内容正文:
第六节 原核细胞内无成形的细胞核
|学|习|目|标|
1.了解原核细胞在进化史上的地位,理解生物的进化和适应观。
2.掌握原核生物的结构,并与真核细胞做比较,理解生物的结构与功能观。
[主干知识梳理]
一、原核细胞的进化地位
1.进化地位:地球上最早出现的是原核细胞。
2.进化意义:改变地球大气环境。
(1)早期地球环境:没有臭氧层、紫外线很强、大气中CO2含量很高,地球表面温度高,不适合生命生存。
(2)最早的光合生物——蓝细菌,改变了地球环境,为真核生物的起源创造了条件。
二、原核细胞的结构
1.大肠杆菌结构模式图[填图]
2.原核细胞没有核膜包被的细胞核
(1)原核细胞与真核细胞最显著的区别在于原核细胞没有核膜包被的细胞核。
(2)原核细胞的特点
①原核细胞的DNA较小,位于拟核(或称拟核区),且不以染色质或染色体的形式存在;
②原核细胞具有细胞壁,但是成分与植物细胞壁不同;
③原核细胞只有核糖体这一类细胞器;
④细菌细胞壁的外面有时还有一层荚膜,有些细菌还有鞭毛,使其能够运动;
⑤某些原核细胞可以进行需氧呼吸,与需氧呼吸相关的酶分布于细胞膜和细胞质基质;蓝细菌等原核生物的细胞质含有附着光合色素的光合膜,可进行光合作用。
[预习效果自评]
1.判断下列叙述的正误
(1)原核生物没有线粒体,都不能进行需氧呼吸 (×)
提示:好氧细菌能进行需氧呼吸。
(2)原核生物的遗传信息储藏在拟核区域染色体的DNA上 (×)
提示:原核生物没有染色体,只有DNA。
(3)能进行光合作用的生物一定有叶绿体,能进行需氧呼吸的生物一定有线粒体 (×)
提示:原核生物有的可进行光合作用与需氧呼吸,但无叶绿体与线粒体。
(4)原核生物无膜性细胞器 (√)
2.(2024·7月浙江学考)水体富营养化容易引发“水华”,该现象主要是由蓝细菌及一些真核藻类大量繁殖造成的。与真核藻类细胞相比,蓝细菌不具有的是 ( )
A.成形细胞核 B.细胞质
C.细胞膜 D.细胞壁
解析:选A 蓝细菌属于原核生物,与真核生物相比,不具有成形的细胞核。
3.若右图中A表示真核细胞,B表示原核细胞,请描述阴影部分的含义。
提示:阴影部分表示真核细胞和原核细胞的共性部分。在细胞结构上可以是细胞质、细胞膜、细胞壁、核糖体等;在细胞的功能上可以是膜都具有识别功能,都具有选择透过性。
4.思考题
(1)[教材P57“小资料”]“内共生学说”认为线粒体和叶绿体是如何形成的?
提示:某些细菌被原始的真核生物吞噬后,经过长期共生成为线粒体,而蓝细菌被吞噬后逐渐演化为叶绿体。
(2)阅读教材P58第二自然段,思考:为什么说“光合作用释放的氧气为水生生物向陆生生物进化创造了条件”?
提示:蓝细菌利用光合作用制造氧气,使地球大气层中的氧气浓度逐渐升高,同时臭氧层也开始形成,紫外线对生物不再构成威胁,水生生物逐渐登陆。
(3)[教材P60“课外读”]病毒体内的核酸、核苷酸和碱基分别有几种?
微视频
(看看病毒的那些事)
提示:病毒通常只有一种核酸(DNA或RNA),4种核苷酸和4种碱基。
[精要内容把握]
一、知识体系建一建
二、核心语句背一背
1.地球上最早出现的是原核细胞。
2.蓝细菌是最早出现的能进行光合作用的生物。
3.蓝细菌进行光合作用放出O2,吸收CO2,促进了臭氧层的形成,降低了大气中CO2的浓度,还降低了地球表面的平均温度,为陆生生物的出现创造了条件。
4.原核细胞没有核膜包被的细胞核和由膜包被的各种细胞器,但是有拟核、核糖体及裸露的DNA。
提能点 原核细胞与真核细胞的比较
[任务驱动]
如图甲是大肠杆菌结构示意图,图乙为某植物细胞结构示意图。请据图回答有关问题:
(1)科学家依据细胞内什么结构的差异将甲和乙分为原核细胞和真核细胞?
提示:是否有核膜包被的细胞核。
(2)甲的鞭毛能够让其运动,请问鞭毛结构的能量是不是由线粒体提供的?为什么?
提示:不是。原核生物不具有线粒体。
(3)甲、乙两细胞在结构上具有共性,请找出两者结构上的共性。这种共性体现了什么?
提示:共有的结构有细胞膜、细胞质和细胞壁。真核细胞与原核细胞结构上的某些共性,体现了两者在结构上具有统一性。
(4)下面列出了一些常见的真核生物与原核生物,请进行分类。
①醋酸菌 ②草履虫 ③蓝细菌 ④黑藻 ⑤水绵 ⑥金黄色葡萄球菌 ⑦酵母菌
提示:真核生物:②草履虫、④黑藻、⑤水绵、⑦酵母菌;
原核生物:①醋酸菌、③蓝细菌、⑥金黄色葡萄球菌。
[生成认知]
互动课堂·敲黑板
归纳总结原核细胞和真核细胞结构的异同
类别
原核细胞
真核细胞
不
同
点
细胞大小
相对较小
相对较大
细胞核
无核膜包被的细胞核,有拟核
有核膜包被
的细胞核
细胞器
除核糖体外,无其他细胞器
有多种细胞器
细胞壁
多数有,但成分与植物细胞不同
植物细胞有,成分主要是纤维素
染色质
无,只有DNA
有,主要由DNA和蛋白质构成染色质
生物膜及生物膜系统
具有细胞膜这一种生物膜结构,不具有生物膜系统
具有细胞膜、细胞器膜、核膜及囊泡等多种生物膜结构,具有生物膜系统
相同点
具有细胞膜、细胞质、核糖体,遗传物质都是DNA
[易错提醒]
辨明真、原核生物的四个“不一定”
不属于真核生物的不一定就是原核生物,病毒没有细胞结构,既非原核生物也非真核生物;原核细胞不一定都有细胞壁,如支原体;能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体,如蓝细菌细胞;没有细胞核的细胞不一定都是原核细胞,如哺乳动物的成熟红细胞。
[例1] 衣藻和大肠杆菌都是单细胞生物。下列有关二者的叙述,正确的是 ( )
A.都属于原核生物
B.都以DNA作为遗传物质
C.都具有叶绿体,都能进行光合作用
D.都具有线粒体,都能进行呼吸作用
[解析] 衣藻属于真核生物,A错误;衣藻和大肠杆菌的遗传物质都是DNA,B正确;大肠杆菌没有叶绿体,也不能进行光合作用,C错误;大肠杆菌不含线粒体,D错误。
[答案] B
[例2] (2025·温州月考)如图所示是四种不同的生物,下列相关叙述正确的是 ( )
A.甲和乙的主要区别在于乙具有细胞壁
B.丙和丁的主要区别在于丙具有拟核
C.甲和丙的主要区别在于甲具有细胞结构
D.乙和丁的主要区别在于丁没有核膜
[解析] 甲幽门螺旋杆菌和乙蓝细菌都具有细胞壁,A错误;丙人类免疫缺陷病毒和丁变形虫的主要区别在于丙人类免疫缺陷病毒不具有细胞结构,B错误;甲幽门螺旋杆菌和丙人类免疫缺陷病毒的主要区别是甲具有细胞结构,丙没有细胞结构,C正确;乙蓝细菌为原核生物,丁变形虫为真核生物,原核细胞和真核细胞的主要区别在于原核细胞没有核膜,D错误。
[答案] C
[方法规律]
“二看法”判断真核细胞与原核细胞
[跟踪训练]
1.地球上最早出现的是原核细胞,下列相关叙述正确的是 ( )
A.原始蓝细菌光合作用释放的氧气为真核生物的起源创造了条件
B.原核细胞内的染色体或染色质易被碱性染料染色
C.原核细胞的细胞壁与植物细胞壁组成成分相同
D.原核细胞需氧呼吸有关的酶主要在线粒体内
解析:选A 蓝细菌通过光合作用释放了氧气,进而为真核生物的起源创造了条件,A正确;原核细胞没有核膜包被的细胞核,没有染色体或染色质,B错误;原核细胞的细胞壁成分主要是肽聚糖,而植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,C错误;原核细胞没有线粒体,只有核糖体一种细胞器,D错误。
2.图1表示某细胞在电子显微镜视野下的亚显微结构示意图,1~7表示细胞结构;图2表示该细胞的甲、乙、丙三种细胞器中三种有机物的含量。下列说法错误的是 ( )
A.图1中4、5、6表示的细胞器中的膜结构构成了生物膜系统
B.图2中的丙是真核和原核细胞共有的唯一细胞器
C.破伤风芽孢杆菌没有图1细胞中的6结构,不能进行有氧呼吸
D.分泌蛋白利用囊泡运输过程中,通常由细胞骨架提供运输轨道
解析:选A 生物膜系统是由细胞器膜、细胞膜和核膜等结构共同构成,图1中4表示内质网、5表示高尔基体、6表示线粒体,所以仅4、5、6表示的细胞器中的膜结构不能构成生物膜系统,A错误;丙含有蛋白质、核酸,不含脂质,说明没有膜结构,丙可能为核糖体,真核和原核细胞中共同的唯一细胞器是核糖体,故图2中的丙是真核和原核细胞共有的唯一细胞器,B正确;破伤风芽孢杆菌是原核生物,代谢类型是厌氧性,原核生物中不具有线粒体,即破伤风芽孢杆菌没有图1细胞中的6结构——线粒体,且不能进行有氧呼吸,C正确;分泌蛋白利用囊泡运输过程中,通常由细胞骨架提供运输轨道,D正确。
思维拓展——归纳“内共生学说”的证据
科普视频
(内共生理论)
(1)共生实例:共生是生物界的普遍现象,例如根瘤菌与豆科植物的共生关系,蓝细菌或绿藻与真菌共生形成的复合体等。有一种草履虫,其体内有小的藻类与之共生,并能进行光合作用;灰孢藻本身并无叶绿素,但有许多叶蓝小体生活在体内,进行光合作用制造食物。灰孢藻与叶蓝小体的共生关系看来建立不很久,因为叶蓝小体在细胞内还不大固定。灰孢藻的发现是对“内共生学说”的有力支持。
(2)叶绿体和线粒体都有其独特的DNA,可以自行复制,不完全受核DNA的控制。线粒体和叶绿体的DNA同细胞核的DNA有很大差别,但同细菌和蓝细菌的DNA却很相似。
(3)线粒体和叶绿体都有自己特殊的蛋白质合成系统,不受核的合成系统的控制。
(4)抗生素可以抑制细菌和蓝细菌的生长,也可以抑制真核生物中的线粒体和叶绿体的作用,这也说明线粒体与细菌、叶绿体与蓝细菌是同源的。
(5)线粒体、叶绿体的内、外膜有显著差异,内、外膜之间充满了液体。研究发现,它们内、外膜的化学成分是不同的。外膜与宿主的膜比较一致,特别是和内质网膜很相似;内膜则分别同细菌和蓝细菌的膜相似。
[素养评价]
1.关于线粒体的起源有多种观点,其中“内共生学说”被普遍接受。下列事实中,不支持线粒体“内共生学说”的是 ( )
A.吞噬现象普遍存在,如白细胞吞噬病菌
B.线粒体在细胞内可以运动,并大量集中在代谢旺盛部位
C.线粒体的外膜成分与细胞的其他内膜系统相似,内膜与细菌的细胞膜相似
D.线粒体内含有DNA和RNA,在遗传上具有半自主性
解析:选B 吞噬现象在生物中普遍存在,正是内共生学说的一个例证,A正确;“线粒体在细胞内可以运动,并大量集中在代谢旺盛部位”体现结构和功能的关系,与学说无关,B错误;“线粒体外膜成分与细胞其他内膜系统相似,内膜与细菌细胞膜相似”,恰好说明真核生物吞噬了好氧性细菌,C正确;“线粒体内含有DNA和RNA,在遗传上具有半自主性”支持线粒体来源于细菌,D正确。
2.阅读上面“内共生学说”的有关材料及教材第58页“地球上最早出现的是原核细胞”内容,思考以下问题:
(1)原核生物出现早于真核生物,原核细胞在结构上有哪些优点?
提示:原核细胞个体微小、结构简单,能适应早期地球上恶劣的环境。
(2)蓝细菌的出现,对真核生物的出现有什么意义?
提示:蓝细菌是最早进行光合作用的生物,蓝细菌光合作用释放氧气逐渐在大气圈积累,为真核生物的起源创造了条件,同时促进了臭氧层的形成,阻挡了大量对生物有害的紫外线,有利于生物的繁衍等。
(3)内共生学说以一个全新的视角看待进化论,认为细菌被吞噬到宿主细胞的细胞质,经过长时间的演变,成为宿主细胞的不可分割的一部分。结合下图分析蓝细菌对植物光合作用的影响。
提示:进行光合作用的蓝细菌被需氧真核生物吞噬,成为其细胞结构的一部分,经过长期共生逐渐演化为叶绿体,促成了植物能够进行光合作用。
[课时跟踪检测]
(标的题目配有精品课件,为老师重点讲评题目)
一、选择题
1.下列生物的细胞中,不具有核膜的是 ( )
A.绵羊 B.大肠杆菌
C.胡萝卜 D.菠菜
解析:选B 原核生物不具有核膜,大肠杆菌为原核生物。
2.(2025·浙江高中9+1联盟检测)幽门螺杆菌会引发慢性胃炎、胃溃疡等疾病,下列关于幽门螺杆菌的叙述正确的是 ( )
A.DNA主要分布在细胞核
B.不含RNA
C.含有核糖体
D.没有细胞壁
解析:选C 幽门螺杆菌属于原核生物,组成原核生物的原核细胞中没有细胞核,含有核糖体、细胞壁、DNA和RNA,C正确。
3.与蓝细菌相比,洋葱根尖细胞特有的结构是 ( )
A.中心体 B.核糖体
C.叶绿体 D.高尔基体
解析:选D 蓝细菌为原核细胞,具有核糖体;洋葱为高等植物,根尖细胞不具有中心体和叶绿体,但具有高尔基体和核糖体。
4.如图所示的四个方框代表大肠杆菌、酵母菌、香菇和蓝细菌,其中阴影部分表示它们都具有的某种物质或结构。下列物质或结构不可能出现在阴影部分中的是 ( )
A.DNA B.核膜
C.细胞壁 D.核糖体
解析:选B 图中大肠杆菌和蓝细菌是原核生物,酵母菌和香菇是真核生物中的真菌,它们都有细胞壁、核糖体,遗传物质都是DNA,原核生物没有以核膜为界限的细胞核。
5.下列各组生物或细胞按照特征进行归纳,正确的一组是 ( )
A.有核膜:衣藻、蓝细菌、酵母菌、变形虫
B.无DNA:蛙的成熟红细胞、植物导管细胞、烟草花叶病毒
C.无叶绿体:大肠杆菌、颤蓝细菌、洋葱鳞片叶外表皮、植物根尖细胞
D.有核糖体:乳酸菌、菠菜、人口腔上皮细胞、HIV
解析:选C 蓝细菌属于原核生物,无核膜,A错误;蛙的成熟红细胞含有细胞核和各种细胞器,有DNA,B错误;大肠杆菌、颤蓝细菌、洋葱鳞片叶外表皮、植物根尖细胞都不含叶绿体,C正确;HIV无细胞结构,不含核糖体,D错误。
6.(2025·湖州模拟)蓝细菌是地球上最早出现的能进行光合作用的生物。下列关于蓝细菌的叙述,错误的是 ( )
A.蓝细菌细胞膜的面积相对较大
B.蓝细菌细胞内有叶绿体
C.蓝细菌细胞溶胶中含有多种酶
D.蓝细菌细胞的遗传物质是DNA
解析:选B 蓝细菌具有发达的光合膜,因此细胞膜的面积相对较大,A正确;蓝细菌内有叶绿素而没有叶绿体,B错误;细胞质中除细胞器以外的胶状物质称为细胞溶胶,细胞溶胶中含有多种酶,是多种代谢活动的场所,C正确;蓝细菌的遗传物质是DNA,主要存在于拟核区,D正确。
7.入冬后,支原体肺炎易高发,常引起大家高度关注。判断支原体是原核生物而不是真核生物的主要依据是 ( )
A.以DNA为遗传物质
B.无以核膜为界限的细胞核
C.没有细胞壁的保护
D.有核糖体这种细胞器
解析:选B 真核生物和原核生物都以DNA为遗传物质,A错误。原核生物和真核生物的根本区别是有无以核膜为界限的细胞核。原核细胞无以核膜为界限的细胞核,真核细胞有以核膜为界限的细胞核,B正确。部分真核生物也不具有细胞壁,因此根据有无细胞壁不能确定其为原核生物,C错误。原核生物和真核生物都有核糖体,D错误。
8.(2025·温州期末)如图是大肠杆菌的结构模式图,下列叙述正确的是 ( )
A.①存在于细胞核内
B.②可被纤维素酶破坏
C.细胞膜由两层单位膜组成
D.核糖体是大肠杆菌唯一具备的细胞器
解析:选D ①为DNA分子,存在于拟核中,A错误;②的主要成分是肽聚糖,不能被纤维素酶破坏,B错误;细胞膜由单层膜组成,C错误;大肠杆菌属于原核生物,核糖体是其唯一具备的细胞器,D正确。
9.(2025·杭州学军中学检测)MRSA是一种对多种抗生素耐药的“超级细菌”,可感染人体的多个部位,对人体造成一定危害。关于MRSA叙述正确的是 ( )
A.MRSA与动物细胞相比最大的区别是细菌有细胞壁
B.MRSA的遗传物质主要分布在染色体上
C.MRSA含有线粒体等细胞器
D.MRSA核糖体的形成与核仁无关
解析:选D MRSA属于原核生物,原核生物和真核生物最大的区别是有无以核膜为界限的细胞核,A错误;MRSA的遗传物质主要分布在拟核,B错误;原核生物没有线粒体,C错误;MRSA属于原核生物,没有核膜、核仁和染色体,MRSA核糖体的形成与核仁无关,D正确。
10.内共生起源学说认为叶绿体是由原始真核细胞吞噬的蓝细菌或光合细菌进化而来的,而线粒体来源于某些需氧呼吸细菌。下列叙述不属于支持上述观点的是 ( )
A.两种细胞器都含有它们自身的基因组
B.两种细胞器自身可合成RNA和蛋白质
C.两种细胞器和蓝细菌、需氧呼吸细菌都有核糖体
D.两种细胞器膜的组成成分都含有磷脂和蛋白质
解析:选D 内共生起源学说认为叶绿体是由原始真核细胞吞噬的蓝细菌或光合细菌进化而来的,而线粒体则来源于某些需氧呼吸细菌,相关证据包括与蓝细菌或需氧呼吸细菌类似,两种细胞器都含有它们自身的基因组,两种细胞器都可通过自身的系统合成RNA和蛋白质,它们具有共同的结构——核糖体,A、B、C正确;生物膜的成分主要都是磷脂分子和蛋白质分子,两种细胞器膜的组成成分都含有磷脂和蛋白质,不能说明它们是由蓝细菌或其他细菌进化而来的,D错误。
11.如图表示一些生物或细胞的结构图,针对这些结构的叙述正确的是 ( )
A.甲生物无结构①,所以该生物不可能进行需氧呼吸
B.根据细胞中是否含有结构③,可将甲、乙、丙三种生物分为真核生物和原核生物两个类群
C.用电子显微镜观察不能区分细胞甲和细胞乙是否为原核生物
D.若判断乙是否为植物细胞,并不能仅依据细胞中是否含有结构②
解析:选D 甲生物属于原核生物,①是线粒体,原核生物中的醋酸菌等细胞中没有线粒体,但含有与需氧呼吸有关的酶,可以进行需氧呼吸,A错误;题图中的丙为病毒,病毒不具有细胞结构,既不是真核生物也不是原核生物,B错误;用电子显微镜能够观察到细胞中有无成形的细胞核,据此能区分细胞甲和细胞乙是否为原核生物,C错误;结构②是叶绿体,是能够进行光合作用的植物细胞中含有的细胞器,植物的叶片表皮细胞、根细胞等不具有该结构,所以判断乙是否为植物细胞,并不能仅依据细胞中是否含有叶绿体,D正确。
12.下列对①②③④四个框图内所包括生物的相关叙述,正确的是 ( )
A.框图①内的生物都是结构简单的原核生物
B.框图②内的生物的遗传信息都储存在RNA中
C.框图③内的生物的化学元素种类相差很大
D.框图④内的生物都有结构相似的细胞膜
解析:选D ①中流感病毒既不是真核生物,也不是原核生物;酵母菌属于真核生物,因此①中生物都不是原核生物,A错误。②中硝化细菌和酵母菌的遗传信息都储存在DNA中,B错误。框图③内的生物的化学元素种类大体相同,C错误。框图④中所有生物都有细胞结构,因此都具有结构相似的细胞膜,D正确。
13.(2025·嘉兴平湖阶段检测)关于线粒体的起源有多种观点,其中内共生学说认为,真核细胞中的线粒体是由侵入细胞或被细胞吞入的某种原核细胞经过漫长的岁月演变而来的,其过程如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.图乙所示过程体现了细胞膜具有一定的流动性
B.原始真核细胞选择性地吞噬某些原始原核细胞,主要与其细胞膜上的磷脂有关
C.线粒体的内、外膜的功能不同,可能与线粒体内、外膜的来源不同有关
D.线粒体的出现提高了细胞需氧呼吸的效率
解析:选B 图乙过程表示需氧原核细胞侵入细胞或被细胞吞入的过程,体现了细胞膜具有一定的流动性,A正确;原始真核细胞选择性地吞噬某些原始原核细胞,主要与其细胞膜上的糖蛋白有关,B错误;线粒体的内、外膜的功能不同,据图可知,外膜来自古代厌氧真核细胞的细胞膜,内膜是需氧原核细胞的细胞膜,C正确;线粒体具有双层膜,内膜向内折叠形成嵴,提高了需氧呼吸的效率,D正确。
二、非选择题
14.如图所示的四个部分(Ⅰ~Ⅳ)是四种类型细胞的部分亚显微结构模式图。据图回答下列问题。
(1)细胞Ⅰ中含有的膜面积最大的细胞器是 ;细胞Ⅰ中还有一种细胞器,具有内外两层膜,并含有核酸,该细胞器的功能是 。
(2)细胞Ⅱ最外层的结构对该细胞具有 等作用,但它不能作为该细胞这个生命系统的边界,原因是 。
(3)细胞Ⅳ与细胞Ⅱ相比,在结构上最主要的区别是细胞Ⅳ 。与细胞Ⅱ相比,细胞Ⅲ中多了一种在细胞增殖中起重要作用的细胞器,该细胞器是 。
解析:(1)细胞Ⅰ没有细胞壁,含有中心体,其为动物细胞。内质网在细胞内分布广泛,是细胞Ⅰ中含有的膜面积最大的细胞器。细胞Ⅰ中具有内外两层膜,并含有核酸的细胞器是线粒体,该细胞器的主要功能是细胞能量代谢中心,需氧呼吸的主要场所。
(2)细胞Ⅱ具有细胞壁,细胞壁具有支撑和保护等作用。由于细胞壁是全透的,因此细胞壁不能作为植物细胞这个生命系统的边界。
(3)据图可知,与细胞Ⅱ相比,细胞Ⅳ蓝细菌无核膜包被的细胞核。与细胞Ⅱ相比,细胞Ⅲ中含有一种与有丝分裂有关的特殊细胞器,该细胞器是中心体。
答案:(1)内质网 细胞能量代谢中心,需氧呼吸的主要场所 (2)支撑和保护 细胞壁是全透的 (3)没有由核膜包被的细胞核(或没有成形的细胞核) 中心体
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