第1章(學案) 走近細胞 課外閱讀
病毒的形態和結構
病毒在結構上要比原核細胞和真核細胞簡單得多。它們專營細胞內寄生生活,只有侵入到宿主細胞內以后,才表現出生命力;單獨存在時沒有代謝活動,不能進行繁殖。根據寄生的對象不同,病毒可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒(噬菌體)。
病毒的大小差別很大,一般直徑在10~300 nm之間,病毒的形狀也多種多樣。單個成熟的病毒稱為病毒粒子(virion),病毒粒子多半是由核酸芯子外包以蛋白質外殼所組成。有的病毒只由核酸組成,無蛋白質外殼,如馬鈴薯和番茄紡錘管病毒(potato spindle tuber viroid),僅是由裸露的rna所構成,這種病毒稱為類病毒(viroid),其游離的核酸具有感染細胞的能力。
病毒的遺傳物質為核酸,有的為dna(如大腸桿菌t—2噬菌體),有的為rna(如艾滋病病毒hiv),但至今沒有發現含有兩種核酸的病毒。
細胞的產生與發展
原始生命誕生以后,細胞起源及其發展的一般過程,大體上可以劃分為以下三個主要階段:
1.原始生命到原始細胞的階段。原始生命體具有一個原始界膜,它能自成體系地生活于原始海洋中。這種界膜的物質交換機制主要是依靠滲透作用,因此其選擇性和穩定性較差。嵌有蛋白質的類脂雙層膜結構的出現,使其具有了選擇透過功能,保證了有機體與環境間物質和能量的交換,形成了原始的細胞膜;原始的細胞膜內,遺傳系統逐漸完善,較多種類的酶也產生出來,代謝效率得以逐漸提高。原始細胞膜的形成標志著原始細胞的誕生。
2.原始細胞到前原核細胞的階段。原始細胞的細胞質內不同的酶系逐漸集中于一定的區域內,使細胞的代謝系統趨向于有序化;dna大分子逐漸進化形成原始的染色質體,相對集中于細胞中央區,進一步形成細胞的控制中心──擬核,這意味著細胞控制能力即有序化和組織化程度進一步提高。此時期所形成的細胞以前細菌和前藍藻為代表。
3.前原核細胞到真核細胞的階段。起初的前原核生物是在厭氧、異養的條件下生活的,隨原始海洋中有機物的消耗,前原核細胞內產生了可以利用日光進行光合作用的細胞色素c,光合作用使大氣中氧的濃度不斷增加,生物經變異產生的有氧呼吸類生物能量利用效率高,在生存斗爭中有優勢,得以生存和發展,好氧細胞形成。后來細胞內分化出各種細胞器,形成了由核膜圍成的細胞核,核內形成了核仁以及由dna與組蛋白結合而成的染色體等結構,逐漸演化成現代的真核生物細胞。
真核細胞的出現,在生物進化史上有著極為重要的意義:
1.奠定了有性生殖產生的基礎。真核細胞進行有絲分裂,而有性生殖的重要特征──減數分裂,實質上是有絲分裂的一種特殊形式。有性生殖的出現,提高了物種的變異性,因而大大推進了進化的速度。
2.推動了動、植物的分化。與原核細胞相比,真核細胞的結構、功能復雜化,從而增強了生物的變異性,導致了真核細胞種類的分化,從而出現了動植物的分化,使生物體型向高級的方向發展。
3.促進了三極生態系統的形成。在原核生物時代,地球上只有以異養的細菌和自養的藍藻組成的一個二極生態系統。隨著真核生物的產生和動植物的分化發展,才出現了由動物、植物和菌類所組成的三極生態系統,使生物進化的水平進入到一個新的階段。