第二章细胞基本知识

第二章细胞基本知识

教学目的：使学生了解细胞的基本概念，了解细胞与病毒的关系，掌握原核细胞与真核细胞的特点

教学重点：原核细胞与真核细胞的区别

教学方式：讲述、幻灯、多媒体课件

教学过程：

§2.1 细胞的基本概念

一、细胞在生命活动中的重要性

1、细胞是构成生物体最基本的结构单位

目前地球上已知生物约有200万种，其中植物150万种，动物30万种，微生物20万种。有人估计地球上曾经生活过10亿种生物，包括单细胞的细菌、原生动物，多细胞的低等生物和高等动植物，这充分体现了生物的多样性，但是所有生物（不包括病毒）都是由细胞组成的。据计算1g小白鼠肝脏可含有3 X 108细胞，成年人机体大约含有1014个细胞。因此，细胞是构成生物机体最基本的结构单位。

2、细胞是生物体进行生命活动的最基本的功能单位

细胞是生命活动的单元，它要不断地生长代谢、分裂分化，运动适应。细胞的这种生理机能，体现了生命活动的过程。研究表明，细胞是地球上能够独立生活的最小的生命系统。比如单细胞的细菌，单细胞薄类，原生动物，它们都能与环境合协生活。

作为生命活动的功能单位，细胞还具有全能性。比如，一个植物细胞可培养长成一棵植株，一个授精卵可以发育为一个新个体，动物的干细胞培养也能全部表现出生命属性。

3、细胞是生物体生长发育的基本单位

魏尔啸（Virchow）有一句最著名的话：“一切细胞来自细胞。”单细胞生物生长表现在细胞分裂，细胞一分为二。多细胞生物的生长发育也是从细胞分裂开始的，一粒种子可以长成大树，一只蝌蚪可以成为一只青蛙。当然环境条件对生物的生长发育无疑是有影响的。生物个体发育通常从受精卵开始，卵细胞一般较大，因卵细胞含有个体发育所需要的物质，卵细胞经授精分化可发育为生物新个体，这一点充分体现了细胞来自于细胞的论点。

4、细胞是生命起源、生物进化的基本单位

据推算宇宙起源于150±30亿年前的一次突发性大爆炸，银河系起源至少在130亿年前。通过放射性同位系方法测定表明，太阳系和地球的形成发生在46亿年前，根据肖伯夫测定细菌微化石得到的证据，生命起源的时间为35亿年前，这一证据包括来自澳大利来和南非两地的两组化石（一组是叠层石的块状绿褐岩石，一组是蓝绿藻细胞印迹化石），通过放射性衰变确定的年龄。近年来，莫雪斯、莫巴斯又分别通过测定西南格陵兰的亚开里亚岩石及

西格陵兰的伊苏亚岩石得出生命起源时间为38亿年前，因此生命早在38亿年前就已经存在，哪时地球上已有蓝绿藻类单细胞生物云集，生物进化就是从那时起，一直延续到人类的出现。近代研究认为，人类出现约在400万年前。

细胞出现是生命出现的标志。在生物进化中，生物由简单到复杂，从原核到真核，由单细胞到多细胞，从而不断发展完善，由此构成了现在欣欣向荣，千姿百态的大千世界。

5、没有细胞就没有完整的生命

无数实验证明，任何细胞结构的完整性被破坏后，都不能实现完整的生命活动。

二、细胞的基本共性

（一）细胞作为生命属性的共同特征

生命属性就是生命区别于非生命的基本特征，主要有以下4方面：

1、新陈代谢

新陈代谢是生命的最基本的特征。细胞进行生命活动，要不断地与周围环境进行物质交换和能的流动。一些物质被吸收后，在细胞内发生一系列变化，最后成为代谢产物或废物被排出体外，这就是新陈代谢，吐故纳新。正如细胞在空间结构上严整有序一样，细胞的新陈代谢也是严格有序的过程，是由一系列酶促反应组成的反应网络，如果某一代谢环节被阻断，全部过程就可能被打乱，生命就会受到威胁，甚至终结。

目前生物体的新陈代谢常用耗散结构来说明。在代谢过程中，生物体内的能总是不断地转化。热力学第二定律告诉我们，能的每一次转化，总要失去一些可用的自由能，总会导致熵的增加，而熵的增加则意味着有序性的降低。所以生物必须从外界摄取自由能来保持甚至加强它的有序状态。或者说，生物从外界摄取以食物形式存在的低熵状态的物质和能，通过新陈代谢，把它的转化为高熵状态后排出体外。这种不对等的交换消除了生物代谢作用产生的熵，从而使生物系统的总熵不致增加。由此可见，生物体是通过增加环境中的熵值，使环境的无序性增加来创造并维持自身的有序性的。生物的这种维持有序的特征，称为耗散结构。

2、遗传与变异

生命能繁殖，能复制出新的一代。但任何一种生命都是不能长存的，它们通过繁殖后代而使生命维持下来，使种族得以延续。在繁殖中它们把特性体给后代。广义地说：“种瓜得瓜、种豆得豆”，就是遗传。遗传虽然是生命的共同特性，种瓜虽然得瓜，但同一个蔓上的瓜彼此总有点不同，种豆虽然得豆，但所得的豆也不会完全一样。它们不但彼此不同，而且和新代也不会完全一样。这种不同就是“变异”。正是由于遗传与变异，才使得生物不断延续，又不断进化。

3、生命是自我组织的系统

生命具有自我设计、自我组织、自我调节的特点。这是非生命系统不具备的。

比如科学家们发现了一个十分有趣的问题，就是构成生物体的蛋白质和核酸都具有分子手性的均一性。即地球上组成蛋白质的氨基酸和组成核酸的核糖都具有同一手性。这一点被

称为当今生物学界研究生命起源的谜中之谜。人们发现自然界中氨基酸有L型和D型两种异构体，但组成蛋白质的几乎都是L型的；天然糖有D糖，也有L糖，但构成RNA和DNA 中的核糖全都是D糖。这一特性称为分子手性的均一性。

在我们生活的周围，留心观察，也会发现一些与手性有关的现象，比如牵牛花的藤总是向右转着往上长，又如，我们人类四肢具有左右对称结构，但是绝大多数人心脏在中央左侧，肝脏在右侧。在功能上，右手相对于左手的优势是一种普遍现象，与种族和文化无关。

这种左旋、右旋分子特性是生命自我设计、自我组织、自我调节的。所以生命即分散又收敛，既复杂又简单，人们确信，生物界中哪怕是一个最简单的细胞，也比任何迄今设计出的计算机控制的智能机更为精巧。

（二）细胞必定具备的物质结构

1、细胞膜

细胞膜的出现是生物最科学，最明智的选择。20世纪50年代，英国的贝尔纳在莫斯科大学作学术报告，结束时向奥巴林（前苏联研究生命起源的著名学者）提出了一个难以回答的问题：先有蛋白，还是先有核酸，50年来，学者们已研究、争论了半个世纪，至今仍没有一个明确的答案。

事实上，先有核酸，还是先有蛋白并非十分重要，生命存在是因为有这样一层膜，使它与周围环境保持相对的独立性，构成了一种相对稳定的胞内环境，并通过膜与周围环境进行物质与信息的交换。

2、遗传系统

所有的细胞都含有两种核酸：DNA和RNA。

DNA是生物的遗传物质。RNA也可以作为遗传物质，比如流感病毒，蛋白质外壳包裹有RNA，RNA是流感病毒的遗传物质。20世纪80年代，有不少学者通过试验证明RNA 起源最早，比DNA蛋白质起源均早，推测认为，原始上遗传信息大分子就是RNA，它既能作为转译蛋白质的信使，又能作为传种接代的遗传物质。但是朊病毒的发现，特别是1996年英国的疯牛病暴发，又使这一问题变得的叵塑迷离。疯牛病的病原体为朊病毒，它是一种能浸染动物，并在宿各细胞内复制的小分子蛋白质。

3、核糖体

核糖体存在于一切细胞之内，研究表明无论是单细胞，还是多细胞都具有核糖体，每个细胞的核糖体数量在105~108。

支原体是目前人类发现的最小的细胞，直径只有0.1μm ，支原体具有核糖体结构，因为核糖体是蛋白质生产的场所，没有它蛋白质将无法合成。

4、酶系统

无论原核细胞，还是真核细胞都具有酶系统。酶是细胞中促进生化反应速度的催化剂。现已发现的酶约有2000种之多。它们分别存在于各种细胞中，催化细胞生化代谢过程中各

种不同的化学反应。没有酶的存在，生命代谢就不能进行。

§2.2 病毒与细胞的关系

一、病毒的基本知识

1、病毒的概念及主要特征

到目前为止，生物界对病毒还没有一个确切公认的定义，一般认为：病毒是超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞寄生的大分子生物。从1892年俄国的伊万诺夫斯基首次发现病毒开始，仅仅100多年的时间，人类已发现了1000多种病毒，通过对这些病毒的观察研究，分离提纯，测定分析，学者们一致认为病毒具有以下4个主要特征。

1）个体极小

能通过细菌滤器，大多数病毒都较细菌小，细菌的大小用μm表示，病毒用nm表示，因此要观察细菌必须借助于显微镜，细菌中最常见的是杆菌，杆菌的平均长度为2х0.5μm，一个杆菌，在普通光学显微镜下放大1600倍，看到的不过逗点大小。病毒比细菌小十至几十倍。因此观察病毒需要借助于电子显微镜。

2）专性寄生

大部分病毒没有酶或酶系统极不完全，不能独立进行代谢活动，它们不能脱离寄主细胞而生存，只有在活体细胞中，才能生长繁殖，一旦离开寄主细胞，就会失去生命特征。

3）没有细胞结构

没有细胞结构是病毒的一个重要形态特征。大多数病毒是由蛋白质与核酸组成的大分子复合体，没有细胞结构，是非细胞生物。

4）仅含一种类型的核酸——DNA或RNA

一种病毒不是含有DNA，就是含有RNA，到目前为止，尚未发现同时含有二类核酸的病毒。

2、病毒的基本形态

通过电子显微镜观察，可以发现病毒粒子（指成熟的具有侵袭力的病毒颗粒）主要有这样几种基本形态：

球状、砖状、弹状（一般人、动物病毒）；

柱状、丝状（一般植物病毒）

蝌蚪状（细菌病毒）

此外，在宿小细胞内，有些病毒还可以形成一种能在普通光学显微镜下看到的小体——包涵体。

包涵体——指寄生细胞经病毒感染形成的一种蛋白质结晶体。一般为园形、卵园形、多角形，其内含有1－几个病毒粒子，具有感染性。由于包涵体的大小、形状、存在部位各有不同，因此利用这一点可进行病毒的快速鉴别和辅助性诊断。据此一些包涵体还给予了特殊的名

称，如天花病毒的包涵体，叫顾氏小体；狂犬病毒的包涵体，叫内基氏小体。

3、病毒的化学组成

经测定发现，大多数病毒是由蛋白质及核酸组成的。蛋白质主要是构成病毒粒子外壳，或作为病毒侵染和增殖过程中的酶类，蛋白质是病毒的主要组成成分，一般含量在40~90%。

病毒的核酸分为两种，DNA或RNA。一种病毒只含有一种核酸，含DNA的病毒称为DNA病毒，含RNA的病毒称为RNA病毒。在结构上DNA或RNA病毒，又分别包括单链（ss-）和双链（ds-）。从浸染性看，病毒核酸又可分为正链(+)和负链(-) ，正链核酸具有侵染性。

一些较复杂的病毒，如痘类病毒、流感病毒、疱疹病毒的被膜中还含有脂类和多糖。

4、病毒的基本结构

根据结构不同，可将病毒分为二大类：裸露病毒及被膜病毒

分析表明，病毒的最小形态单位为衣壳粒，每个衣壳粒是由1－6条同种多肽分子折叠而成的蛋白质亚单位。许多衣壳粒以对称形式有规律地排列成球状、杆状或蝌蚪状，可构成了病毒的蛋白质外壳，称为衣壳。衣壳中的包含着病毒的核酸，衣壳与核酸合称为核衣壳。有些病毒的衣壳是裸露的，这种病毒称为裸露病毒，而有些病毒的核衣壳体外还包有一层被膜（囊膜、包膜、封套），这层被膜是由脂类和多糖组成的，这种病毒称为被膜病毒。

由于衣壳粒的排列组合方式不同，使病毒粒子出现了三种基本结构：

1）螺旋对称

具有螺旋对称的病毒多数是单链RNA病毒，一般呈棒状或杆状，整个衣壳好比一支中空的柱子，表面由许多衣壳粒以螺旋方式一个紧挨一个构成，中间嵌有核酸。典型代表TMV：全长300nm，直径15nm，2130个衣壳粒，130个螺旋。

2）立方体对称

有些病毒粒子经高分辨率电镜观察发现，它们是一个立方对称的多面体。这种多面体一般为20面体，所有立方体，都具有20个面，30条边和12个顶角。

3）复合对称

具有复合对称的病毒，既包括螺旋对称，又包括立方体对称，故称复合对称。例如E.coli T系偶数噬菌体（T2、T4、T6），就具有这种典型的复合对称结构，T系偶数噬菌体的整个外形呈蝌蚪状，其头部由一个二十面体构成，尾部为一柱形的螺旋对称结构。

二、病毒的增殖

各类病毒的增殖过程基本相似，一般都包括吸附、侵入、脱壳、生物合成装配及释放几个阶段。

1、吸附

吸附是病毒感染的必要前提，病毒吸附具有高度的专一性。

2、侵入

侵入方式主要有：胞饮、被膜融合、注射及伤口侵入

3、生物合成

包括病毒的核酸复制及蛋白质合成

4、装配

将病毒的核酸及蛋白质组装成病毒粒子

5、释放

病毒释放的方式有两种：出芽、烈解

三、病毒的分类与种类

根据目前国际上新的病毒分类系统——1982年第四个病毒分类方案，主要是根据病毒的核酸类型、单双链、有无囊膜三大特征，分为七大类。

（1）双链DNA有囊膜；

（2）双链DNA无囊膜；

（3）单链DNA无囊膜；

（4）双链RNA有囊膜；

（5）双链RNA无囊膜；

（6）单链RNA有囊膜；

（7）单链RNA无囊膜。

尽管国际病毒分类委员会提出了上述系统，但是人们习惯上仍按宿主不同将病毒分为动物病毒，植物病毒，昆虫病毒，微生物病毒。

1．动物病毒

是一类寄生于人或动物细胞内的病毒，分为DNA与RNA两种，它们是多种传染病的病源，已发现700多种，估计目前人类严重的传染病有80%是由该类病毒引起的，诸如流感、肝炎、麻疹、狂犬病、腮腺炎、流脑、疱疹，以及近些年在非州出现的汉塔病和埃博拉出血热，都是人类常见的严重的病毒性传染病。这些病毒性疾病，传染性强，传播快，流行广。以乙型肝炎为例，据统计全世界乙肝携带者2亿多人，我国有1.2亿，这当中约有1/4的人最终将发展为慢性肝炎、肝硬化或肝癌，每年约有30万人死于肝病，更为严重的是携带乙肝的母亲中，约有40%的人可将病毒直接传染给婴儿，我国每年直接经济损失达230多亿元。对此国家十分重视，1991年研制成功了乙肝疫苗，近些年又制成甲肝疫苗，其免疫率可达95%以上。人们发现有些病毒病如麻疹、天花、腮腺炎等可通过接种疫苗方法来预防，但有些疾病，如流感、艾滋病目前尚无法预防，因为这些病毒变异太快，如我国每年都流行流感，每年流行的病毒株各不相同。

2．植物病毒、微生物病毒

植物病毒种类繁多，目前已发现300多种，无论栽培植物，还是野生植物均发现了严重的病毒病，在种子植物中以禾本科、豆科、十字花科的植物受害最重。比如水稻黄矮病、烟

草花叶病、番茄丛矮病、马铃薯退化病等都是由病毒引起的。植物病毒多含单链RNA，它们的侵染专一性不强，例如TMV可侵染十几个科的200多种植物，并表现出不同症状：有的引起花叶、黄化、红化，有的使植株丛簇、畸形，还有的形成枯斑、坏死等。昆虫是植物病毒的主要传播媒介。

除动植物病毒外，人们在细菌、放线菌、真菌中也发现病毒。细菌病毒称为噬菌体，寄生于细菌细胞中，有蝌蚪状、球状和丝状三种，由于它们的寄生可导致细菌细胞的溶解。真菌病毒首先是在双孢菇中发现的，以后在牛肝菌、香菇、酿酒酵母等也发现了病毒，这些病毒一般呈颗粒状，含有双链RNA。

3．亚病毒

1）类病毒

是一类具有感染力的单链RNA分子。类病毒与病毒相似特征是：严格寄生，活细胞内繁殖，不同的是结构更简单，仅是一条RNA分子，大约99%的病毒都为ss-RNA闭合环状结构。例如PSTV，是一个由359个氨基酸组成的共价闭合环状结构，总长50~70nm，这条独立的RNA分子，能侵染茄科、笕科、菊科等11个科的138种植物细胞，造成病害。目前人类已发现20多种类病毒，如PSTV，甘桔裂皮类病毒，葎草矮生类病毒，椰子死亡类病毒等等。类病毒分子量约100KDa，比病毒小10倍，病毒侵染人体可产生抗体，制备抗血清，类病毒没有抗原性，不产生抗体。

2）拟病毒

是一类包裹在辅助病毒粒子中，类似于类病毒的单链RNA分子，拟病毒的侵染对象不是高等动植物，而是辅助病毒，目前发现的不过十种，如绒毛烟斑驳病毒，苜蓿暂时性条斑病毒等。

3）朊病毒

是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性蛋白质，其分子较类病毒小，只有2.7~3.0х10KDa，采用电镜观察发现朊病毒呈杆状颗粒，直径25nm，长100~200nm，这种杆状颗粒一般不单独存在，常呈丛状排列。

§2.3 原核细胞与古核细胞

一、支原体

支原体是目前已知的可以自由生活的最小最简单的生物细胞。至今已发现180多种。支原体具备生命活动最基本的特征：（1）具有典型的细胞膜、环状双链DNA及一定数量的核糖体；（2）二分裂或出芽方式繁殖；（3）可在体外培养，菌落极小，呈“油煎蛋”状，最大菌落直径0.6mm，菌落中央厚而色深，边缘薄而透明；（4）个体很小，直径0.1~0.3μm；（5）没有细胞壁，同一培养中，形态多样。由于没有细胞壁，支原体的细胞柔软，在同一培养中，形态多样，有球状、杆状、丝状、环状及分枝状。

支原体大多为腐生型，极少数可引起人及动植物病等，如传染性牛胸膜肺炎是由蕈状支原体引起的；无乳支原体可引起绵羊、山羊缺乳症；关节支原体、溶神经支原体可引起鼠关节炎和鼠旋转病，近年来还发现它可引起植物病害，如翠菊黄化病、枣疯病等。

二、细菌

1．细菌的形态

细菌是一种在地球上分布最广，数量最多，与人类关系最为密切的原核细胞。细菌有三种基本形状：球状、杆状和螺旋状，根据这些形态，又分别称为球菌、杆菌、螺旋菌。细菌的个体很小，大多数球菌直径在0.5~1.0μm；杆菌一般长1~5μm，宽0.5~1.0μm，细菌的大小可通过一套专门的测量尺——微生物测微尺来测量。

2．细胞的核区与DNA复制

细菌的核比较原始，无核膜、核仁，故称为核区或细菌染色体。研究发现核区实际上是一个巨大的环状双链DNA分子，例如E.coli的DNA双链长达1.1~1.4mm，是菌体长度的1000倍，可以想象这样长的DNA链，在不到1μm3的核区空间内，一定是以十分精巧的空间构建盘绕在细胞内。一般每个细菌胞内只有一个核区，当细胞快速生长时，由于DNA复制次数与细胞分裂次数不同步，一个胞内可同时出现2个甚至4个核区。

细菌DNA复制，遵循环状DNA分子双向复制的原则，首先在复制点形成一个复制“泡”，随之沿着环的两个方向进行复制，泡逐渐扩大，形成像希腊字母“θ”的形状，故环状DNA的双向复制模式称为θ模型，最后由一个DNA环复制为两个子环。

许多细菌胞质中还存在着一种小型环状DNA分子——质粒，质粒能携带2~200个基因，可进行自我复制。研究较多的有F因子（大肠杆菌性质粒）、R因子（抗药性质粒）、Col因子（大肠杆菌素质粒）。质粒DNA在遗传工程中很重要，它可作为基因的载体，带着某一目的基因，进入受体细胞，使其产生新的遗传特性。

3．细菌的细胞结构

1）基本结构

主要有细胞壁、细胞膜、中体、细胞核及核糖体、内含物。

细菌的细胞膜为典型的生物膜，是由双层磷脂及蛋白质构成柔软而富有弹性的半透膜，膜厚约8~10nm，细胞膜是细菌最重要的结构之一。它的功能多样，除具有选择性地吸收营养、排出废物、分泌运输蛋白外，还参与能量产生及细胞壁的合成，因为膜上存在有电子传递系统及其酶类和合成细胞壁的有关酶类，故此细菌的细胞膜具有相当于真核细胞线粒体、内质网及高尔基的部分功能。

中膜体，又称中体、间体，它是由细胞膜内陷形成的。一般认为与细胞分裂有关，分裂时，通常先形成中膜体，再形成隔壁，最后细胞核物质一分为二。

包裹在细胞最外面的是细胞壁，它坚韧略具弹性，细菌细胞壁最重要的成分是肽聚糖，肽聚糖是由乙酰葡萄糖胺、乙酰胞壁酸及少数短肽聚合而成的多层网状结构。

2）特殊结构

主要有荚膜、鞭毛、芽孢等。

荚膜是某些细菌表面的一层粘液性物质，主要成分为水、多糖或多肽。如肺炎球菌III 型的荚膜为葡萄糖和葡萄糖酸聚合物；炭疽杆菌的荚膜为D-谷氨酸聚合的多肽，。荚膜主要起保护作用，具有抗干燥、抗吞噬，防止噬菌体侵袭的作用，例如具荚膜的S型肺炎球菌毒力强，但失去荚膜后（变为R型的）致病力降低，很容易被机体白细胞吞噬。另外，当菌体缺乏营养时，荚膜还可作为炭源、能源被利用。

鞭毛是某些细菌的运动器官。细菌的鞭毛很细，直径在10~20nm之间，只有在电镜下，才能看到真正的鞭毛，但是采用特殊的染色方法，在光学显微镜下也能看到。常用的是Leifson染色法。该法的要点是用碱性品红染色，以鞣酸作媒染剂，媒染剂可促使染料分子附着在鞭毛上加粗，便于观察。细菌的鞭毛不仅很细，而且很长，一般都超过菌体几倍至几十倍，最长可达70μm。鞭毛的化学成分主要是蛋白质。

芽孢是细菌在一定生活周期中形成的一种内生孢子，对不良环境中有较强的抗性。芽孢不是繁殖器官，而是菌体抵抗不良环境的一种休眠体，芽孢有较强的抗性，可以抗干旱、抗紫外线以及各种有毒物质，枯草芽孢杆菌的芽孢在沸水中可存活1hr；被伤风芽孢杆菌芽孢可存活3 hr；肉毒梭菌的芽孢可忍受6hr，即使在180℃的干热中，仍可存活10分钟。所以这些芽孢杆菌常可引起肉类罐头的食物中毒。

三、蓝藻

蓝藻又称蓝绿藻、蓝细菌，它能进行与高等植物类似的光合作用，但没有叶绿化，作用机制与光合细菌也不相同。

在自然界，蓝藻的分布极广，一般生长在土壤、岩石或树皮上，它们经常成片地生长，许多种类在池塘、湖泊、海水、温泉中也常见到。

蓝藻的形态差异较大，有球状，杆状和丝状，细胞直径可从一般细菌大小（0.5~1.0μm）到70μm，这样大的细胞在原核生物中非常少见，但多数细胞宽度在3~10μm。生活中他们常以单细胞个体或群体存在，当许多个体聚集在一起时，可形成肉眼可见的很大的群体，比如微囊藻，鱼腥藻在夏秋雨季，常常大量繁殖，形成“水华”。

四、古核细胞——古细菌

古核细胞，就是古细菌，从进化上看，细菌可分为真细菌和原细菌二大类，真细菌即一般的细菌，原细菌即古细菌。

古细菌——是一类生长在极端特殊（如高温或高盐）环境中的细菌。

最早发现的古细菌是甲烷菌，后又发现了盐细菌、亲热酸菌、热支原体等100多种。这些细菌往往生活在一些特殊的极端环境下。例如，嗜盐细菌生活在死海、盐湖中，其含盐量达25~30%；亲热酸菌如硫化叶菌生活在高温酸性环境，可在PH 1～3，85℃的含硫温泉中将元素硫转变成硫酸，而甲烷菌（沼气产生菌），必须生活在严格厌氧条件下。20世纪70

年代有人在太平洋深海热泉的高温海水中还发现了耐高温高压细菌，这种细菌可在300~400℃正常生存。

研究表明古细菌没有核膜，DNA也为一环状结构，因此长期以来人们把它们归属于原核生物，但是这些年来的研究发现它们与真细菌有着显著不同。

（1）首先它们的细胞壁不含肽聚糖，真细菌都含有肽聚糖。

（2）DNA中含有重复序列及内含子，真细菌不含重复序列及内含子。

（3）细胞膜中脂类与任何生物都不相同。

（4）核糖体其及蛋白质介于真核细胞与真细菌之间。

根据对核糖体5S rRNA序列的分析（1986年霍斯曼等人）认为古细菌与真核生物同属一类，而与真细菌差距甚远。说明古细菌比真细菌更可能是真核细胞的祖先。

由于古细菌所栖息的环境和地球发生的早期有相似之处，如高温、缺氧等，同时由于它们在生化组成及生化代谢上的特征，人们认为它们可能代表古老的细菌，它们保持了古老的形态，很早就和其他细菌——真细菌分手了，所以生物界有人主张将古细菌从原核生物中划出，成为与真核生物、原核生物并列的一类。

五、原核细胞与真核细胞的比较

比较内容原核细胞真核细胞

进化年代35~38亿年前12~15亿年前

细胞种类0.2％99.8％

细胞大小2~3um 20~30um

细胞核不完整，无核膜、核仁完整，有核膜、核仁

遗传系统

①DNA含量少，几千个基因多，几万个基因

②DNA特点环状、裸露线状、不裸露

不与蛋白质结合与蛋白质结合形成染色体

③DNA复制周期性无有

④基因组数 1n 1n、2n

⑤基因特点单一序列单一序列、中度重复序列、

高度重复序列

⑥基因表达调控

以操纵子方式调控以多层次调控

调控过程快捷调控过程繁杂

转录、翻译同时同地进行转录翻译非同时同地进行

转录翻译的蛋白质很少进行转录翻译的蛋白质RNA均需

进行

化学加工修饰化学加工修饰核外遗传物质质粒线粒体DNA、叶绿体DNA

可自我复制可自我复制内膜系统不发达发达

线粒体、叶绿体无有

高尔基体、溶酶体

核糖体70S 80S

骨架系统未发现普遍存在

增殖方式二分裂有丝分裂、减数分裂

二分裂、出芽繁殖运动器官鞭毛、纤毛鞭毛、纤毛、伪足等

营养多数异养，部分寄生各类营养均有，比例相当

少数自养

抗生素反应一般阳性一般阴性

（作用在）70S核糖体线粒体核糖体

细胞壁叶绿体核糖体