《生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)解析》課件

生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)解析歡迎大家參加《生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)解析》課程。在這門課程中，我們將深入探索生命體的基本單位——細(xì)胞的奧秘。作為現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)，細(xì)胞理論幫助我們理解生命的本質(zhì)和疾病的機制。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前已知與細(xì)胞異常相關(guān)的疾病超過100種，這凸顯了細(xì)胞研究的重要性。通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，我們能夠更好地認(rèn)識生命過程，為疾病診斷和治療奠定基礎(chǔ)。在接下來的課程中，我們將從細(xì)胞的基本概念出發(fā)，逐步深入各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能，探索細(xì)胞內(nèi)部復(fù)雜而精密的運作機制。細(xì)胞：生命體的基本單位細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)"細(xì)胞"一詞最早由英國科學(xué)家羅伯特·胡克（RobertHooke）于1665年創(chuàng)造。他在觀察軟木切片時，發(fā)現(xiàn)了類似于修道院小房間的結(jié)構(gòu)，將其命名為"cell"（細(xì)胞）。細(xì)胞的定義細(xì)胞是具有生命特征的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。它能夠獨立執(zhí)行生命活動，包括新陳代謝、生長、應(yīng)對環(huán)境刺激以及繁殖等。生命的基礎(chǔ)無論是單細(xì)胞生物還是復(fù)雜的多細(xì)胞生物，所有生命體都由細(xì)胞構(gòu)成。一個完整的細(xì)胞包含了維持生命所需的全部遺傳信息和代謝機制。細(xì)胞理論的發(fā)展歷程1665年羅伯特·胡克首次觀察并描述了細(xì)胞結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了細(xì)胞研究的先河。他使用自制顯微鏡觀察軟木切片，發(fā)現(xiàn)了蜂窩狀結(jié)構(gòu)。1838年馬蒂亞斯·施萊登（MatthiasSchleiden）提出植物體由細(xì)胞組成的理論，他研究了各種植物組織，確認(rèn)細(xì)胞是植物體的基本單位。1839年西奧多·施旺（TheodorSchwann）將細(xì)胞理論擴展到動物界，確立了"所有生物體均由細(xì)胞組成"的基本觀點。1855年魯?shù)婪颉ぞS爾肖（RudolfVirchow）補充了"所有細(xì)胞來自于已存在的細(xì)胞"（Omniscellulaecellula）的重要原則，完善了細(xì)胞理論。細(xì)胞的基本類型原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡單，無核膜包裹的DNA，缺乏膜包被的細(xì)胞器。典型代表為細(xì)菌和古菌。大小通常在0.1-10μm之間，遠(yuǎn)小于真核細(xì)胞。DNA直接暴露在細(xì)胞質(zhì)中缺乏復(fù)雜的細(xì)胞器系統(tǒng)通常具有細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有由核膜包裹的細(xì)胞核，擁有多種膜包被的細(xì)胞器。包括動物、植物、真菌和原生生物等。大小一般在10-100μm之間。DNA被核膜包裹形成細(xì)胞核具有多種功能各異的細(xì)胞器內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度分化原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)總覽核區(qū)原核細(xì)胞沒有真正的細(xì)胞核，遺傳物質(zhì)（DNA）直接存在于細(xì)胞質(zhì)中，通常以環(huán)狀DNA分子形式存在，被稱為擬核或核質(zhì)區(qū)。細(xì)胞壁大多數(shù)原核生物具有細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，主要成分為肽聚糖。細(xì)胞壁提供結(jié)構(gòu)支持和保護(hù)功能，使細(xì)胞能夠在各種惡劣環(huán)境中生存。細(xì)胞膜磷脂雙分子層構(gòu)成，控制物質(zhì)進(jìn)出，內(nèi)有呼吸作用的酶系統(tǒng)。原核細(xì)胞的細(xì)胞膜還可內(nèi)陷形成中體，增加細(xì)胞內(nèi)部表面積。核糖體原核細(xì)胞中的核糖體較?。?0S），游離于細(xì)胞質(zhì)中，是蛋白質(zhì)合成的場所。細(xì)菌和藍(lán)藻等原核生物體內(nèi)都含有大量的核糖體。真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)總覽細(xì)胞核真核細(xì)胞的指揮中心，儲存遺傳信息并控制細(xì)胞活動線粒體細(xì)胞的"能量工廠"，進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生ATP內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高爾基體加工、分類和包裝運輸物質(zhì)的細(xì)胞器溶酶體含有消化酶的囊泡，負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)的消化作用光學(xué)顯微鏡與電子顯微鏡光學(xué)顯微鏡利用可見光成像，方便操作且樣本制備簡單。最大分辨率可達(dá)0.2微米（μm），足以觀察細(xì)胞整體結(jié)構(gòu)和較大的細(xì)胞器，但無法觀察更精細(xì)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。放大倍數(shù)：通常40-1000倍可觀察活體細(xì)胞成本相對較低，操作簡便電子顯微鏡利用電子束成像，具有極高的分辨能力。最大分辨率可達(dá)0.2納米（nm），能夠詳細(xì)觀察細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)，包括膜系統(tǒng)、核糖體甚至大分子結(jié)構(gòu)。放大倍數(shù)：可達(dá)數(shù)百萬倍需要特殊樣本制備可分為透射電鏡和掃描電鏡細(xì)胞膜的超微結(jié)構(gòu)1流動性磷脂分子和蛋白質(zhì)可在膜平面內(nèi)自由移動2鑲嵌蛋白穿膜蛋白、周邊蛋白提供多種功能3磷脂雙分子層親水頭部朝外，疏水尾部朝內(nèi)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)細(xì)胞膜的現(xiàn)代理解基于Singer和Nicolson于1972年提出的"流體鑲嵌模型"。該模型描述了細(xì)胞膜的基本特性：磷脂分子形成雙分子層，其中嵌有各種蛋白質(zhì)分子。磷脂分子的親水頭部朝向膜的兩側(cè)，疏水尾部則朝向膜的內(nèi)部。膜蛋白根據(jù)其在膜中的位置可分為穿膜蛋白和周邊蛋白。穿膜蛋白完全穿過脂質(zhì)雙層，而周邊蛋白則附著在膜的內(nèi)側(cè)或外側(cè)表面。細(xì)胞膜還含有膽固醇（在動物細(xì)胞中）和糖類分子，這些分子共同構(gòu)成了細(xì)胞與外界環(huán)境之間的動態(tài)界面。細(xì)胞膜功能與特性選擇性通透性細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，只允許特定物質(zhì)通過。小分子如水和氧氣可自由擴散，而離子和大分子則需通過特定通道或載體蛋白轉(zhuǎn)運。這種選擇性對維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜上的受體蛋白能夠識別并結(jié)合特定的信號分子（如激素、神經(jīng)遞質(zhì)等），將細(xì)胞外信號轉(zhuǎn)換為細(xì)胞內(nèi)信號，激活相應(yīng)的代謝途徑或基因表達(dá)，調(diào)控細(xì)胞活動。細(xì)胞識別細(xì)胞表面的糖蛋白和糖脂作為識別標(biāo)記，使細(xì)胞能夠互相識別并與特定細(xì)胞相互作用。這對免疫反應(yīng)、組織形成和細(xì)胞黏附等過程至關(guān)重要。細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)與功能保護(hù)細(xì)胞防止細(xì)胞因滲透壓變化而破裂或皺縮維持形態(tài)提供機械支持，確定細(xì)胞形狀物質(zhì)交換允許水分和營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞壁是植物、真菌、藻類和部分細(xì)菌細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)。植物細(xì)胞壁主要由纖維素微纖絲、半纖維素、果膠和少量蛋白質(zhì)組成。纖維素微纖絲排列成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為細(xì)胞壁提供張力和強度。植物細(xì)胞壁可分為初生壁和次生壁。初生壁較薄，允許細(xì)胞生長；次生壁則在細(xì)胞停止生長后形成，含有木質(zhì)素等使其更加堅固。細(xì)胞壁上的胞間連絲（原生質(zhì)體之間的細(xì)胞質(zhì)連接）允許相鄰細(xì)胞之間直接進(jìn)行物質(zhì)和信息交換。細(xì)胞質(zhì)基本成分2細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)半流動性膠體，含水約70%，是各種生化反應(yīng)的場所。基質(zhì)中溶解著多種蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)、無機鹽和小分子化合物，為細(xì)胞代謝提供物質(zhì)基礎(chǔ)。細(xì)胞器懸浮在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的各種功能性結(jié)構(gòu)，包括線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等。每種細(xì)胞器都有特定的結(jié)構(gòu)和功能，共同維持細(xì)胞的生命活動。包涵體細(xì)胞內(nèi)的非活性物質(zhì)，如糖原顆粒、脂滴、色素顆粒等。這些物質(zhì)通常是細(xì)胞代謝的產(chǎn)物或儲存物質(zhì)，不具有膜結(jié)構(gòu)，也不執(zhí)行特定的細(xì)胞功能。細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能核膜由內(nèi)外兩層脂質(zhì)雙分子層組成，中間有20-40nm的核周隙。核膜上分布著核孔復(fù)合體，允許物質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)和核內(nèi)進(jìn)行選擇性交換。核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，外膜表面可附著核糖體。染色質(zhì)由DNA和蛋白質(zhì)（主要是組蛋白）組成的復(fù)合物，是遺傳信息的載體。在細(xì)胞分裂間期，染色質(zhì)呈松散狀態(tài)；分裂期則高度螺旋化形成可見的染色體。核仁核內(nèi)最顯著的無膜結(jié)構(gòu)，是核糖體RNA合成和核糖體亞基裝配的場所。核仁含有大量的DNA、RNA和蛋白質(zhì)，在活躍合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞中尤為明顯。核基質(zhì)支持核內(nèi)結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)絡(luò)，為核內(nèi)各種生化反應(yīng)提供支架。核基質(zhì)參與DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和RNA加工等核內(nèi)活動。染色質(zhì)與染色體解析DNA分子染色質(zhì)的基本組成是DNA分子，人類每個體細(xì)胞約含有3×10^9個堿基對。DNA分子攜帶遺傳信息，決定蛋白質(zhì)的合成和細(xì)胞的特性。在細(xì)胞核中，DNA以高度緊湊的形式存在。染色質(zhì)結(jié)構(gòu)DNA分子纏繞在組蛋白八聚體周圍形成核小體，核小體進(jìn)一步折疊和盤繞形成30nm纖維。染色質(zhì)可分為常染色質(zhì)（基因活躍區(qū)域）和異染色質(zhì)（基因不活躍區(qū)域）。染色體形成在細(xì)胞分裂前，染色質(zhì)進(jìn)一步濃縮形成可見的染色體。人類體細(xì)胞含有46條染色體（23對），包括22對常染色體和1對性染色體。染色體的數(shù)目和形態(tài)是物種特異的。核仁的作用80%rRNA合成比例核仁是細(xì)胞中RNA合成最活躍的區(qū)域，其中約80%的細(xì)胞RNA合成發(fā)生在核仁3種rRNA類型核仁合成的主要rRNA包括28S、18S和5.8SrRNA100-1000rDNA拷貝數(shù)人類細(xì)胞中編碼rRNA的基因拷貝數(shù)約為100-1000個核仁是細(xì)胞核內(nèi)最明顯的無膜結(jié)構(gòu)，主要由核仁組織區(qū)、纖維中心和纖維組分構(gòu)成。其主要功能是合成核糖體RNA（rRNA）并裝配核糖體亞基。研究表明，煙草花葉病毒感染植物細(xì)胞后，能誘導(dǎo)核仁發(fā)生明顯變化，這是首個證實核仁功能的重要實驗。在合成蛋白質(zhì)旺盛的細(xì)胞中，核仁通常較大且數(shù)量可能增多，這反映了核仁活動與細(xì)胞蛋白質(zhì)合成需求的密切關(guān)系。除了參與核糖體生物合成外，近年研究發(fā)現(xiàn)核仁還參與細(xì)胞周期調(diào)控、應(yīng)激反應(yīng)和某些RNP復(fù)合物的裝配。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)概述粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面附著有核糖體，因此在電子顯微鏡下呈現(xiàn)"粗糙"外觀。主要功能是合成分泌蛋白和膜蛋白，這些蛋白質(zhì)在合成后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，經(jīng)過初步加工后運往高爾基體。蛋白質(zhì)合成與修飾蛋白質(zhì)折疊與品控新合成蛋白質(zhì)的糖基化光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面無核糖體附著，呈現(xiàn)"光滑"外觀。主要參與脂質(zhì)代謝，包括磷脂、固醇類物質(zhì)的合成，以及藥物解毒和糖原分解等。在肝細(xì)胞、性腺細(xì)胞和腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞中尤為豐富。脂質(zhì)合成與代謝鈣離子儲存和釋放藥物和毒素的分解高爾基體的結(jié)構(gòu)與功能接收從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)接收含有蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的轉(zhuǎn)運囊泡，這些囊泡通常與高爾基體的順面融合。轉(zhuǎn)運的物質(zhì)進(jìn)入高爾基體后開始進(jìn)行一系列修飾。修飾蛋白質(zhì)在高爾基體內(nèi)進(jìn)行糖基化、磷酸化、硫酸化等化學(xué)修飾，并進(jìn)行正確折疊和組裝。這些修飾對蛋白質(zhì)的功能和定位至關(guān)重要。分選識別并分類修飾后的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，根據(jù)它們的最終目的地進(jìn)行標(biāo)記。高爾基體能精確識別應(yīng)該被運往細(xì)胞膜、溶酶體或分泌到細(xì)胞外的分子。包裝將分選后的物質(zhì)包裝進(jìn)轉(zhuǎn)運囊泡，準(zhǔn)備運往目的地。這些囊泡從高爾基體的反面出芽，攜帶著特定的標(biāo)記蛋白指導(dǎo)它們到達(dá)正確的目的地。溶酶體詳解降解工具箱溶酶體含有約50種不同的水解酶，包括蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、磷酸酶和脂肪酶等。這些酶在酸性環(huán)境（pH約4.5-5.0）中活性最高，而溶酶體膜上的質(zhì)子泵能維持這一酸性環(huán)境。細(xì)胞自噬溶酶體參與細(xì)胞自噬過程，降解受損或多余的細(xì)胞器。自噬體（包含被降解材料的囊泡）與溶酶體融合，內(nèi)容物被降解并回收利用，對細(xì)胞更新和應(yīng)對營養(yǎng)匱乏至關(guān)重要。防御功能溶酶體能夠消化被細(xì)胞吞噬的病原體和外來物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)防御系統(tǒng)的重要組成部分。巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞中的溶酶體尤為豐富，用于降解被吞噬的病原體。相關(guān)疾病溶酶體功能異?？蓪?dǎo)致一系列遺傳性疾病，統(tǒng)稱為溶酶體貯積病。這類疾病如Tay-Sachs病、Gaucher病等，都是由于特定溶酶體酶缺陷導(dǎo)致底物在細(xì)胞內(nèi)異常積累所致。線粒體結(jié)構(gòu)概述外膜線粒體外膜相對光滑，含有孔蛋白，允許小分子自由通過。外膜富含磷脂和蛋白質(zhì)，功能類似于細(xì)胞膜，保護(hù)線粒體內(nèi)部環(huán)境。膜間隙位于外膜和內(nèi)膜之間的狹窄空間，是質(zhì)子梯度形成的重要區(qū)域。膜間隙中含有多種酶和小分子，參與能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)轉(zhuǎn)運等過程。內(nèi)膜高度折疊形成嵴（cristae），大大增加了表面積。內(nèi)膜含有呼吸鏈復(fù)合體、ATP合酶等重要蛋白質(zhì)，是氧化磷酸化的主要場所?；|(zhì)內(nèi)膜包圍的膠狀區(qū)域，含有線粒體DNA、核糖體及各種酶類。三羧酸循環(huán)、脂肪酸β-氧化等代謝過程都在基質(zhì)中進(jìn)行。線粒體的能量工廠作用線粒體是細(xì)胞的"能量工廠"，通過有氧呼吸產(chǎn)生大量ATP（三磷酸腺苷）。這一過程包括三個主要階段：三羧酸循環(huán)、電子傳遞鏈和氧化磷酸化。糖類、脂肪酸和氨基酸在線粒體中被氧化分解，釋放的能量用于在內(nèi)膜上建立質(zhì)子梯度，最終驅(qū)動ATP合成酶產(chǎn)生ATP。線粒體含有自己的DNA（mtDNA）和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，能夠半自主地復(fù)制和表達(dá)一部分蛋白質(zhì)。mtDNA遵循母系遺傳規(guī)律，是研究人類進(jìn)化和種群遷移的重要工具。此外，線粒體還參與細(xì)胞凋亡的調(diào)控，在細(xì)胞命運決定中扮演關(guān)鍵角色。線粒體功能障礙與多種疾病相關(guān)，包括神經(jīng)退行性疾病、代謝疾病和衰老過程。葉綠體的特殊結(jié)構(gòu)類囊體光反應(yīng)的場所基質(zhì)暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)）進(jìn)行區(qū)域3雙層膜系統(tǒng)保護(hù)和物質(zhì)選擇性轉(zhuǎn)運葉綠體是植物和藻類細(xì)胞中進(jìn)行光合作用的特殊細(xì)胞器，呈橢圓形或盤狀，大小約為5-10μm。葉綠體被雙層膜包圍，內(nèi)膜和外膜之間形成膜間隙。內(nèi)膜包圍的區(qū)域稱為基質(zhì)，含有葉綠體DNA、核糖體和多種酶類。葉綠體內(nèi)部最顯著的結(jié)構(gòu)是類囊體系統(tǒng)，由扁平囊狀結(jié)構(gòu)（類囊體）堆疊而成的類囊體片層，這些片層稱為基粒。類囊體膜上嵌有葉綠素、輔助色素和光合系統(tǒng)復(fù)合體等光合作用所需的分子機器。類囊體膜圍成的空間稱為類囊體腔。葉綠體是植物細(xì)胞綠色的來源，也是地球上生命能量轉(zhuǎn)換的主要場所。葉綠體的光合作用光合作用是地球上最重要的生化過程之一，每年全球光合作用固定的碳約達(dá)1700億噸。這一過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。在光反應(yīng)中，葉綠體類囊體膜上的光合色素吸收光能，通過電子傳遞鏈將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（ATP和NADPH）。同時，水分子被分解，釋放出氧氣。在暗反應(yīng)（又稱卡爾文循環(huán)）中，ATP和NADPH提供的能量和還原力用于將二氧化碳固定為有機碳水化合物。這一過程主要在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，由一系列酶催化。最終產(chǎn)物葡萄糖等碳水化合物不僅為植物自身提供能量和碳骨架，也是地球上幾乎所有生物的能量和物質(zhì)來源。核糖體：蛋白質(zhì)工廠結(jié)構(gòu)組成核糖體由大小兩個亞基組成，每個亞基都含有rRNA和蛋白質(zhì)。真核細(xì)胞核糖體（80S）由40S小亞基和60S大亞基組成；原核細(xì)胞核糖體（70S）則由30S小亞基和50S大亞基組成。核糖體亞基在細(xì)胞核（真核細(xì)胞）或細(xì)胞質(zhì)（原核細(xì)胞）中裝配。蛋白質(zhì)合成核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所，通過翻譯mRNA上的遺傳信息合成多肽鏈。這一過程包括起始、延伸和終止三個階段。核糖體上有A、P、E三個位點，分別用于接收氨酰-tRNA、肽基-tRNA和釋放空tRNA。分布位置核糖體可以游離于細(xì)胞質(zhì)中（游離核糖體），也可以附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面（膜結(jié)合核糖體）。游離核糖體主要合成細(xì)胞內(nèi)使用的蛋白質(zhì)，而膜結(jié)合核糖體則合成分泌蛋白和膜蛋白。微管、微絲及細(xì)胞骨架微管直徑約25nm的空心管狀結(jié)構(gòu)，由α和β-微管蛋白二聚體構(gòu)成。微管以中心體為組織中心向四周輻射延伸，形成細(xì)胞內(nèi)的"高速公路"。維持細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞器定位與運輸形成紡錘體促進(jìn)細(xì)胞分裂構(gòu)成鞭毛和纖毛的主要成分微絲直徑約7nm的細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，由肌動蛋白（actin）分子聚合而成。微絲常在細(xì)胞皮層區(qū)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，支持細(xì)胞膜并參與多種細(xì)胞運動。細(xì)胞形態(tài)維持與改變細(xì)胞運動（如偽足運動）細(xì)胞質(zhì)分裂肌肉收縮的基礎(chǔ)中間纖維的功能結(jié)構(gòu)支持提供機械強度，維持細(xì)胞與組織完整性細(xì)胞器錨定固定細(xì)胞核和其他細(xì)胞器在特定位置應(yīng)力抵抗保護(hù)細(xì)胞抵抗機械應(yīng)力損傷信號傳導(dǎo)參與細(xì)胞內(nèi)部信號網(wǎng)絡(luò)傳遞中間纖維是細(xì)胞骨架的三大組成部分之一，直徑約10nm，介于微管和微絲之間，因此得名。與微管和微絲不同，中間纖維由多種蛋白質(zhì)組成，根據(jù)構(gòu)成蛋白的不同可分為六大類：角蛋白（上皮細(xì)胞）、腦特異蛋白（神經(jīng)細(xì)胞）、波形蛋白（肌肉細(xì)胞）、層粘連蛋白（神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞）、核纖層蛋白（細(xì)胞核層）和橋粒蛋白（角質(zhì)形成細(xì)胞）。中間纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，不像微管和微絲那樣頻繁解聚和重組。這一特性使中間纖維特別適合于提供長期的結(jié)構(gòu)支持。中間纖維的異常與多種疾病相關(guān)，例如，角蛋白突變可導(dǎo)致大皰性表皮松解癥，核纖層蛋白突變則與早老癥和肌營養(yǎng)不良有關(guān)。植物細(xì)胞與動物細(xì)胞結(jié)構(gòu)對比植物細(xì)胞特有結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁：提供支持和保護(hù)葉綠體：進(jìn)行光合作用中央大液泡：調(diào)節(jié)滲透壓和儲存質(zhì)體：包括葉綠體、色素體和淀粉體共有結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜：控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核：遺傳信息中心線粒體：能量生產(chǎn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體：蛋白質(zhì)加工核糖體：蛋白質(zhì)合成動物細(xì)胞特有結(jié)構(gòu)中心體：紡錘體形成溶酶體：細(xì)胞消化鞭毛/纖毛：運動結(jié)構(gòu)多小液泡代替一個大液泡植物細(xì)胞液泡解析滲透調(diào)節(jié)儲存水分和調(diào)節(jié)細(xì)胞膨壓物質(zhì)儲存積累營養(yǎng)物質(zhì)、色素和次生代謝產(chǎn)物廢物處理隔離和儲存細(xì)胞代謝廢物防御功能儲存防御性化合物如單寧和酚類液泡是植物細(xì)胞中最大的細(xì)胞器，在成熟的植物細(xì)胞中通常占據(jù)細(xì)胞體積的80%以上。液泡被單層膜（液泡膜，又稱張力體）包圍，內(nèi)含液泡液。液泡液是一種水溶液，含有多種無機離子、有機酸、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、色素和次生代謝產(chǎn)物等。液泡的膨壓對維持植物細(xì)胞的形態(tài)和植物體的挺立至關(guān)重要。當(dāng)植物缺水時，液泡內(nèi)水分減少，細(xì)胞失去膨壓，導(dǎo)致植物萎蔫。此外，液泡pH通常較低（約5.5），為水解酶提供適宜的酸性環(huán)境，具有類似動物細(xì)胞溶酶體的降解功能。一些植物的液泡含有花青素等色素，賦予花朵、果實和秋葉鮮艷的顏色。動物細(xì)胞中心體結(jié)構(gòu)特點中心體位于細(xì)胞核附近，由一對中心粒和周圍的中心粒周物質(zhì)組成。每個中心粒是由9組微管三聯(lián)體呈圓柱狀排列的結(jié)構(gòu)，兩個中心粒互相垂直排列。中心粒周物質(zhì)是富含蛋白質(zhì)的非膜性基質(zhì)，組織微管的生長。細(xì)胞分裂中的作用在細(xì)胞分裂前，中心體復(fù)制，兩對中心體分別移向細(xì)胞的兩極，形成紡錘體兩端的極體。紡錘體微管從中心體向細(xì)胞中央生長，參與染色體的分離和運動，確保遺傳物質(zhì)均等地分配到兩個子細(xì)胞中。微管組織中心中心體是動物細(xì)胞的主要微管組織中心（MTOC），負(fù)責(zé)組織細(xì)胞內(nèi)微管網(wǎng)絡(luò)。它控制微管的數(shù)量、長度和排列方向，從而調(diào)控細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞極性和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)戎匾磉^程。多種細(xì)胞器的協(xié)作機制信息中心：細(xì)胞核DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA，通過核孔復(fù)合體運出細(xì)胞核，攜帶合成蛋白質(zhì)的指令。同時，細(xì)胞核接收來自細(xì)胞質(zhì)的信號，調(diào)控基因表達(dá)以響應(yīng)細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境變化。初級加工：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，將mRNA信息翻譯為蛋白質(zhì)。新合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，經(jīng)過初步折疊和修飾后，被包裝在轉(zhuǎn)運囊泡中，輸送到高爾基體。分類包裝：高爾基體高爾基體接收來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的囊泡，進(jìn)一步加工、修飾和分選蛋白質(zhì)。經(jīng)過處理的蛋白質(zhì)根據(jù)其最終目的地被包裝在不同類型的囊泡中，運往溶酶體、細(xì)胞膜或細(xì)胞外。能量提供：線粒體線粒體通過有氧呼吸產(chǎn)生大量ATP，為細(xì)胞內(nèi)各種生命活動提供能量。這些活動包括蛋白質(zhì)合成、物質(zhì)運輸、信號傳導(dǎo)和細(xì)胞分裂等，沒有線粒體的能量供應(yīng)，細(xì)胞將無法正常運作。細(xì)胞內(nèi)運輸系統(tǒng)囊泡形成在供體膜（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體）上，被運輸?shù)奈镔|(zhì)被選擇性地包裝到新形成的囊泡中。這一過程由特定的包被蛋白（如網(wǎng)格蛋白、COPI或COPII）調(diào)控，這些蛋白引起膜的變形和出芽。囊泡運輸形成的囊泡脫離供體膜，通過細(xì)胞骨架（主要是微管）在分子馬達(dá)（如動力蛋白、驅(qū)動蛋白）的牽引下，定向運輸?shù)教囟ǖ哪繕?biāo)膜。這一過程高度依賴細(xì)胞骨架的排列和分子馬達(dá)的特異性。囊泡識別囊泡到達(dá)目標(biāo)膜附近后，囊泡上的v-SNARE蛋白與目標(biāo)膜上的t-SNARE蛋白特異性結(jié)合，確保囊泡與正確的目標(biāo)膜融合。這種"鑰匙-鎖"式的識別機制保證了物質(zhì)運輸?shù)木_性。膜融合與內(nèi)容物釋放在SNARE蛋白的作用下，囊泡膜與目標(biāo)膜融合，囊泡內(nèi)容物被釋放到目標(biāo)區(qū)室（如高爾基體、溶酶體或細(xì)胞外空間）。同時，囊泡膜成為目標(biāo)膜的一部分，可能在以后的循環(huán)中被回收利用。胞吞與胞吐作用胞吞作用（Endocytosis）細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡，將細(xì)胞外物質(zhì)轉(zhuǎn)運到細(xì)胞內(nèi)部的過程。根據(jù)被吞噬物質(zhì)的不同，胞吞可分為多種類型：吞噬作用：吞入大顆粒、細(xì)菌或死亡細(xì)胞飲液作用：攝取液體和溶質(zhì)受體介導(dǎo)的胞吞：特異性攝取配體網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞：經(jīng)典的受體介導(dǎo)胞吞鈣蛋白介導(dǎo)的胞吞：攝取GPI錨定蛋白胞吐作用（Exocytosis）細(xì)胞內(nèi)囊泡與細(xì)胞膜融合，將內(nèi)容物釋放到細(xì)胞外的過程。胞吐在多種生理過程中起關(guān)鍵作用：分泌蛋白和激素的釋放神經(jīng)遞質(zhì)在突觸處的釋放細(xì)胞膜成分的更新和補充細(xì)胞外基質(zhì)組分的分泌胞內(nèi)消化產(chǎn)物的排出細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期G1期細(xì)胞生長、合成蛋白質(zhì)，準(zhǔn)備DNA復(fù)制1S期DNA復(fù)制，染色體數(shù)量加倍G2期繼續(xù)生長，為有絲分裂做準(zhǔn)備3M期有絲分裂和細(xì)胞質(zhì)分裂，形成兩個子細(xì)胞細(xì)胞周期是細(xì)胞從一次分裂到下一次分裂所經(jīng)歷的全過程，包括間期（G1、S、G2）和分裂期（M期）。細(xì)胞周期的進(jìn)行受到多層次的精確調(diào)控，包括細(xì)胞周期檢查點、周期蛋白（Cyclin）和周期蛋白依賴性激酶（CDK）的周期性變化。在G1/S檢查點，細(xì)胞確定是否具備足夠的資源和合適的環(huán)境條件進(jìn)入S期。在G2/M檢查點，細(xì)胞確認(rèn)DNA復(fù)制是否完成且沒有損傷。在中期檢查點，細(xì)胞確保所有染色體正確附著在紡錘體上。這些檢查點的存在確保了細(xì)胞分裂的準(zhǔn)確性，防止遺傳物質(zhì)的損傷或異常。有絲分裂過程詳解1前期染色質(zhì)濃縮形成可見的染色體，核膜和核仁開始解體，中心體分離并移向細(xì)胞兩極，開始形成紡錘體微管。2中期染色體排列在細(xì)胞中央的赤道板上，每條染色體的著絲粒通過微管與兩極的紡錘體相連。這一排列確保染色體能夠均等分配到子細(xì)胞。3后期姐妹染色單體分離，分別向細(xì)胞兩極移動。這一過程由紡錘體微管的縮短和動力蛋白的活動驅(qū)動，確保每個子細(xì)胞獲得完整的染色體組。4末期染色體到達(dá)細(xì)胞兩極后開始松散，核膜和核仁重新形成，形成兩個新的細(xì)胞核。隨后進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)分裂，完成整個細(xì)胞分裂過程。減數(shù)分裂與遺傳多樣性2次細(xì)胞分裂次數(shù)減數(shù)分裂包含兩次連續(xù)的細(xì)胞分裂（減數(shù)第一次分裂和第二次分裂）4個產(chǎn)生配子數(shù)一個二倍體細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生四個單倍體配子50%染色體含量減少子細(xì)胞染色體數(shù)量減少一半，保證受精后恢復(fù)二倍體減數(shù)分裂是生物體產(chǎn)生配子（生殖細(xì)胞）的特殊分裂方式，其關(guān)鍵特點是染色體數(shù)量減半，確保受精后子代染色體數(shù)量與親代相同。減數(shù)第一次分裂的前期I是減數(shù)分裂最獨特的階段，同源染色體配對形成四分體，發(fā)生交叉互換，導(dǎo)致基因重組，這是遺傳變異和多樣性的重要來源。減數(shù)分裂產(chǎn)生的遺傳多樣性源于三個主要機制：同源染色體的獨立分配、交叉互換形成的遺傳重組，以及配子隨機結(jié)合。這些機制共同作用，使得性繁殖生物的后代具有高度的遺傳多樣性，增強了物種適應(yīng)環(huán)境變化的能力，是生物進(jìn)化的重要基礎(chǔ)。細(xì)胞死亡：程序化凋亡凋亡啟動細(xì)胞凋亡可由外部信號（死亡配體與受體結(jié)合）或內(nèi)部信號（DNA損傷、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、缺氧等）觸發(fā)。這些信號通過不同通路激活凋亡級聯(lián)反應(yīng)。信號級聯(lián)初始信號激活天冬氨酸特異性蛋白酶（caspase）家族成員。Caspase-8（外部通路）或Caspase-9（內(nèi)部通路）激活效應(yīng)caspase（如Caspase-3），開始分解細(xì)胞結(jié)構(gòu)。細(xì)胞解體效應(yīng)caspase切割細(xì)胞骨架和核蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞皺縮、染色質(zhì)濃縮和核碎裂。同時，磷脂酰絲氨酸暴露在細(xì)胞膜外側(cè)，作為"吃我"信號。細(xì)胞清除凋亡細(xì)胞碎片被包裝在膜泡中形成凋亡小體，防止內(nèi)容物泄漏。這些凋亡小體被周圍巨噬細(xì)胞或鄰近細(xì)胞識別并吞噬，完成整個清除過程。細(xì)胞衰老與壽命衰老表現(xiàn)生長停滯、形態(tài)改變、功能下降衰老機制端粒縮短、氧化損傷、DNA損傷積累生物學(xué)意義防止癌變、組織更新、發(fā)育調(diào)控細(xì)胞衰老是細(xì)胞增殖和功能的不可逆退化過程。端粒縮短是最主要的細(xì)胞衰老機制之一。端粒是染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)，由TTAGGG重復(fù)序列組成，保護(hù)染色體免受降解和融合。由于DNA復(fù)制末端問題，普通體細(xì)胞每次分裂都會導(dǎo)致端?？s短，當(dāng)端粒長度減少到臨界值時，細(xì)胞進(jìn)入衰老狀態(tài)，停止分裂。人體不同組織的細(xì)胞更新能力各異。皮膚、腸道等組織中的細(xì)胞更新速度較快，而神經(jīng)元、心肌細(xì)胞等則幾乎不更新。干細(xì)胞通過表達(dá)端粒酶可部分抵抗端?？s短，維持組織再生能力。然而，細(xì)胞衰老也有積極作用，如防止DNA損傷細(xì)胞過度增殖導(dǎo)致癌變。理解細(xì)胞衰老機制對研究衰老相關(guān)疾病和延長健康壽命具有重要意義。細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號分子激素、生長因子、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子等分子作為信號傳遞的第一環(huán)節(jié)。這些分子通常不能穿透細(xì)胞膜，需要通過膜上受體傳遞信息。膜受體識別細(xì)胞膜上的受體蛋白特異性識別并結(jié)合信號分子。主要受體類型包括G蛋白偶聯(lián)受體、酪氨酸激酶受體、離子通道受體和細(xì)胞因子受體等。胞內(nèi)信號級聯(lián)受體激活后觸發(fā)胞內(nèi)信號放大級聯(lián)反應(yīng)，如第二信使（cAMP、Ca2?、IP?等）產(chǎn)生、蛋白質(zhì)磷酸化級聯(lián)和小G蛋白激活等，將信號從膜傳至細(xì)胞內(nèi)部。細(xì)胞反應(yīng)信號最終到達(dá)靶分子（如轉(zhuǎn)錄因子），改變基因表達(dá)或酶活性，引起細(xì)胞行為改變，如分化、增殖、存活、死亡或特定功能表達(dá)。細(xì)胞通訊方式直接接觸通訊通過細(xì)胞表面糖蛋白和受體的相互作用，或通過特殊的細(xì)胞連接進(jìn)行信息交流。這類通訊需要細(xì)胞之間的直接物理接觸，常見于組織中緊密排列的細(xì)胞之間?？p隙連接相鄰細(xì)胞之間形成的特殊管道，由連接蛋白（connexin）組成的連接子構(gòu)成。這些通道允許小分子（如離子、氨基酸、第二信使）在細(xì)胞間直接傳遞，實現(xiàn)電耦合和代謝耦合。旁分泌信號細(xì)胞釋放的信號分子作用于附近細(xì)胞，影響范圍有限。典型例子包括神經(jīng)元之間的神經(jīng)遞質(zhì)傳遞、免疫系統(tǒng)中的細(xì)胞因子和組織修復(fù)過程中的生長因子。內(nèi)分泌信號分泌細(xì)胞釋放激素到血液中，作用于遠(yuǎn)處靶器官的細(xì)胞。這種長距離通訊方式是整合多器官功能的關(guān)鍵機制，如胰島素調(diào)節(jié)全身糖代謝、甲狀腺素影響多種組織的代謝率。病毒與細(xì)胞結(jié)構(gòu)關(guān)系吸附與入侵病毒通過特異性識別細(xì)胞表面受體吸附在宿主細(xì)胞上脫殼與釋放病毒基因組從衣殼中釋放進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核2復(fù)制與表達(dá)利用宿主細(xì)胞機器復(fù)制病毒基因組和合成病毒蛋白組裝與釋放病毒組分組裝成完整病毒粒子并從宿主細(xì)胞釋放病毒是一種非細(xì)胞形態(tài)的微生物，僅由蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的核酸（DNA或RNA）組成，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能獨立生存和繁殖。病毒必須侵入活細(xì)胞，利用宿主細(xì)胞的代謝系統(tǒng)和生物合成機器來復(fù)制自身。不同類型的病毒有不同的宿主細(xì)胞偏好性，這取決于病毒表面蛋白與宿主細(xì)胞受體的相互識別。病毒在復(fù)制過程中會劫持宿主細(xì)胞的各種細(xì)胞器。例如，許多RNA病毒利用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜形成復(fù)制小體；某些DNA病毒在細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制；逆轉(zhuǎn)錄病毒需要整合到宿主DNA中；具囊膜的病毒則利用高爾基體和細(xì)胞膜進(jìn)行組裝和出芽。了解病毒與細(xì)胞器的相互作用對開發(fā)抗病毒藥物和疫苗具有重要意義。細(xì)胞器基因組解析線粒體基因組人類線粒體DNA（mtDNA）是一個約16.5kb的環(huán)狀雙鏈分子，編碼13種氧化磷酸化蛋白、22種tRNA和2種rRNA。mtDNA具有以下特點：母系遺傳（受精卵線粒體幾乎全部來自卵細(xì)胞）突變率高（比核基因高約10倍）基因密集排列，幾乎無內(nèi)含子遺傳密碼與核基因略有不同葉綠體基因組葉綠體DNA（cpDNA）是一個約120-170kb的環(huán)狀分子，編碼約120個功能基因，主要與光合作用相關(guān)。葉綠體基因組的特點包括：多為母系遺傳（某些植物也有父系遺傳現(xiàn)象）每個葉綠體含多個cpDNA拷貝含有類似細(xì)菌的基因操縱子結(jié)構(gòu)與核基因相比進(jìn)化速率較慢細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常與疾病細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常常導(dǎo)致各種疾病。線粒體疾病如線粒體腦肌病、Leber遺傳性視神經(jīng)病變等，源于線粒體DNA突變或結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致能量產(chǎn)生障礙。溶酶體貯積癥如Tay-Sachs病、Gaucher病等，是由溶酶體水解酶缺陷引起的，導(dǎo)致底物在細(xì)胞內(nèi)異常累積。細(xì)胞骨架異常也與多種疾病相關(guān)，如微管蛋白突變導(dǎo)致的神經(jīng)退行性疾病、肌動蛋白異常引起的心肌病等。核基因突變引起的細(xì)胞器蛋白定位異常也可導(dǎo)致多種疾病，如過氧化物酶體生物合成障礙導(dǎo)致的Zellweger綜合征。癌細(xì)胞通常表現(xiàn)出顯著的結(jié)構(gòu)異常，包括核仁異常增大、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變、細(xì)胞骨架重組等，這些變化與癌細(xì)胞的不受控制增殖和侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。細(xì)胞工程技術(shù)細(xì)胞融合通過物理、化學(xué)或生物方法使兩個或多個細(xì)胞融合為一個雜合細(xì)胞。這項技術(shù)在單克隆抗體生產(chǎn)（雜交瘤技術(shù)）、細(xì)胞核移植和細(xì)胞重編程研究中有重要應(yīng)用。聚乙二醇（PEG）和電融合是常用的細(xì)胞融合方法。細(xì)胞培養(yǎng)在體外條件下培養(yǎng)和維持細(xì)胞生長的技術(shù)。三維培養(yǎng)、器官類器官（organoid）培養(yǎng)和微流控芯片培養(yǎng)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)使體外培養(yǎng)環(huán)境更接近體內(nèi)微環(huán)境，為藥物篩選和疾病模型提供更可靠的平臺。基因編輯使用CRISPR/Cas9、TALENs或鋅指核酸酶等技術(shù)精確修改細(xì)胞基因組。這些技術(shù)可用于創(chuàng)建基因敲除或敲入細(xì)胞系、修復(fù)致病基因突變，以及研究基因功能。基因編輯技術(shù)的發(fā)展為精準(zhǔn)醫(yī)療和基因治療帶來革命性變革。合成生物學(xué)設(shè)計和構(gòu)建新的生物系統(tǒng)或改造現(xiàn)有生物系統(tǒng)的前沿領(lǐng)域。從合成最小基因組到設(shè)計具有新功能的細(xì)胞回路，合成生物學(xué)正在拓展生命科學(xué)的邊界。這一領(lǐng)域結(jié)合了生物學(xué)、工程學(xué)和計算機科學(xué)的原理和工具。組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)關(guān)系器官由多種組織協(xié)同工作完成特定功能組織功能和形態(tài)相似的細(xì)胞及其細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞生命的基本結(jié)構(gòu)和功能單位4分子構(gòu)成細(xì)胞的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生物體從分子到器官系統(tǒng)形成了嚴(yán)密的層級結(jié)構(gòu)。細(xì)胞是組織形成的基礎(chǔ)，同類細(xì)胞通過細(xì)胞連接、細(xì)胞黏附分子和細(xì)胞外基質(zhì)相互作用，形成功能協(xié)調(diào)的組織。在組織中，細(xì)胞常常表現(xiàn)出顯著的極性和特化，以適應(yīng)其特定功能。細(xì)胞極性是指細(xì)胞的不同區(qū)域具有不同的結(jié)構(gòu)和功能特征。例如，上皮細(xì)胞具有明顯的頂-基底極性，頂端面向腔隙，基底面與基底膜接觸；神經(jīng)元則有軸突-樹突極性，決定了信號傳導(dǎo)的方向性。細(xì)胞極性的建立和維持依賴于細(xì)胞骨架的定向排列、膜蛋白的非對稱分布以及細(xì)胞與周圍環(huán)境的相互作用。細(xì)胞極性對于組織功能至關(guān)重要，極性喪失常與疾病狀態(tài)相關(guān)。干細(xì)胞與細(xì)胞分化1全能干細(xì)胞可分化為胚胎和胎盤的所有細(xì)胞類型2多能干細(xì)胞可分化為三個胚層的所有細(xì)胞類型3多潛能干細(xì)胞可分化為特定譜系的多種細(xì)胞類型4前體細(xì)胞可分化為有限幾種細(xì)胞類型5分化細(xì)胞具有特定功能的終末分化細(xì)胞各類典型細(xì)胞實例神經(jīng)元神經(jīng)系統(tǒng)的基本功能單位，具有高度極化的結(jié)構(gòu)，包括胞體、樹突和軸突。樹突負(fù)責(zé)接收信號，軸突負(fù)責(zé)傳導(dǎo)信號。神經(jīng)元通過突觸與其他神經(jīng)元或效應(yīng)器細(xì)胞通訊，形成復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其獨特的膜電性能力使其能產(chǎn)生和傳導(dǎo)動作電位。紅細(xì)胞成熟的哺乳動物紅細(xì)胞無細(xì)胞核和大多數(shù)細(xì)胞器，呈雙凹圓盤狀，增大了表面積以提高氣體交換效率。其主要功能是運輸氧氣和二氧化碳。人類紅細(xì)胞壽命約120天，含大量血紅蛋白，使血液呈紅色。肌肉細(xì)胞肌肉細(xì)胞富含肌動蛋白和肌球蛋白絲，形成規(guī)則排列的肌原纖維，使細(xì)胞具有收縮能力。骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞具有明顯的橫紋結(jié)構(gòu)，而平滑肌細(xì)胞則無橫紋。肌肉細(xì)胞線粒體豐富，滿足高能量需求。病理細(xì)胞形態(tài)觀察正常細(xì)胞正常細(xì)胞通常具有規(guī)則的形態(tài)和清晰的邊界。細(xì)胞核大小適中，染色質(zhì)分布均勻，核仁不明顯。細(xì)胞器結(jié)構(gòu)完整，排列有序。在組織切片中，正常細(xì)胞排列整齊，細(xì)胞間連接完好，細(xì)胞極性明確。核質(zhì)比例適中（通常細(xì)胞核占細(xì)胞體積的1/4-1/6）分裂現(xiàn)象少見細(xì)胞邊界清晰整體排列規(guī)則有序癌細(xì)胞癌細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的形態(tài)異常，是診斷惡性腫瘤的重要依據(jù)。癌細(xì)胞核大而不規(guī)則，染色質(zhì)凝集，核仁肥大且數(shù)量增多。細(xì)胞器結(jié)構(gòu)異常，如線粒體腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴張等。組織學(xué)上，癌細(xì)胞排列紊亂，侵襲周圍組織。核質(zhì)比例增大（細(xì)胞核明顯擴大）異常分裂現(xiàn)象常見多形性明顯（大小形狀不一）細(xì)胞間粘連減弱，排列紊亂細(xì)胞結(jié)構(gòu)的可視化技術(shù)進(jìn)步光學(xué)顯微鏡時代20世紀(jì)初，光學(xué)顯微鏡達(dá)到理論分辨極限（約200nm），只能觀察較大的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。Zernike發(fā)明相差顯微鏡，大大提高了對無染色透明樣品的觀察能力。電子顯微鏡時代20世紀(jì)30-40年代，透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡的發(fā)明將生物學(xué)觀察推向納米尺度，分辨率提高到0.1-0.2nm，揭示了細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)進(jìn)一步實現(xiàn)了對接近原生狀態(tài)樣品的觀察。3共聚焦顯微鏡時代20世紀(jì)80-90年代，共聚焦顯微鏡和雙光子顯微鏡的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了對活細(xì)胞的三維成像和光學(xué)