生物細胞 王鳳英 副教授

原核細胞的代表： 大腸桿菌 (E. coli) a.細胞壁 (cell wall) 由 胜肽聚醣 (peptidoglycan) 構成，結構堅固，其功能有︰　   (1) 保護細胞； (2) 細胞內外物質及訊息的交通； (3) 抗原性及 (噬菌体) 接受体。 b.鞭毛 (flagella) 使細菌運動，而 纖毛 (pili) 為細菌交配時的管道。 c.細胞膜 (cell membrane) 控制細胞內外的選擇性交通，膜蛋白有重要功能。 d.細胞質 (cytoplasma) 散佈著各種分子，主要是可溶性酵素、核糖体 (ribosome)。 e.核區 (nuclear region) 不是真正的細胞核，散佈著遺傳物質 DNA，細菌通常有一或數條 DNA 分子；細胞質中有環狀的 質體 DNA，是基因選殖的主要載體。 原核細胞，

古生菌： 是一種介於原核與真核細胞間的細菌。  是一種介於原核與真核細胞間的細菌。 古生菌與已知的原核細胞，在生化性質上有相當差異；喜生長在極端的條件，極類似地球演化的早期狀態；可分為三大類：  a.Methanogens： 甲烷菌極度厭氧，利用二氧化碳及氫氣產生甲烷。 b.Halophiles： 嗜鹽菌，生長在如死海的高鹽濃度區。 c.Thermacidophiles： 嗜酸熱菌，生長在火山口及溫泉帶，可耐酸至 pH 2。

真核細胞： 原核細胞與真核細胞的最大差異，在於後者有許多 胞器 (cellular organelles)，構造複雜；而最顯著的一個胞器，就是 細胞核 (nucleus)，原核細胞無細胞核。  

細胞核： 由雙層核膜包圍著，膜上有 核孔，核內有 核仁 (nucleolus)，核仁含大量 RNA，其餘的 核質 (nucleoplasm) 部分則散佈著 染色質 (chromatin)，染色質含遺傳物質 DNA，在細胞分裂前，染色質會凝集成 染色体 (chromosome)。 細胞核可能是由細胞外膜向內皺縮，包住染色體後形成球狀所造成。

內質網 (endoplasmic reticulum, ER)：  是細胞蛋白質的合成及輸送系統，依外形分為 RER (rough ER) 及 SER (smooth ER)； RER 在其膜上附著顆粒狀的 核糖体 (ribosome)，蛋白質合成後可通過內質網膜分泌到細胞外；不分泌到胞外的蛋白質，則由游離散佈在細胞質中的核醣体來製造。 SER表面光滑，沒有核糖体附著，可能與脂質的合成有關。

高爾基氏体 (Golgi body)： 是細胞內蛋白質的 集散地 與 加工場。　(1) 由內質網輸送來的蛋白質集中於此，分類後一部分分泌出細胞外。　 (2) 不分泌出細胞的蛋白質，則集中後包裝成小球体，即為 微体 (microbodies)。　(3) 醣蛋白 (glycoprotein) 等在此修飾加上醣類。

微体 (microbodies)： 有很多種，都含某種劇烈的酵素，有特定的生化功能。 (1) Lysosomes (溶脢体) 含有 溶菌脢 (lysozyme) 等多種水解酵素，以消化外來蛋白質、核酸、醣類等分子。植物細胞內的對等胞器為液泡，其体積都很大。　 (2) Peroxisomes含有 觸脢 (catalase)，把有害細胞的 H2O2 分解成水。　 (3) Glyoxosomes 可把脂質轉化成醣類，也是植物特有胞器的一種。

細胞骨架系統 (cytoskeleton elements)： 由許多小管所交錯構成，用以支持細胞，並行細胞運動、胞內運輸 及 細胞分裂。

細胞膜 (cell membrane)︰ 真核細胞最外層胞膜上附有許多蛋白質，有複雜的功能。 (1) 細胞間辨認 的特異性標記，如免疫學的各種T細胞上都有不同標記。 (2) 荷爾蒙受体，與其配體分子接觸後，可引發細胞內一連串信息傳導反應。 (3) 細胞內外離子的 輸送幫浦，也都是由蛋白質所組成。

粒線体 (mitochondria)： 是細胞產生能量的地方。 是細胞產生能量的地方。　 (1) 由雙層膜組成，內層向細胞內伸展，皺褶成為 瘠 (cristae)。    瘠上有顆粒密佈，是藉 呼吸鏈 進行能量代謝的地方，可生成 ATP。　 (2) 粒線体有自己的 DNA，也可以合成蛋白質，是細胞內的自治區；可能是可以行呼吸作用的原核細胞，侵入早期的真核細胞後，留在宿主細胞中共生。

葉綠体 (chloroplast) 與 造粉体 (amyloplast)： 1) 葉綠体進行光合作用捕捉太陽光能，與細胞壁、液泡及造粉体都是 植物 特有胞器。葉綠體是地球生物圈最關鍵的一環，缺少葉綠體將導致所有生物滅亡。　 (2) 造粉体含有大量澱粉粒，與葉綠体都屬 胞質体 (plastid)，二者是 同源器官，都是由相同的前體 (proplastid) 演變來，有的還可互相轉變。　 (3) 胞質体也都有自己的 DNA，可能是早期的原核光合菌，進入真核細胞後產生的共生系統。粒線體與胞質體這兩種共生胞器，都與能量的代謝有關。

細胞外套 (cell coat) （1）細胞外套只有部份動物細胞才有，會表現 抗原性； 癌細胞的細胞外套成分可以改變，以逃避免疫系統。 （1）細胞外套只有部份動物細胞才有，會表現 抗原性； 癌細胞的細胞外套成分可以改變，以逃避免疫系統。　 (2) 微粒体 (microsome) 是細胞打碎後，內質網破片形成的人為小球，並非胞器。 　(3) 病毒 無法歸類入任何一類生物，卻能在細胞中寄生繁衍；因病毒在各種細胞、甚至物種間游走，夾帶部分染色體片段，可能對演化有所影響。對人體而言，病毒可刺激免疫系統，也許不全都是負面的影響。

生物細胞帶有電荷 構成生物細胞的大部份分子都帶有電荷，有帶正電荷、有帶負電。 許多分子上同時帶有正電及負電基團，具有 兩性 (amphoteric) 性質；則視其正、負電荷數目的多寡，決定淨電荷之正或負。 而環境 H+ 濃度 (pH) 的變化，會影響分子淨電荷的正負。

細胞研究的歷史 1655年 Hooke用自製的顯微鏡觀察軟木塞薄片，看到了細胞。 1674年 Leewenhoek發現原生動物。 1838年 Schleiden和Schwann提出細胞學說。 1857年 Kolliker描述肌肉中的粒腺體。 1882年 Koch用苯胺染色證實霍亂是由細菌所引起。 1898年 Golgi用硝酸銀染細胞，發現了高基氏體。 1931年 Ruska製造出第一台穿透式電子顯微鏡。 1965年 製造出掃瞄式電子顯微鏡。 1997年 複製羊誕生。

生物學的領域是寬廣的。然而其中有許多引起我們興趣的事物是微小到我們肉眼所不能見的。事實上，人眼只能見到100微米的大小。 只有植物細胞能勉強被我們肉眼所觀察。

構造的大小關係

細胞有絲分裂 各個階段，隨時間而排列可分為以下五種不同時期：：（1）間期（2）前期（3）中期（4）後期（5）末期。

1.間期（Interphase） 此時細胞行代謝作用且佔組織的大多數。ＤＮＡ在間期時進行複製過程，為有絲分裂做準備。染色質在核內不能被清楚的看到。細胞核中深色的小點稱為核仁。

前期（Prophase） 細胞核中的染色質開始聚集並可在光學顯微鏡下被觀察到，這種細胞質集合體被稱為染色體。動物細胞在開始分裂時，中心粒和中心體均分裂為二，各向細胞的兩極移動，同時在中心體周圍出現輻射狀星狀體。各染色體已複製為兩條染色分體，兩者共同連接於著絲點上，其後染色體濃縮成短桿狀，繼之，核膜逐漸消失，細胞分裂進入前中期(prometaphase)。

中期（Metaphase） 兩中心體間出現排列成紡錘狀的細絲稱為紡錘絲，染色體排列於紡錘體的中央，即赤道板上，有些紡錘絲則連於染色體的著絲點上。紡錘絲將幫助染色體移動，進入後期。

後期（Anaphase） 紡錘絲牽引染色體，然後著絲點分裂為二，此時細胞內染色體的數目比原來的數目增加一倍，接著子染色體乃分裂為二群，並由於紡錘絲的牽引各向細胞兩極的中心體移動。

末期（Telophase） 最後，中央部位的細胞膜向內凹，而將細胞劃分為二。兩子細胞均有與母細胞同數的染色體。星狀體和紡錘體漸不明顯，最後終於消失。核膜、核仁重新相繼出現，染色體也恢復成為顆粒網狀的染色質。於是，有絲分裂完成。