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高中生物細胞的基本結構ppt課件圖標

高中生物細胞的基本結構ppt課件完整版

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編輯點評:高中生物細胞的基本結構ppt課件

細胞是構成目前所有已知生命(不包括病毒)的基本單位,被稱為構成生命的基礎,在自然界中,有種生命只需要一個細胞就可以滿足生存的需求,稱為它單細胞生物,小編今天為大家準備了高中生物細胞的基本結構ppt課件,里面包含很多的知識點,快來下載吧

相關內容部分預覽

細胞的結構組成

細胞是構成目前所有已知生命(不包括病毒)的基本單位,被稱為構成生命的基礎。

第一個細胞被羅伯特·胡克(Robert Hooke )在1665年發現。當時,他利用英國皇家學會一位院士的設計圖設計了一臺顯微鏡。偶然的機會,

一片軟木薄片讓人類第一次觀察到了植物細胞。因為胡克覺得這東西形狀很像單人房間(英語:cell),所以他將植物細胞命名為cellua。雖然早在十七世紀細胞就被發現,但是據考證至少在35億年前細胞已經是地球上的居民了。

在自然界中,有種生命只需要一個細胞就可以滿足生存的需求,稱為它單細胞生物,比如草履蟲。

放大觀察其中一個草履蟲,可以明顯地看到中間一張一合的伸縮泡,和周圍輻射狀的收集管,它們掌管草履蟲的代謝廢物和多余水分的排出。

最外層有一層細細的纖毛用來輔助運動,還有其他一些結構共同構成完整的生命,有意思的是所有這些都只是一個細胞。

當然,最常見的是由多個細胞構成的生命體,稱為多細胞生物。包括大部分的動物,植物。以人類自己舉個例子,如果將我們的皮膚組織放大,就會看到像下面這樣的場景:

大量的細胞在緊緊排列,并且彼此相鄰構成組織,然后組織再構成器官,器官構成人體。實際上,每個器官或組織的每個細胞形狀都不太一樣。我們找一個顏值比較高的細胞來看看。

首先,最外層呈現半透明的質膜結構就是細胞膜,在膜表面會有很多突出,這些是執行不同功能的膜蛋白。在病毒入侵的時候膜蛋白會做為免疫細胞的眼睛來識別非法入侵者,當然它還有很多能力。

中間淡紫色的是細胞核,里面是存儲著遺傳信息,染色質。這也是細胞執行功能時的指揮中心。

在細胞核外,細胞膜內,中間存在著大量的粘稠液體,這些是細胞質,為細胞器提供生活所需的微環境。

在細胞質中有著大量的細胞器,紅色表示的線粒體,白色的內質網,橙色的高爾基體,紫色的核糖體,藍色的圓球一部分是溶酶體,也有一部分是要分泌到細胞外的分泌蛋白。

接下來,我們逐一看看這些結構的內部構造和功能:

一、細胞膜

1.細胞膜的主要成分:膜脂質 + 膜蛋白

膜脂質

磷脂:

甘油磷脂:磷脂酰膽堿(卵磷脂)+ 磷脂酰肌醇 + 磷脂酰絲氨酸 + 磷脂酰乙醇胺

鞘磷脂:主要用于構成神經細胞的細胞膜

糖脂

膽固醇:提高力學穩定性,降低通透性

膜蛋白

整合蛋白(跨膜蛋白,水不溶性蛋白):可以用離子去垢劑十二烷基磺酸鈉(SDS)處理變形,或用非離子型去垢劑TrintonX-100

外周蛋白(水溶性蛋白):可用高鹽或堿性PH條件分離

脂錨定蛋白(共價鍵與脂分子結合):這是一類糖磷脂酰肌醇連接的蛋白,可用磷脂酶C來釋放結合蛋白

2.細胞膜是運動的

科學家用三種方法證明細胞膜是運動的

細胞融合:顧名思義,如果細胞膜可以流動,那么兩個細胞就會合成一個細胞,而且共用細胞膜

光脫色熒光恢復技術:熒光素標記蛋白或膜脂,用激光照射使熒光猝滅,亮度減弱,隨后與周圍亮度一樣,也用于研究膜流動

成斑和成帽現象:在熒光免疫標記試驗中,兩種膜蛋白熒光抗體混合后,由于膜蛋白的流動性,一段時間后,兩種熒光蛋白抗體均勻分布在質膜上。

時間繼續延長,抗體在細胞表面會重新分布,聚集在細胞的一定部位即所謂的成斑現象。經過一段時間后,二價抗體在細胞膜表面相互交聯使被標記的膜蛋白集聚在細胞的一端,即成帽現象。

影響質膜流動的因素:

膽固醇:的含量增加會降低膜的流動性

脂肪酸鏈:所含雙鍵越多越不飽和,鏈長越短,使膜流動性增加

卵磷脂/鞘磷脂:該比例高則膜流動性增加,是因為鞘磷脂粘度高于卵磷脂

其他因素:膜蛋白和膜脂的結合方式、溫度、酸堿度、離子強度等

科學家也利用這些特性制作了人工質膜,叫做脂質體。這是一種據磷脂分子可在水相中形成穩定的脂雙層膜的趨勢而制備的人工膜。目前已經用于藥物載體,疫苗載體,基因治療等方面。

3.細胞表面的膜骨架:

這里做個比喻來看細胞膜骨架。

細胞膜相當于墻,帶3蛋白和血型糖蛋白是釘子,血影蛋白+肌動蛋白+原肌球蛋白是畫,錨蛋白+帶4.1蛋白是掛繩。需要注意的是帶3蛋白和血型糖蛋白是鑲嵌蛋白不屬于細胞膜骨架,只起到輔助膜骨架固定的作用。

二、細胞核

總的來說,細胞核包括:核被膜 + 核仁

1.核被膜

核纖層(中間纖維):位于內核膜的內表面的纖維網絡,用于支持核膜,錨定染色質,與核骨架相連。并參與細胞周期解離和重建

雙層核膜:

外核膜

核周間隙:與粗面內質網相通

內核膜:核纖層蛋白B受體

核孔復合體:

主要結構

主要用于識別和運輸物質的功能,運輸方式有兩種:

被動運輸:<10nm自由通過

主動運輸(雙向,選擇性):

輸入:引導親核蛋白質進入細胞核的一段信號序列,受體為importin。親核蛋白是在細胞質內合成后,需要或能夠進入細胞核內發揮功能的一類蛋白質。這種蛋白質具有核定位信號(NLS),一般富含水量堿性氨基酸殘基,如Lys、Arg,此外還常常含有Pro。

輸出:引導RNP輸出細胞核,受體為exportin。

RNApolⅠ轉錄的rRNA分子:以RNP的形式離開細胞核,這個過程需要能量;

RNApolⅡ轉錄的hnRNA(最初轉錄生成的RNA稱為不均一核RNA):在核內進行5’端加帽和3’端附加PolyA序列以及剪接等加工過程,然后形成成熟的mRNA出核。注意mRNA有極性,其5’端在前,3’端在后

RNApolⅢ轉錄的5srRNA與tRNA:蛋白質介導;5S rRNA是核糖體大亞基

2.核仁

核仁結構有三部分

纖維中心:位于核仁中央部位,呈淺染區,由DNA和RNA組成,能被RNA酶消化

致密纖維組分:位于淺染區周圍,由致密纖維構成,含有正在轉錄的RNA分子

顆粒組分:核糖核蛋白顆粒構成,主要涉及核糖體的生物發生,包括rRNA的合成,加工和核糖體亞單位的裝配

三、細胞質

1.細胞質基質成分

大約70%的水和20%的蛋白質,還有其他一些物質

2.功能

中間代謝過程:如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等.

細胞質骨架相關的功能:維持細胞形態、運動、胞內物質運輸及能量傳遞等.

蛋白質的修飾、蛋白質選擇性的降解:這里的蛋白修飾方式包括磷酸化和去磷酸化,甲基化修飾,糖基化,酰基化,酶+輔基或輔酶共價結合。還有控制蛋白壽命的膽汁泛素化。

蛋白質和脂肪酸合成

幫助錯誤折疊或變性的蛋白質重新折疊為正確的分子構象:這里執行功能的蛋白是熱休克蛋白

四、內質網

內質網有兩種存在形式,包括糙面內質網和光面內質網

1.糙面內質網(PER)呈現扁平囊狀,附著大量核糖體。

執行兩項功能:

合成分泌蛋白、膜整合蛋白,細胞器駐留蛋白、酶蛋白。注意蛋白具有方向性,N端在外,C端在外

蛋白質修飾加工

N連接糖基化

O連接糖基化

羥基化

酰基化

二硫鍵

2.光面內質網(SER):呈現分支管狀,執行三種功能:

合成脂類,膽固醇,磷脂

肝中解毒功能

糖原代謝

它們兩共有的功能包括:

新生肽鏈的折疊和裝配:正確折疊涉及駐留蛋白:具有KDEL(-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-)或者HDEL(-His-Asp-Glu-Leu-COO-)信號

蛋白二硫鍵異構酶切斷二硫鍵,幫助新合成的蛋白重新形成二硫鍵并處于正確折疊的狀態

Ca2+儲存

五、高爾基體

1.結構

基本結構是單層的扁平囊,高爾基體順面的網絡結構CGN(入口區域);高爾基體中間膜囊(糖基修飾區域)

高爾基體反面的網絡結構TGN(出口區域),參與蛋白質的分類與包裝

2.功能

參與細胞分泌活動:糙面內質網上合成蛋白質→進入ER腔→COPII運輸泡→進入CGN→在中間膜囊中加工→在TGN形成運輸泡→運輸與質膜融合、排出

蛋白質的糖基化:只有O-連接的糖基化。糖基化的功能包括分選信號,利于分選與包裝,單向轉移,輔助折疊和增強蛋白穩定,影響水溶性和所帶電荷,抵消消化酶作用,作為細胞外被起到保護,識別作用,不像細胞壁那樣限制細胞運動和形狀。

蛋白酶的水解:將含有多個相同氨基序列的前體水解為活性的多肽,比如神經肽

切除蛋白質N端或C端,使其有活性,包括胰島素(C端),胰高血糖素,血清蛋白

肽鏈酪氨酸殘基的硫酸化作用

細胞的組成大致是什么?

組成細胞的基本元素是:O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg,其中O、C、H、N四種元素占90%以上。細胞化學物質可分為兩大類:無機物和有機物。在無機物中水是最主要的成分,約占細胞物質總含量的75%-80%。

1、細胞壁

分類在細菌、真菌、植物的生物,其組成的細胞都具有細胞壁(Cell Wall),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。

(1)植物細胞壁主要成分是纖維素,經過有系統的編織形成網狀的外壁。可分為中膠層、初生細胞壁、次生細胞壁。中膠層是植物細胞剛分裂完成的子細胞之間,最先形成的間隔,

主要成份是果膠質(一種多糖類),隨后在中膠層兩側形成初生細胞壁,初生細胞壁主要由果膠質、木質素和少量的蛋白質構成。次生細胞壁主要由纖維素組成的纖維排列而成,如同一條一條的線以接近直角的方式排列,再以木質素等多糖類黏接。

(2)真菌細胞壁則是由幾丁質、纖維素等多糖類組成,其中幾丁質是含有碳水化合物和氨,性柔軟,有彈性,與鈣鹽混雜則硬化,形成節肢動物的外骨骼。幾丁質不溶于水、酒精、弱酸和弱堿等液體,有保護功能。

(3)細菌細胞壁組成以肽聚糖為主。

2、細胞膜

細胞壁的內側緊貼著一層極薄的膜,叫做細胞膜(Cell Membrane)。這層由蛋白質分子和磷脂雙分子層組成的薄膜,水和氧氣等小分子物質能夠自由通過,而某些離子和大分子物質則不能自由通過。

因此,它除了起著保護細胞內部的作用以外,還具有控制物質進出細胞的作用:既不讓有用物質任意地滲出細胞,也不讓有害物質輕易地進入細胞。此外,它能進行細胞間的信息交流。

細胞膜在光學顯微鏡下不易分辨。用電子顯微鏡觀察,可以知道細胞膜主要由蛋白質分子和脂類分子構成。在細胞膜的中間,是磷脂雙分子層,這是細胞膜的基本骨架。在磷脂雙分子層的外側和內側,

有許多球形的蛋白質分子,它們以不同深度鑲嵌在磷脂分子層中,或者覆蓋在磷脂分子層的表面。這些磷脂分子和蛋白質分子大都是可以流動的,可以說,細胞膜具有一定的流動性。細胞膜的這種結構特點,對于它完成各種生理功能是非常重要的。

物質跨膜運輸的方式分為被動運輸和主動運輸兩種。

(1)被動運輸,是順著膜兩側濃度梯度擴散,即由高濃度向低濃度。分為自由擴散和協助擴散。

①自由擴散:物質通過簡單的擴散作用進入細胞。細胞膜兩側的濃度差以及擴散的物質的性質(如根據相似相溶原理,脂溶性物質更容易進出細胞)對自由擴散的速率有影響,常見的能進行自由擴散的物質有氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素、膽固醇、水、氨等。

②協助擴散:進出細胞的物質借助載體蛋白擴散。細胞膜兩側的濃度差以及載體的種類和數目對協助擴散的速率有影響。紅細胞吸收葡萄糖是依靠協助擴散。

(2)主動運輸:物質從低濃度一側運輸到高濃度一側,需要載體蛋白的協助,同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。主動運輸保證了活細胞能夠按照生命活動的需要,主動選擇吸收所需要的營養物質,

排出代謝廢物和對細胞有害的物質。各種離子由低濃度到高濃度過膜都是依靠主動運輸。

能進行跨膜運輸的都是離子和小分子,當大分子進出細胞時,包裹大分子物質的囊泡從細胞膜上分離或者與細胞膜融合(胞吞和胞吐),大分子不需跨膜便可進出細胞。

3、細胞質

細胞膜包著的黏稠透明的物質,叫做細胞質(Cytoplasm)。在細胞質中還可看到一些帶折光性的顆粒,這些顆粒多數具有一定的結構和功能,類似生物體的各種器官,因此叫做細胞器。例如,

在綠色植物的葉肉細胞中,能看到許多綠色的顆粒,這就是一種細胞器,叫做葉綠體。綠色植物的光合作用就是在葉綠體中進行的。在細胞質中,往往還能看到一個或幾個液泡,其中充滿著液體,

叫做細胞液。在成熟的植物細胞中,液泡合并為一個中央大液泡,其體積占去整個細胞的大半。細胞質被擠壓為一層。細胞膜以及液泡膜和兩層膜之間的細胞質稱為原生質層。

植物細胞的原生質層相當于一層半透膜。當細胞液濃度小于外界濃度時,細胞液中的水分就透過原生質層進入外界溶液中,使細胞壁和原生質層都出現一定程度的收縮。由于原生質層比細胞壁的伸縮性大,

當細胞不斷失水時,原生質層與細胞壁分離,也就是發生了質壁分離。當細胞液濃度大于外界溶液濃度時,外界溶液中的水分透過原生質層進入細胞液中使原生質層復原,逐漸發生質壁分離的復原。

細胞質不是凝固靜止的,而是緩緩地運動著的。在只具有一個中央液泡的細胞內,細胞質往往圍繞液泡循環流動,這樣便促進了細胞內物質的轉運,也加強了細胞器之間的相互聯系。

細胞質運動是一種消耗能量的生命現象。細胞的生命活動越旺盛,細胞質流動越快,反之,則越慢。細胞死亡后,其細胞質的流動也就停止了。

細胞骨架是指真核細胞中蛋白纖維的網絡結構,由位于細胞質中的微絲、微管和中間纖維構成。微絲確定細胞表面特征,使細胞能夠運動和收縮。微管確定膜性細胞器的位置和作為膜泡運輸的軌道。中間纖維使細胞具有張力和抗剪切力。

細胞骨架不僅在維持細胞形態、承受外力、保持細胞內部結構有序性方面起重要作用,而且還參與許多重要的生命活動,如:在細胞分裂中細胞骨架牽引染色體分離;在細胞物質運輸中,各類小泡和細胞器可沿著細胞骨架定向運轉。

細胞骨架在20世紀60年代后期才被發現。主要因為早期電鏡制樣采用低溫(0-4℃)固定,而細胞骨架會在低溫下解聚。直到采用戊二醛常溫固定,人們才逐漸認識到細胞骨架的客觀存在。

4、細胞器

細胞中還有一些細胞器,它們具有不同的結構,執行著不同的功能,共同完成細胞的生命活動。這些細胞器的結構需用電子顯微鏡觀察。在電鏡下觀察到的細胞結構稱為亞顯微結構。

(1)線粒體

線粒體(Mitochondria/Mitochonrion)線粒體是一些線狀、小桿狀或顆粒狀的結構,在活細胞中可用詹納斯綠(Janus green)染成藍綠色。在電子顯微鏡下觀察,

線粒體表面是由雙層膜構成的。內膜向內形成一些隔,稱為線粒體嵴(Cristae)。在線粒體內有豐富的酶系統。線粒體是細胞呼吸的中心,它是生物有機體借氧化作用產生能量的一個主要機構,

它能將營養物質(如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等)氧化產生能量,儲存在ATP(三磷酸腺苷)的高能磷酸鍵上,供給細胞其他生理活動的需要,因此有人說線粒體是細胞的“動力工廠”。

(2)葉綠體

葉綠體(Chloroplasts)是綠色植物細胞中重要的細胞器,其主要功能是進行光合作用。葉綠體由雙層膜、基粒(類囊體)和基質三部分構成。類囊體是一種扁平的小囊狀結構,

在類囊體薄膜上,有進行光合作用必需的色素和酶。許多類囊體疊合而成基粒。基粒之間充滿著基質,其中含有與光合作用有關的酶。基質中還含有DNA。

(3)內質網

內質網(Endoplasmic Reticulum)是細胞質中由膜構成的網狀管道系統廣泛的分布在細胞質基質內。它與細胞膜及核膜相通連,對細胞內蛋白質及脂質等物質的合成和運輸起著重要作用。 

內質網根據其表面有無附著核糖體可分為粗面內質網和滑面內質網。粗面內質網表面有附著核糖體,具有運輸蛋白質的功能,滑面內質網內含許多酶,與糖脂類和固醇類激素的合成與分泌有關。

(4)高爾基復合體

高爾基復合體(Golgi Apparatus/Golgi Body)位于細胞核附近的網狀囊泡,是細胞內的運輸和加工系統。能將粗面內質網運輸的蛋白質進行加工、濃縮和包裝成分泌泡和溶酶體。

(5)核糖體

核糖體(Ribosomes)是橢球形的粒狀小體,有些附著在內質網膜的外表面(供給膜上及膜外蛋白質),有些游離在細胞質基質中(供給膜內蛋白質,不經過高爾基體,直接在細胞質基質內的酶的作用下形成空間構形),是合成蛋白質的重要基地。

(6)中心體

中心體(Centrosome)存在于動物細胞和某些低等植物細胞中,因為它的位置靠近細胞核,所以叫中心體。每個中心體由兩個互相垂直排列的中心粒及其周圍的物質組成,

動物細胞的中心體與有絲分裂有密切關系。中心粒(Centriole)這種細胞器的位置是固定的,具有極性的結構。在間期細胞中,經固定、染色后所顯示的中心粒僅僅是1或2個小顆粒。

而在電子顯微鏡下觀察,中心粒是一個柱狀體,長度約為0.3μm~0.5μm,直徑約為0.15μm,它是由9組小管狀的亞單位組成的,每個亞單位一般由3個微管構成。這些管的排列方向與柱狀體的縱軸平行。

(7)液泡

液泡(Vacuole)是植物細胞中的泡狀結構。成熟的植物細胞中的液泡很大,可占整個細胞體積的90%。液泡的表面有液泡膜。液泡內有細胞液,其中含有糖類、無機鹽、

色素和蛋白質等物質,可以達到很高的濃度。因此,它對細胞內的環境起著調節作用,可以使細胞保持一定的滲透壓,保持膨脹的狀態。動物細胞也同樣有小液泡。

(8)溶酶體

囊狀小體或小泡,內含多種水解酶,具有自溶和異溶作用。自溶作用是指溶酶體消化分解細胞內損壞和衰老的細胞器的過程,異溶作用是指消化和分解被細胞吞噬的病原微生物及其細胞碎片的過程。

溶酶體是細胞內具有單層膜囊狀結構的細胞器。其內含有很多種水解酶類,能夠分解很多物質。

(9)微絲及微管

在細胞質內除上述結構外,還有微絲(Microfilament)和微管(Microtubule)等結構,它們的主要機能不只是對細胞起骨架支持作用,以維持細胞的形狀,

如在紅血細胞微管成束平行排列于盤形細胞的周緣,又如上皮細胞微絨毛中的微絲;它們也參加細胞的運動,如有絲分裂的紡錘絲,以及纖毛、鞭毛的微管。此外,細胞質內還有各種內含物,如糖原、脂類、結晶、色素等。

5、細胞核

細胞質里含有一個近似球形的細胞核(Nucleus),是由更加黏稠的物質構成的。細胞核通常位于細胞的中央,成熟的植物細胞的細胞核,往往被中央液泡推擠到細胞的邊緣。

細胞核中有一種物質,易被洋紅、蘇木精、甲基綠、龍膽紫溶液等堿性染料染成深色,叫做染色質(Chromatin)。生物體用于傳種接代的物質即遺傳物質,就在染色質上。當細胞進行有絲分裂時,染色質在分裂間期螺旋纏繞成染色體。

多數細胞只有一個細胞核,有些細胞含有兩個或多個細胞核,如肌細胞、肝細胞等。細胞核可分為核膜、染色質、核液和核仁四部分。核膜與內質網相通連,

染色質位于核膜與核仁之間。染色質主要由蛋白質和DNA組成。DNA是一種有機物大分子,又叫脫氧核糖核酸,是生物的遺傳物質。在有絲分裂時,染色體復制,DNA也隨之復制為兩份,

平均分配到兩個子細胞中,使得后代細胞染色體數目恒定,從而保證了后代遺傳特性的穩定。還有RNA,RNA是DNA在復制時形成的單鏈,它傳遞信息,控制合成蛋白質,

其中有轉移核糖核酸(tRNA)、信使核糖核酸(mRNA)和核糖體核糖核酸(rRNA)。 細胞核的機能是保存遺傳物質,控制生化合成和細胞代謝,決定細胞或機體的性狀表現,

把遺傳物質從細胞(或個體)一代一代傳下去。但細胞核不是孤立的起作用,而是和細胞質相互作用、相互依存而表現出細胞統一的生命過程。細胞核控制細胞質;細胞質對細胞的分化、發育和遺傳也有重要的作用 。

細胞的結構與功能

【考綱說明】

Ⅰ:對所列知識點要知道其含義,能夠在試題所給予的相對簡單的情境中識別和使用它們。

Ⅱ:理解所列知識和其他相關知識之間的聯系和區別,并能在較復雜的情境中綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價。

結構決定功能”是生物學的基本原理之一,細胞若具有某種結構,就應該具有該結構所對應的生理功能。

若發現細胞具有某種功能,也可以反映出細胞應該具有哪些結構以及該結構的特點。

比如漿細胞能大量分泌抗體,則可推測漿細胞中與分泌蛋白有關的細胞器如核糖體、內質網、高爾基體等結構比其他正常細胞發達,但是不能認為細胞不具有某種結構則不具有相關功能。

因為原核細胞結構簡單,不具有發達的生物膜系統,也沒有多樣的細胞器,但是原核細胞中含有與特定功能有關的化學物質,所以表現為即使不具有特定結構,仍然具有相關功能。

比如大腸桿菌不含有內質網和高爾基體,但仍可以對蛋白質進行加工,因其細胞質基質中含有加工蛋白質所需要的酶。

一般情況下,我們可以這么理解:真核細胞中,化學物質構成了特定的結構,由該結構行使生理功能,而原核細胞中大部分化學物質并未構成特定的結構,直接由化學物質發揮生理作用。

【核心概念】

1. 生物膜系統:細胞膜、細胞器膜、核膜共同組成生物膜系統。細胞膜系統的各種膜成分之間可通過一定的方式相互轉化,完成膜成分的更新。

2. 細胞結構與功能的統一性:細胞結構決定功能、功能反映結構。細胞的結構與功能的統一性,對于細胞的生命活動而言是有利的,如癌細胞表面糖蛋白減少,導致黏著性下降容易轉移擴散,由于是異常的生命現象,對個體的生命活動不利,不能稱為細胞結構與功能相互統一的表現。

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