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什麼是原核細胞?概念、特徵、組成部分及其功能

2024-09-12自然科學417

我們解釋什麼是原核細胞、其組成部分及其功能。還有它與真核細胞的不同之處。

什麼是原核細胞?概念、特徵、組成部分及其功能

原核生物在演化上比真核生物更古老。

什麼是原核細胞?

原核或原核細胞形成單細胞活生物體,屬於原核生物超界或帝國或古細菌和細菌領域,取決於首選的生物分類。

原核細胞的主要特徵是它們沒有界定細胞核的膜,相反,它們的遺傳物質分散在細胞質中,幾乎聚集在稱為類核的區域。

原核生物(pro-表示“之前”,karyo表示“細胞核”)在進化上早於真核生物,即那些確實具有細胞核的生物。雖然原核細胞在很遙遠的過去就出現了,但這並不意味著它們已經從地球上消失了。事實上,最簡單的生命形式仍然是原核生物,例如細菌和古細菌。

原核生物的這種簡單性使得它們具有極大的多樣化,這轉化為極其多樣化的新陳代謝(真核生物不會發生同樣的情況)以及在適應不同環境、營養類型甚至細胞結構方面的巨大多樣性。

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營養機制

原核細胞可以是自養的(它們自己製造食物)或異養的(它們以另一種生物產生的有機物為食),有氧的(它們需要氧氣才能生存)和厭氧的(它們不需要氧氣才能生存),這是轉化為幾種營養機制:

  • 合作用。像植物一樣,一些原核生物可以利用陽光的能量從無機物合成有機物,無論有氧或無氧。光合作用有兩種類型:產氧光合作用(產生氧氣)和缺氧光合作用(不產生氧氣)。

  • 化學合成。與光合作用類似,細胞承擔無機物的氧化作為獲取能量並獲得自身有機物生長的機制。化學合成與光合作用的不同之處在於後者使用陽光作為能源

  • 腐生營養。它是基於其他生物體死亡後或作為其食物殘渣留下的有機物的分解。

  • 共生營養。一些原核生物與其他生物結合,從它們獲取有機物質而存在,並產生互惠互利。

  • 寄生營養。有些原核生物(寄生蟲)以另一種生物(宿主)的有機物為食,並在過程中傷害其他生物(儘管它們不會直接殺死它)。

最後,原核細胞的繁殖可以有兩種類型:無性(透過有絲分裂機制)或準性(涉及與遺傳物質變化的交換和摻入相關的三個過程:接合、轉導和DNA)。

原核細胞的類型

什麼是原核細胞?概念、特徵、組成部分及其功能

球菌具有或多或少的球形且均勻的形狀。

原核細胞可以具有多種多樣的形狀,甚至同一物種也常常具有不同的形狀,稱為多形性。然而,可以區分出三種主要的形態類型:

  • 椰子。它是細菌的典型形態類型,具有或多或少的球形和均勻的形狀。細菌也可以出現在兩個一組的球菌(雙球菌)、四個一組的球菌(四球菌)、鏈球菌(鏈球菌)和不規則分組或簇狀球菌(葡萄球菌)中。例如:肺炎鏈球菌,細菌性肺炎的病原體之一。

  • 芽孢桿菌。它呈桿狀,兩端呈圓形,包含大量細菌和其他自由生活的腐生生物。桿菌也可以兩個為一組或形成絲狀形式存在。例如:大腸桿菌和肉毒桿菌。

  • 斯皮里羅。它們具有螺旋形狀,通常非常小,從致病細菌到自養細菌。例如:彎曲桿菌屬的物種,例如空腸彎曲桿菌,一種會引起彎曲桿菌病的食源性病原體。

  • 螺旋體。它們也具有螺旋形狀,但非常細長且柔韌。例如:引起鉤端螺旋體病的鉤端螺旋體屬物種。

  • 弧菌。它們是逗號形狀的手杖。這組包括弧菌型弧菌,這是一種變形菌屬,導致人類和高等動物的大多數傳染病,尤其是消化道的典型傳染病。最有名的是霍亂弧菌,它是霍亂的病原體。

  • 這些形狀的一些變體是球桿菌(橢圓形)和棒狀細菌,即末端變寬的不規則桿菌。

原核細胞的組成部分和功能

原核細胞具有以下結構:

  • 質膜。它是分割細胞內部和外部的邊界,並充當過濾器以允許物質進入和/或離開(例如營養物質的摻入或廢物的排出)。

  • 細胞壁。它由位於細胞膜外部的堅固且堅固的層組成,為細胞提供了明確的形狀和額外的保護層。細胞壁的存在是植物、藻類和真菌之間共有的特徵,儘管這種細胞結構的組成在這些生物體中各不相同。

  • 細胞質。它是一種非常精細的膠體物質,構成細胞“體”,存在於細胞內部。

  • 核仁。它不是細胞核,而是一個非常分散的區域,是細胞質的一部分,通常發現單一環狀 DNA 分子可以與少量RNA和非組蛋白相關。

  • 核醣體。它們是蛋白質和RNA片段的複合物,可以表達和翻譯遺傳訊息,也就是說,它們根據DNA的規定合成細胞在其各種生物過程中所需的蛋白質。

  • 原核細胞室。它們是原核細胞所獨有的。它們根據生物體的類型而變化,並在其新陳代謝中具有非常特定的功能。一些例子是:葉綠體(光合作用所必需的)、羧基體(固定二氧化碳(CO 2))、藻膽體(收集陽光的分子色素)、磁小體(允許根據地球磁場定向)等。

此外,這些細胞還可以呈現其他結構,例如:

  • 鞭毛。它是一種鞭狀細胞器,用於動員細胞,就像一條推進的尾巴。

  • 外膜。它是革蘭氏陰性細菌特有的額外細胞屏障。

  • 膠囊。它是由沉積在細胞壁外部的有機聚合物形成的層。它具有防護功能,也可用作食品儲藏室和廢棄物處理場。

  • 週質。它是一個圍繞細胞質並將其與外膜分開的空間,可以更有效地進行不同類型的能量交換。

  • 質粒。它們是非染色體 DNA 的形式,呈環狀,在某些細菌中伴隨細菌 DNA 並獨立複製,這賦予了它們更好地適應環境的基本特徵。

真核細胞

真核細胞與原核細胞的區別在於,它們的細胞質中有明確的細胞核(其中含有細胞的大部分 DNA),並且存在膜細胞器(它們在細胞內具有特定的功能,例如粒線體和葉綠體)。

儘管這種差異看似微妙,但它是生殖和其他重要過程發生巨大變化的基礎,這些變化導致細胞複雜性更高,沒有這種變化,就不可能創造出具有複雜和高級組織的多細胞生物。

更多內容:真核細胞


標籤: 生物學

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