原核细胞结构

CIE A-Level 生物学· 第1单元：细胞结构，第3主题· 15 分钟阅读

1. 原核细胞的关键结构★☆☆☆☆⏱ 5 min

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。

📘 定义

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
1. 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
1. 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
1. 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。

Exam tip:

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。

2. 结构与功能的关系★★☆☆☆⏱ 5 min

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
1. 随着水进入，细胞体积增大，将细胞膜推向坚硬的细胞壁。
3
1. 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）。

3. 原核细胞与真核细胞的比较★★☆☆☆⏱ 5 min

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
1. 不存在线粒体或叶绿体这类膜包被细胞器。
3
1. 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。

Exam tip:

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。

4. 常见陷阱

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。

5. 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

6. 常见问题

原核生物有核糖体吗？

是的，所有原核生物都含有更小的70S核糖体（对比真核生物的80S核糖体），负责蛋白质合成。

原核细胞和真核细胞的主要区别是什么？

原核细胞缺乏膜包被细胞核和膜包被细胞器，而真核细胞二者都有。

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。