真核细胞与原核细胞的比较
CIE A-Level 生物学· CIE 9700 2022-2025 Syllabus Section 1.2· 20 分钟阅读
1. 细胞大小与外层结构★☆☆☆☆⏱ 5 min
原核细胞与真核细胞
根据是否存在膜包被细胞核和膜包被细胞器划分的两大类基本细胞
例:
原核生物:细菌;真核生物:植物、动物、真菌细胞
两类细胞第一个可观察到的差异是大小。大多数原核细胞的直径范围为0.5-10 μm,而真核细胞通常为10-100 μm。原核细胞体积更小,因此代谢速率更快,世代时间更短。
所有原核生物的细胞壁都由肽聚糖(胞壁质)组成。真核生物中只有植物、真菌和藻类有细胞壁,植物细胞壁成分为纤维素,真菌为几丁质。动物真核细胞没有细胞壁。
一名学生测量到一个细胞直径为0.7 μm,请说明该细胞最可能是原核细胞还是真核细胞,并给出理由。
- 1
回忆两类细胞的典型大小范围:
- 2
- 原核细胞:0.5-10 μm
- 真核细胞:10-100 μm
- 3
0.7 μm处于原核细胞的大小范围内。
- 4
结论:该细胞是原核细胞。
Exam tip:
大小问题通常与表面积体积比相关,因此如果题目要求,需要准备好延伸到该概念作答。
2. 遗传物质的组织方式★★☆☆☆⏱ 7 min
原核细胞和真核细胞的决定性差异是遗传物质的组织方式:
真核生物的DNA被双层膜的核膜包裹,形成清晰的细胞核
原核生物没有细胞核;它们的主DNA位于称为拟核的不规则、无膜包被的区域中
真核DNA是线状的,缠绕在组蛋白上形成染色体
大多数物种中,原核生物的主DNA是环状的,不与组蛋白结合
原核生物通常含有额外的小型环状DNA分子,称为质粒,这在真核体细胞中非常罕见
比较细菌(原核)细胞和人类(真核)细胞中DNA的排布方式。
- 1
位置:细菌DNA位于拟核,周围没有核膜。人类DNA被包裹在膜包被的细胞核中。
- 2
主DNA的结构:细菌主DNA是环状的,不缠绕在组蛋白上。人类核DNA是线状的,缠绕在组蛋白上形成染色体。
- 3
额外DNA:细菌通常含有质粒(额外的小型环状DNA分子)。人类细胞没有质粒,但线粒体中含有小型环状DNA。
3. 细胞器与细胞分裂★★☆☆☆⏱ 6 min
两类细胞都有核糖体用于蛋白质合成,但核糖体大小不同。原核生物的核糖体更小,为70S,而真核细胞质中的核糖体更大,为80S。
膜包被细胞器
被磷脂膜包围的特化细胞器,仅存在于真核细胞中
例:
线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体
原核生物没有任何膜包被细胞器。虽然部分原核生物的细胞膜有内折,用于呼吸或光合作用,但这些不是真核线粒体或叶绿体那样的独立细胞器。
原核生物通过二分裂增殖,这是一个不涉及纺锤体形成的简单过程。真核生物通过有丝分裂或减数分裂增殖,需要形成纺锤体和染色体凝缩。
观察到一个细胞含有线粒体、80S核糖体和线状DNA,请说明该细胞是原核还是真核,并给出两个支持理由。
- 1
结论:该细胞是真核细胞。
- 2
理由1:线粒体是膜包被细胞器,仅存在于真核细胞中。原核细胞没有膜包被细胞器。
- 3
理由2:真核生物细胞质中含有80S核糖体,而原核生物只有70S核糖体。
- 4
备选理由:真核核DNA是线状的,而原核主DNA是环状的。
Exam tip:
CIE考官通常会给正确说出核糖体大小的答案计分,因此绝对不要混淆70S和80S。
4. 常见陷阱
错误做法:
认为原核生物没有核糖体
原因:
原核生物需要核糖体合成蛋白质,因此所有原核生物都有核糖体
正确做法:
正确表述:原核生物拥有更小的70S核糖体,而真核细胞质中的核糖体为80S
错误做法:
声称所有真核生物都有细胞壁,原核生物没有
原因:
所有原核生物都有细胞壁,而只有部分真核生物(植物、真菌)有细胞壁;动物真核细胞没有细胞壁
正确做法:
正确表述:所有原核生物都有肽聚糖细胞壁;真核生物中只有植物(纤维素)和真菌(几丁质)有细胞壁,动物细胞没有细胞壁
错误做法:
混淆70S和80S核糖体大小
原因:
这是常见的1分题,如果记错很容易失分
正确做法:
使用记忆法:八对应真核(Eighty is Eukaryotic),记住80S = 真核,70S = 原核
错误做法:
认为原核生物没有DNA
原因:
所有活细胞都有遗传物质;原核生物只是不将DNA储存在膜包被细胞核中
正确做法:
正确表述:原核生物的环状DNA位于拟核区,不被核膜包被
错误做法:
声称原核生物拥有线状DNA
原因:
原核生物的主染色体DNA始终是环状的,而真核核DNA是线状的
正确做法:
正确区分:原核生物对应环状DNA,真核核DNA对应线状DNA
5. 速查表
特征 | 原核细胞 | 真核细胞 |
|---|---|---|
细胞直径 | 0.5 - 10 μm | 10 - 100 μm |
细胞核 | 无核膜,仅拟核区 | 细胞核被双层膜包被 |
DNA结构 | 环状,无组蛋白,含有质粒 | 线状,缠绕组蛋白,无质粒 |
核糖体大小 | 70S | 80S(细胞质中) |
膜包被细胞器 | 不存在 | 存在 |
细胞壁 | 存在(肽聚糖) | 存在(纤维素/几丁质)/ 不存在(动物) |
细胞分裂 | 二分裂,无纺锤体 | 有丝分裂/减数分裂,形成纺锤体 |
6. 常见问题
原核生物有核糖体吗?
是的,原核生物始终拥有核糖体用于合成蛋白质。原核生物的核糖体更小,为70S,而真核细胞质中的核糖体为80S。
原核DNA和真核DNA的主要区别是什么?
原核生物的主DNA是环状的,没有核膜包被,且大多数原核生物含有质粒。真核生物的核DNA是线状的,缠绕在组蛋白上,被核膜包被,体细胞中不含质粒。
真题中的出现
AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。
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原核细胞与真核细胞的比较是一个基础概念,是CIE A-Level生物学所有后续主题的基础,从细胞膜转运到细胞分裂,再到真核细胞器起源的内共生学说都以此为基础。理解两者的关键差异对于后续课程中解读电镜照片、回答分类问题至关重要。掌握比较题的得分点可以帮助你在第1卷选择题和第2卷结构化试题中轻松拿到分数。接下来,你将在此知识基础上学习特化的真核细胞结构。
