# 原核细胞结构

> CIE A-Level 生物学 · 9700
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u1-prokaryotic-cell-structure/

本模块讲解原核细胞的关键结构与功能，将其与真核细胞进行比较，并解答这个核心细胞生物学基础知识点的常见考题。

**先修:** [基础细胞学说](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u1-cell-theory/); [真核细胞结构](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u1-eukaryotic-cell-structure/)

## 学习目标

- 识别并标注原核细胞的关键结构
- 区分原核细胞结构与真核细胞
- 说明各原核细胞组分的功能
- 将原核细胞结构与其功能联系起来

## 原核细胞的关键结构

原核细胞的大小通常为0.5-5 μm，远小于大多数真核细胞（10-100 μm）。所有原核生物都缺乏膜包被细胞器和细胞核，但共有核心结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、环状主染色体和70S核糖体。许多原核生物还具有额外的可选结构，如荚膜、质粒、鞭毛和菌毛。

**原核生物** — 缺乏膜包被细胞核和任何膜包被细胞器的单细胞生物，主要类群为细菌和古菌。

*例:* *大肠杆菌*（E. coli）是一种常见的肠道细菌，是模式原核生物。

**例题:** 标注细菌原核细胞的四种常见结构，并分别说明每种结构的一项功能。

1. 1. 最外层保护层（位于细胞壁外）：
2. 名称 = 荚膜。功能 = 保护细胞免于脱水，以及避免被宿主免疫细胞吞噬。
3. 2. 独立于主DNA外的小型环状DNA分子：
4. 名称 = 质粒。功能 = 携带额外的非必需基因，通常编码抗生素抗性。
5. 3. 包含主要遗传物质的区域：
6. 名称 = 拟核。功能 = 储存携带所有细胞必需功能基因的主环状染色体。
7. 4. 蛋白质合成的场所：
8. 名称 = 70S核糖体。功能 = 合成细胞生长和功能所需的所有蛋白质。

> **考试提示:** 原核细胞图标注是非常常见的简答题，因此请牢记各结构的相对位置。

## 结构与功能的关系

每个原核结构都适应其特定功能。由于原核生物缺乏线粒体这类膜包被细胞器，细胞膜承担了许多这类功能，包括光合原核生物的呼吸和光合作用。

- **细胞壁**：防止渗透压裂解，维持细胞形态。细菌的细胞壁由肽聚糖构成。
- **细胞膜**：控制物质进出细胞，作为呼吸作用的场所。
- **鞭毛**：长而坚硬的鞭状结构，使细胞能够运动。
- **菌毛**：短毛发状突起，使细菌附着在表面，并能实现DNA交换（接合）。

**例题:** 解释为什么细胞壁对原核生物在纯水中生存必不可少。

1. 1. 相对于原核细胞的细胞质，纯水是低渗溶液，因此水会通过渗透作用进入细胞。
2. 2. 随着水进入，细胞体积增大，将细胞膜推向坚硬的细胞壁。
3. 3. 无弹性的细胞壁会阻止进一步膨胀，防止细胞破裂。
4. 结论：如果没有细胞壁，渗透进入的水会使细胞膜破裂，细胞裂解（死亡）。

## 原核细胞与真核细胞的比较

比较原核和真核细胞结构是常见的3-5分考题，因此你需要记住关键区别：

| 特征 | 原核细胞 | 真核细胞 |
| --- | --- | --- |
| 细胞核 | 无膜包被细胞核，仅存在拟核区 | 存在膜包被细胞核 |
| 细胞壁 | 几乎都存在，细菌为肽聚糖 | 仅植物/真菌存在，成分为纤维素/几丁质 |
| 核糖体大小 | 70S（更小） | 80S（更大） |
| 膜包被细胞器 | 无 | 存在线粒体、内质网、高尔基体 |
| DNA结构 | 环状、裸露，无组蛋白 | 线性，与组蛋白结合，位于细胞核内 |
| 平均大小 | 0.5-5 μm | 10-100 μm |

**例题:** 一名学生在电子显微镜下观察到一个细胞，判断它是原核细胞。哪三个特征可以证实这个判断？

1. 1. 该细胞没有膜包被细胞核，DNA游离在细胞质的拟核区中。
2. 2. 不存在线粒体或叶绿体这类膜包被细胞器。
3. 3. 该细胞仅含有小型70S核糖体，而非更大的80S核糖体。
4. 其他有效的特征还包括肽聚糖细胞壁或质粒的存在，这些都是原核生物特有的。

> **考试提示:** 当被要求进行比较时，一定要同时提及两种细胞，才能在CIE评分标准中获得满分。

## 常见错误

- **错误做法:** 声称原核生物没有核糖体。
  - 原因: 学生将不存在膜包被细胞器错误推广为不存在所有细胞器。核糖体是非膜包被细胞器。
  - 正确做法: 说明原核生物含有负责蛋白质合成的70S核糖体。
- **错误做法:** 将原核生物的DNA区域称为‘细胞核’。
  - 原因: 原核生物没有膜包被细胞核，这个DNA区域的正确术语是拟核。
  - 正确做法: 将主要遗传区域称为拟核，其中含有环状染色体。
- **错误做法:** 认为原核细胞壁由纤维素构成。
  - 原因: 纤维素仅存在于植物细胞壁中。细菌细胞壁由肽聚糖构成。
  - 正确做法: 说明细菌原核细胞壁由肽聚糖构成。
- **错误做法:** 声称所有原核生物都有荚膜。
  - 原因: 荚膜是额外的可选结构，并非所有原核物种都存在。
  - 正确做法: 写明*许多*原核生物有荚膜，而非全部。

## 速查表

| 结构 | 核心功能 | 考试要点 |
| --- | --- | --- |
| 拟核 | 储存主要遗传物质 | 无膜，环状DNA |
| 质粒 | 携带额外基因（如抗生素抗性） | 独立于主染色体的小型环状DNA |
| 70S核糖体 | 蛋白质合成的场所 | 比真核80S核糖体更小 |
| 细胞壁 | 防止渗透压裂解 | 细菌的成分为肽聚糖 |
| 荚膜 | 保护细胞免受免疫细胞攻击 | 可选的外层结构 |
| 鞭毛 | 细胞运动 | 鞭状结构 |

## 下一步

原核细胞结构是CIE A-Level生物学的基础知识点，是后续感染与免疫、抗生素抗性、基因工程和细胞分裂单元的基础。你在学习原核生物如何致病、如何繁殖以及如何用于生物技术时，都会用到这里的知识。接下来，你可以学习相关主题，完善你对细胞结构的理解。

- [病毒结构与分类](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u1-virus-structure/)
- [真核细胞与原核细胞的比较](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u1-comparison-of-eukaryotic-and-prokaryotic/)
- [生物分子](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u2-overview/)

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