质是细胞膜以内、拟核以外的胶状物质，主要由水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸等物质组成，是细胞进行新陈代谢的主要场所。在原核细胞的细胞质中，没有由膜包被的细胞器，只有一些分散的核糖体。核糖体是合成蛋白质的场所，原核细胞的核糖体较小，直径约为20nm，由RNA和蛋白质组成，其沉降系数为70S（真核细胞核糖体沉降系数为80S）。此外，在部分原核细胞的细胞质中还含有一些特殊的结构，如蓝藻细胞中的光合片层，光合片层上含有叶绿素、藻蓝素等光合色素，是蓝藻进行光合作用的场所；有些细菌细胞中还含有质粒，质粒是一种小型环状双链DNA分子，能够自主复制，并且可以在不同的细菌细胞之间转移，质粒上通常含有一些抗性基因等，在基因工程中常被用作载体。（四）拟核拟核是原核细胞特有的结构，位于细胞的中央，是一个没有核膜包被的、裸露的环状双链DNA分子，它集中了细胞的大部分遗传物质，控制着细胞的遗传和代谢活动。拟核中的DNA分子不与蛋白质结合形成染色体，而是以游离的状态存在，其复制、转录等过程都在细胞质中进行。（五）其他附属结构部分原核细胞还具有一些特殊的附属结构，以适应不同的生活环境。例如，有些细菌细胞的表面具有鞭毛，鞭毛是由蛋白质构成的细长丝状结构，能够旋转运动，帮助细菌在液体环境中移动；有些细菌细胞表面还具有菌毛，菌毛比鞭毛更细、更短，数量较多，主要功能是帮助细菌附着在宿主细胞表面或其他物体表面；还有一些原核细胞在不良环境条件下会形成芽孢，芽孢是一种休眠体，具有很强的抗逆性，能够抵抗高温、低温、干旱、辐射等恶劣环境，当环境条件适宜时，芽孢又能萌发成新的菌体。二、真核细胞的基本结构真核细胞结构复杂，体积较大，直径一般在10-100μm之间，常见的真核生物包括动物、植物、真菌、原生生物等。真核细胞具有以核膜为界限的细胞核，其基本结构主要包括细胞膜、细胞质、细胞核等，其中细胞质中含有多种由膜包被的细胞器。（一）细胞膜真核细胞的细胞膜与原核细胞的细胞膜在结构和功能上基本相似，都是由磷脂双分子层和蛋白质分子构成的选择透过性膜，能够控制物质进出细胞，进行细胞间的信息交流，并参与细胞的多种代谢活动。但真核细胞细胞膜上的蛋白质种类和数量更多，功能也更复杂，例如细胞膜上的受体蛋白能够特异性地结合激素、神经递质等信号分子，从而启动细胞内的信号传导通路，调节细胞的生理功能；细胞膜上的酶蛋白参与细胞的物质代谢和能量转换等过程。此外，在动物细胞的细胞膜外侧，还含有少量的糖类物质，这些糖类物质与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，它们在细胞的识别、黏附等过程中发挥重要作用。（二）细胞质细胞质是细胞膜以内、细胞核以外的部分，由细胞质基质和细胞器组成。1.细胞质基质细胞质基质又称细胞溶胶，是细胞质中除去细胞器以外的胶状物质，主要由水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸、多种酶以及细胞骨架等物质组成。细胞质基质是细胞进行新陈代谢的主要场所，许多化学反应，如糖酵解、脂肪酸合成等都在细胞质基质中进行。同时，细胞质基质还为细胞器提供了适宜的生活环境，保证了细胞器正常的结构和功能。2.细胞器细胞器是细胞质中具有特定形态和功能的结构，它们由膜或非膜结构组成，在细胞的生命活动中发挥着重要作用。真核细胞中的细胞器主要包括线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、液泡、中心体等。（1）线粒体线粒体普遍存在于动植物细胞中，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被誉为“细胞的动力车间”。线粒体通常呈粒状或杆状，直径约为0.5-1μm，长度约为1-2μm，不同细胞中线粒体的数量差异较大，新陈代谢旺盛的细胞（如心肌细胞、肝细胞）中线粒体数量较多，而新陈代谢缓慢的细胞（如成熟的红细胞）中线粒体数量较少甚至没有。线粒体具有双层膜结构，外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，嵴的形成增大了内膜的表面积，有利于有氧呼吸过程中酶的附着和化学反应的进行。线粒体的内膜和外膜之间是膜间隙，内膜以内是线粒体基质，基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶、少量DNA、RNA和核糖体等。线粒体中的DNA能够自主复制，并指导合成部分线粒体蛋白质，因此线粒体具有一定的自主性，但线粒体的大部分蛋白质仍需要由细胞核中的DNA指导合成，所以线粒体的功能受到细胞核和线粒体自身遗传物质的共同调控。（2）叶绿体叶绿体主要存在于绿色植物的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞中，是植物细胞进行光合作用的场所，被誉为“细胞的养料制造车间”和“能量转换站”。叶绿体通常呈扁平的椭球形或球形，直径约为5-10μm，厚度约为2-3μm。叶绿体也具有双层膜结构，外膜和内膜都比较光滑，内膜以内是类囊体和基质。类囊体是由膜围成的扁平囊状结构，许多类囊体堆叠在一起形成基粒，基粒之间通过类囊体薄膜连接形成基质片层。类囊体薄膜上含有叶绿素、类胡萝卜素等光合色素以及与光反应有关的酶，是光反应的场所；叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶、少量DNA、RNA和核糖体等，是暗反应的场所。与线粒体类似，叶绿体中的DNA也能够自主复制，并指导合成部分叶绿体蛋白质，具有一定的自主性，但其大部分蛋白质仍需要由细胞核中的DNA指导合成。（3）内质网内质网是由膜连接而成的网状结构，广泛分布于细胞质中，是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。内质网根据其表面是否附着核糖体，可分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网表面附着有核糖体，其主要功能是合成和加工分泌蛋白（如抗体、激素等）以及膜蛋白，核糖体合成的多肽链进入粗面内质网腔中进行加工，形成具有一定空间结构的蛋白质，然后通过囊泡运输到高尔基体进行进一步的加工和分类。滑面内质网表面没有核糖体附着，其功能比较多样，主要参与脂质的合成（如磷脂、固醇等），还与细胞内的物质运输、解毒等过程有关，例如肝脏细胞中的滑面内质网含有多种酶，能够分解有害物质。（4）高尔基体高尔基体普遍存在于动植物细胞中，由一系列扁平的囊状结构和周围的囊泡组成，主要功能是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装，然后将其运送到细胞的特定部位或分泌到细胞外，因此高尔基体被誉为“细胞的分拣和包装车间”。高尔基体的扁平囊状结构从外到内可以分为顺面、中间膜囊和反面三个部分，顺面靠近内质网，主要接受来自内质网的囊泡，中间膜囊是蛋白质加工和修饰的主要场所，反面对加工后的蛋白质进行分类和包装，并通过囊泡将其运送到目的地。在动物细胞中，高尔基体还与细胞的分泌活动密切相关，例如胰腺细胞中的高尔基体能够将胰岛素等激素分泌到细胞外；在植物细胞中，高尔基体还与细胞壁的形成有关，在细胞分裂末期，高尔基体通过囊泡运输合成细胞壁所需的物质，参与细胞壁的构建。（5）核糖体核糖体是细胞内合成蛋白质的场所，普遍存在于原核细胞和真核细胞中。真核细胞中的核糖体有两种存在形式，一种是游离在细胞质基质中的游离核糖体，主要合成细胞自身需要的、在细胞内发挥作用的蛋白质（如细胞质基质中的酶、线粒体和叶绿体中的部分蛋白质等）；另一种是附着在粗面内质网表面或核膜表面的附着核糖体，主要合成分泌蛋白和膜蛋白。核糖体由大小两个亚基组成，每个亚基都由RNA和蛋白质构成，在蛋白质合成过程中，大小亚基会结合在一起，读取mRNA上的遗传信息，并将氨基酸合成多肽链。真核细胞核糖体的沉降系数为80S，其中大亚基为60S，小亚基为40S，而原核细胞核糖体的沉降系数为70S，大亚基为50S，小亚基为30S。（6）溶酶体溶酶体是由高尔基体断裂形成的囊状结构，内含多种水解酶，这些水解酶能够分解多种生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等，因此溶酶体被誉为“细胞的消化车间”。溶酶体的主要功能包括：分解衰老、损伤的细胞器，将分解后的物质重新利用；吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌，保护细胞免受病原体的侵害；在细胞凋亡过程中，溶酶体释放水解酶，分解细胞内的物质，参与细胞的程序性死亡。溶酶体膜具有一定的稳定性，能够防止水解酶泄漏到细胞质基质中，避免对细胞自身造成损伤。当溶酶体膜受损时，水解酶泄漏到细胞质基质中，会导致细胞自溶。（7）液泡液泡主要存在于植物细胞中，动物细胞中也含有少量小型液泡（如原生动物细胞中的伸缩泡）。植物细胞中的液泡通常较大，成熟的植物细胞中往往只有一个中央大液泡，其体积可占细胞体积的90%以上，液泡的表面有一层液泡膜，膜内是细胞液，细胞液中含有水、糖类、无机盐、色素、有机酸、生物碱等多种物质。液泡的主要功能包括：储存物质，如储存糖类、无机盐、色素等；调节细胞的渗透压，维持细胞的形态，当细胞液浓度较高时，细胞吸水膨胀，使植物细胞保持坚挺；参与细胞的代谢活动，如细胞液中的酶可以参与某些物质的分解和合成；此外，液泡中的色素（如花青素）还能使植物的花、果实等呈现出不同的颜色。（8）中心体中心体存在于动物细胞和某些低等植物细胞中，位于细胞核附近的细胞质中，由两个相互垂直排列的中心粒及其周围的物质组成。中心粒是由9组三联体微管构成的短柱状结构，每组三联体微管都由三根微管组成，呈辐射状排列。中心体的主要功能是与细胞的有丝分裂有关，在细胞分裂间期，中心体进行复制，形成两个中心体，然后分别向细胞的两极移动，在两个中心体之间形成纺锤体，纺锤体中的纺锤丝能够牵引染色体向细胞的两极移动，从而保证染色体的平均分配，确保细胞分裂的正常进行。（三）细胞核细胞核是真核细胞特有的结构，是细胞的遗传信息库，控制着细胞的代谢和遗传，通常位于细胞的中央，其形态、大小和数量因细胞类型而异。例如，动物细胞的细胞核通常呈球形或椭圆形，植物细胞的细胞核通常呈扁平的球形或椭圆形，而某些低等生物的细胞中可能含有多个细胞核（如草履虫细胞含有两个细胞核）。细胞核主要由核膜、核仁、染色质和核基质组成。1.核膜核膜又称核被膜，是双层膜结构，将细胞核与细胞质分隔开，使细胞核成为一个相对独立的空间，有利于细胞核内遗传物质的储存和遗传信息的传递。核膜的外膜与内质网相连，并且外膜表面也附着有核糖体，与粗面内质网的结构相似。核膜上还分布有许多核孔，核孔是由多种蛋白质构成的通道，能够允许大分子物质（如RNA、蛋白质等）在细胞核和细胞质之间进行运输，例如细胞核内合成的RNA通过核孔进入细胞质中，参与蛋白质的合成；细胞质中合成的蛋白质（如DNA聚合酶、RNA聚合酶等）通过核孔进入细胞核中，参与细胞核内的DNA复制、转录等过程。核膜还具有选择透过性，能够控制小分子物质进出细胞核。2.核仁核仁是细胞核内一个或多个圆形或椭圆形的结构，没有膜包被，其大小、形态和数量也因细胞类型和细胞的生理状态而异。在细胞分裂间期，核仁明显，而在细胞分裂期，核仁会消失，分裂结束后又会重新形成。核仁的主要功能是与核糖体的形成有关，核仁中含有大量的rRNA基因，这些基因转录形成rRNA，rRNA与蛋白质结合形成核糖体的大小亚基，然后通过核孔进入细胞质中，组装成完整的核糖体，参与蛋白质的合成。此外，核仁还可能参与细胞的衰老、凋亡等过程。3.染色质染色质是细胞核内由DNA和蛋白质组成的细丝状结构，因其容易被碱性染料染色而得名。染色质与染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在形态，在细胞分裂间期，染色质呈细丝状，分散在细胞核中，有利于DNA的复制和转录；在细胞分裂期，染色质高度螺旋化、缩短变粗，形成具有一定形态和数目染色体，有利于染色体的平均分配。染色质中的DNA是细胞的遗传物质，携带了细胞的全部遗传信息，它控制着细胞的生长、发育、分裂、分化等多种生命活动。染色质中的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白，组蛋白与DNA结合形成核小体，核小体是染色质的基本结构单位，许多核小体连接在一起形成染色质丝；非组蛋白则参与染色质的结构调控和基因表达的调控。4.核基质核基质又称核骨架，是细胞核内除去核膜、核仁、染色质以外的胶状物质，主要由蛋白质组成，还含有少量的RNA和DNA。核基质是细胞核的支架，能够维持细胞核的形态和结构，为细胞核内的DNA复制、转录、RNA加工等过程提供场所和支持，同时也参与细胞的信号传导、基因表达调控等过程。三、细胞结构的整体性细胞的各个基本结构并不是孤立存在的，而是相互联系、相互协调的，共同完成细胞的生命活动，体现了细胞结构的整体性。例如，细胞内蛋白质的合成过程需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等多种结构的协同作用：核糖体合成多肽链，内质网对多肽链进行加工和运输，高尔基体对蛋白质进行进一步的加工、分类和包装，线粒体为整个过程提供能量。此外，细胞核作为细胞的遗传信息库，控制着细胞内各种结构的形成和功能的发挥，而细胞质中的细胞器和细胞质基质也为细胞核的正常功能提供了必要的物质和能量支持。细胞的各个结构之间通过物质运输、信息传递等方式相互沟通，形成一个统一的整体，确保细胞能够正常地生长、发育、分裂和分化，从而实现生物体的各项生命活动。总之，细胞的基本结构是细胞完成各项生命活动的基础，原核细胞和真核细胞在基本结构上既有共性又有差异，深入了解细胞的基本结构，对于我们认识生命的本质、探索生命活动的规律以及研究疾病的发生机制等都具有重要的意义。
