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原核细胞和真核细胞有什么区别(结构和功能差异)

发布时间:2022-02-20 10:43:13 阅读:17812次 来源:百度学术

  原核细胞和真核细胞之间的主要区别在于它们的结构。

  原核细胞和真核细胞是地球上存在的两种细胞。两者之间有几个不同之处,但它们之间最大的区别是真核细胞具有包含细胞遗传物质的独特细胞核,而原核细胞没有细胞核,而是具有自由浮动的遗传物质。

  什么是原核细胞和真核细胞?

  所有生物都可以分为三个基本领域:细菌、古生菌和真核生物。在细菌和古生菌领域发现的主要单细胞生物被称为原核生物。这些生物体由原核细胞组成——最小、最简单和最古老的细胞。

  真核领域的生物由更复杂的真核细胞组成。这些称为真核生物的生物可以是单细胞或多细胞的,包括动物、植物、真菌和原生生物。许多人不清楚酵母或真菌是原核生物还是真核生物。两者都是真核生物,并且与所有其他真核生物具有相似的细胞结构。

  据加州伯克利大学称,有证据表明真核生物是不同原核细胞的后代。

  根据美国国立卫生研究院 (NIH) 的数据,真核生物至少在 27 亿年前形成,经过 1 到 15 亿年的原核生物进化。根据德克萨斯大学的说法,科学家们假设细胞核和其他真核生物特征可能是在原核生物吞噬另一个原核生物后首先形成的。

  据伯克利大学称,还有人认为,真核细胞中的微小细胞器——称为线粒体——也可能是原核活细菌的后代,它们被其他细胞吞噬并作为永久客人留在细胞中。

  原核生物和真核生物有什么共同点?

  尽管原核细胞和真核细胞有许多不同之处,但它们具有一些共同的特征,包括:

  DNA:决定生物所有特征的遗传编码。

  细胞(或质)膜:将细胞与周围环境隔开并作为进出材料的选择性屏障的外层。

  细胞质:细胞内的果冻状液体,主要由水、盐和蛋白质组成。

  核糖体:制造蛋白质的细胞器。

线粒体细胞器的 3D 渲染。

  原核生物和真核生物有何不同?

  根据Nature Education的说法,真核细胞有一个被核膜包围的细胞核,该核膜由两个脂质膜组成。细胞核拥有真核细胞的 DNA。原核细胞没有细胞核;相反,根据华盛顿大学的说法,它们有一个无膜的类核区域(细胞的开放部分),其中包含自由浮动的 DNA 。

  细胞中的整个 DNA 可以在称为染色体的单个片段中找到。真核细胞有许多染色体,在细胞分裂过程中会经历减数分裂和有丝分裂,而大多数原核细胞仅由一个环状染色体组成。然而,根据《自然教育》的报道,最近的研究表明,一些原核生物有多达四个线性或环状染色体。例如,引起霍乱的细菌霍乱弧菌有两条环状染色体。

  真核细胞具有其他几种在原核细胞中未发现的膜结合细胞器。其中包括线粒体(将食物能量转化为三磷酸腺苷或 ATP,以促进生化反应);粗糙和光滑的内质网(运输合成蛋白质的膜封闭小管的互连网络);高尔基复合体(对分泌蛋白质进行分类和包装);在植物细胞的情况下,叶绿体(进行光合作用)。所有这些细胞器都位于真核细胞的细胞质中。

  根据发表在《美国国家科学院院刊》 (PNAS)杂志上的 2020 年报告,尽管只有真核生物携带与膜结合的细胞器,但最近的证据表明,真核生物和原核生物都可以产生缺乏膜的细胞器样结构。

  例如,根据 PNAS 的研究,在大肠杆菌中,分子和蛋白质聚集在一起形成细胞质内的液体“隔室”。根据密歇根大学的一份声明,这些隔间的形成类似于油与水混合时形成液滴的方式。这种无膜结构已在许多细菌物种中得到报道,包括引起结核病的结核分枝杆菌和蓝细菌,一种也可引起疾病的光合细菌。

  在真核细胞中,核糖体更大、更复杂并被膜结合。它们可以在不同的地方找到:有时在细胞质中;在内质网上; 或附着在核膜上(覆盖在核上)。

  在原核细胞中,核糖体分散并自由漂浮在整个细胞质中。原核细胞中的核糖体也有较小的亚基。所有核糖体(在真核细胞和原核细胞中)都由两个亚基组成——一个较大,一个较小。在真核生物中,这些碎片被科学家鉴定为 60-S 和 40-S 亚基。在原核生物中,核糖体由稍小的亚基组成,称为 50-S 和 30-S。

  据英国细胞生物学学会称,亚基类型的差异使科学家能够开发出抗生素药物,例如链霉素,以攻击某些类型的传染性细菌。不利的一面是,一些细菌毒素和脊髓灰质炎病毒利用了核糖体的差异。他们能够识别和攻击真核细胞的翻译机制,或信使RNA被翻译成蛋白质的过程。

  大多数真核生物也有性繁殖(尽管一些原生生物和单细胞真菌可能通过有丝分裂进行繁殖,这在功能上类似于无性繁殖)。原核生物无性繁殖,导致后代成为父母的精确克隆。根据《生物学概念》的说法,一些原核细胞也有菌毛,这是一种粘性毛发状突起,用于在一种称为结合的性过程中交换遗传物质。结合可以发生在细菌、原生动物和一些藻类和真菌中。

  大多数原核细胞具有围绕质膜并赋予生物体形状的刚性细胞壁。在真核生物中,脊椎动物没有细胞壁,但植物有。原核生物的细胞壁在化学上不同于植物细胞的真核细胞壁,后者主要由纤维素制成。例如,根据华盛顿大学的说法,在细菌中,细胞壁由肽聚糖(糖和氨基酸)组成。

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