第1章(學(xué)案) 走近細(xì)胞 課外閱讀
病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)
病毒在結(jié)構(gòu)上要比原核細(xì)胞和真核細(xì)胞簡(jiǎn)單得多。它們專營(yíng)細(xì)胞內(nèi)寄生生活,只有侵入到宿主細(xì)胞內(nèi)以后,才表現(xiàn)出生命力;單獨(dú)存在時(shí)沒有代謝活動(dòng),不能進(jìn)行繁殖。根據(jù)寄生的對(duì)象不同,病毒可分為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)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(gè)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(zhì)外殼所組成。有的病毒只由核酸組成,無蛋白質(zhì)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(gòu)成,這種病毒稱為類病毒(viroid),其游離的核酸具有感染細(xì)胞的能力。
病毒的遺傳物質(zhì)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(fā)現(xiàn)含有兩種核酸的病毒。
細(xì)胞的產(chǎn)生與發(fā)展
原始生命誕生以后,細(xì)胞起源及其發(fā)展的一般過程,大體上可以劃分為以下三個(gè)主要階段:
1.原始生命到原始細(xì)胞的階段。原始生命體具有一個(gè)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(zhì)交換機(jī)制主要是依靠滲透作用,因此其選擇性和穩(wěn)定性較差。嵌有蛋白質(zhì)的類脂雙層膜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),使其具有了選擇透過功能,保證了有機(jī)體與環(huán)境間物質(zhì)和能量的交換,形成了原始的細(xì)胞膜;原始的細(xì)胞膜內(nèi),遺傳系統(tǒng)逐漸完善,較多種類的酶也產(chǎn)生出來,代謝效率得以逐漸提高。原始細(xì)胞膜的形成標(biāo)志著原始細(xì)胞的誕生。
2.原始細(xì)胞到前原核細(xì)胞的階段。原始細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)不同的酶系逐漸集中于一定的區(qū)域內(nèi),使細(xì)胞的代謝系統(tǒng)趨向于有序化;dna大分子逐漸進(jìn)化形成原始的染色質(zhì)體,相對(duì)集中于細(xì)胞中央?yún)^(qū),進(jìn)一步形成細(xì)胞的控制中心──擬核,這意味著細(xì)胞控制能力即有序化和組織化程度進(jìn)一步提高。此時(shí)期所形成的細(xì)胞以前細(xì)菌和前藍(lán)藻為代表。
3.前原核細(xì)胞到真核細(xì)胞的階段。起初的前原核生物是在厭氧、異養(yǎng)的條件下生活的,隨原始海洋中有機(jī)物的消耗,前原核細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生了可以利用日光進(jìn)行光合作用的細(xì)胞色素c,光合作用使大氣中氧的濃度不斷增加,生物經(jīng)變異產(chǎn)生的有氧呼吸類生物能量利用效率高,在生存斗爭(zhēng)中有優(yōu)勢(shì),得以生存和發(fā)展,好氧細(xì)胞形成。后來細(xì)胞內(nèi)分化出各種細(xì)胞器,形成了由核膜圍成的細(xì)胞核,核內(nèi)形成了核仁以及由dna與組蛋白結(jié)合而成的染色體等結(jié)構(gòu),逐漸演化成現(xiàn)代的真核生物細(xì)胞。
真核細(xì)胞的出現(xiàn),在生物進(jìn)化史上有著極為重要的意義:
1.奠定了有性生殖產(chǎn)生的基礎(chǔ)。真核細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,而有性生殖的重要特征──減數(shù)分裂,實(shí)質(zhì)上是有絲分裂的一種特殊形式。有性生殖的出現(xiàn),提高了物種的變異性,因而大大推進(jìn)了進(jìn)化的速度。
2.推動(dòng)了動(dòng)、植物的分化。與原核細(xì)胞相比,真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能復(fù)雜化,從而增強(qiáng)了生物的變異性,導(dǎo)致了真核細(xì)胞種類的分化,從而出現(xiàn)了動(dòng)植物的分化,使生物體型向高級(jí)的方向發(fā)展。
3.促進(jìn)了三極生態(tài)系統(tǒng)的形成。在原核生物時(shí)代,地球上只有以異養(yǎng)的細(xì)菌和自養(yǎng)的藍(lán)藻組成的一個(gè)二極生態(tài)系統(tǒng)。隨著真核生物的產(chǎn)生和動(dòng)植物的分化發(fā)展,才出現(xiàn)了由動(dòng)物、植物和菌類所組成的三極生態(tài)系統(tǒng),使生物進(jìn)化的水平進(jìn)入到一個(gè)新的階段。