原核生物

生物学

yuán hé shēng wù

原核生物是一类单细胞生物(如细菌),其细胞没有细胞核,也没有膜包裹的细胞器。

Visualization

Definition

原核生物是一种由单个简单细胞构成的微小生物,它没有细胞核,因此其DNA松散地漂浮在细胞内部,而不是被保存在一个专门的小室中。更准确地说,原核生物是一种单细胞生物,其细胞缺少由膜包裹的细胞核以及其他膜包裹的细胞器;它的DNA通常是一条环状染色体,位于被称为拟核的区域,此外它还具有核糖体、细胞膜,通常还有细胞壁。原核生物构成了细菌域和古菌域,其特征是没有核膜,也没有内膜系统。转录和翻译发生在同一个空间中,往往还是同步进行的,这使得这类细胞能够对环境变化作出快速反应。它们的基因组通常十分紧凑,内含子很少,并且常常通过质粒、转导和转化等方式进行水平基因转移。

Example

细菌就是原核生物:把牛奶变成酸奶的细菌,以及生活在你肠道中帮助消化食物的细菌都是如此。大肠杆菌是一种杆状原核生物,长约$2\ \mu\text{m}$,宽约$0.5\ \mu\text{m}$,它的单条染色体含有约$4.6$百万个碱基对,携带大约$4{,}300$个基因。在最佳条件下,大肠杆菌通过二分裂方式大约每$20$分钟分裂一次,因此其种群数量每小时翻倍$3$次;要在$20$分钟内复制完这条含$4.6$百万碱基对的染色体,每个复制叉的复制速度需要接近每秒$1{,}000$个核苷酸。

Key Insight

原核生物是地球上最古老、数量最多的生物;一勺土壤中所含的原核生物数量,就超过了地球上人口的总数。它们结构简单,化学机制却并不简单,因为有些原核生物能生活在沸腾的温泉、盐滩甚至深层岩石中,利用任何动植物都无法利用的能量来源。内共生学说提出,线粒体和叶绿体起源于被某个祖先细胞吞噬的自由生活原核生物,支持这一学说的证据包括它们自身拥有的环状DNA、细菌式的核糖体,以及以分裂方式繁殖的特点。