主要内容
原核细胞
细胞的普遍性质。原核细胞的特点。表面积和体积比。
介绍
花点时间看看你自己。你看到多少生物体？你的第一个想法可能是只有一个：你自己。然而，如果你仔细观察皮肤表面或消化道内部，你会发现实际上有许多微生物生活在那里。没错，你有大约100万亿个细菌细胞！
这意味着你的身体实际上是一个生态系统。它还意味着你—关于你这个词的定义—实际上包括两种主要类型的细胞：原核生物和真核生物。
所有的细胞都属于这两大类。只有细菌和古生菌这两个领域的单细胞生物被归类为原核生物（prokaryotes），pro 表示早前而 kary 表示细胞核。动物、植物、真菌和原生生物都是真核生物（eukaryotes）—eu 表示真—由真核细胞组成。通常—尽管像我们人类一样—有一些原核生物的朋友在附近徘徊。
原核细胞的组成部分
无论是原核生物还是真核生物，细胞都需要一些关键成分才能成为一个细胞。所有细胞共享四个关键组成部分：
- 质膜 是一种将细胞内部与其周围环境分隔开的外层覆盖物。
- 细胞质 由细胞内的果冻状胞质溶胶以及悬浮在其中的细胞结构组成。在真核生物中，细胞质是指细胞核外质膜内的区域。
- DNA 是细胞的遗传物质。
- 核糖体 是合成蛋白质的分子机器。
尽管有这些相似之处，但原核生物和真核生物在许多重要方面存在差异。一个 原核生物 是一个简单的单细胞生物，缺少细胞核和膜结合细胞器。我们将在下一篇关于真核细胞的文章中讨论更多关于核和细胞器的内容，但现在要记住的是，原核细胞不是由膜壁在内部分裂的，而是由单个开放空间组成的。
大多数原核生物
细菌的形式非常多样，因此并非每种细菌都具有图中所示的所有特征。
然而，大多数细菌被一个由 肽聚糖 组成的刚性细胞壁所包围，这是一种由相连的碳水化合物和小蛋白质组成的聚合物。细胞壁提供额外的保护层，帮助细胞保持形状，防止脱水。许多细菌也有一种叫做荚膜的最外层碳水化合物。荚膜具有粘性，有助于细胞在其环境中附着在表面上。
一些细菌在细胞表面也有特殊的结构，这可能帮助它们移动、粘附在表面，甚至与其他细菌交换遗传物质。例如，鞭毛是鞭状结构，充当旋转马达以帮助细菌移动。
菌毛是许多毛发状结构，用于连接宿主细胞和其他表面。细菌也可能有棒状结构，称为纤毛，有不同的变种。例如，某些类型的菌毛允许细菌将
古生菌也可能具有大多数这些细胞表面特征，但它们对某一特定特征的不同版本通常与细菌的不同。例如，尽管古生菌也有细胞壁，但它不是由肽聚糖组成的，尽管它含有碳水化合物和蛋白质。
细胞大小
典型的原核细胞直径在0.1到5.0微米（μm）之间，明显小于真核细胞，通常直径在10到100微米之间。
下图显示了原核生物、细菌和真核生物、动植物、细胞以及其他分子和生物体的大小，以对数刻度表示。对数刻度每增加一个单位代表被测数量增加了10倍，所以这些都是我们正在讨论的大尺寸差异！
除了一些很酷的例外—检查单细胞海藻 蕨藻—细胞会发现它们必然保持相当小，不管它们是原核生物还是真核生物。为什么会这样？基本的答案是，随着细胞变大，它们很难与环境交换足够的营养和废物。为了了解这是如何工作的，我们来看一个细胞的表面积体积比。
为了简单起见，假设我们有一个像立方体的细胞。实际上，有些植物细胞是立方体的。如果立方体的一个侧面边长是
因此，当一个细胞变大时，它的表面积体积比就会下降。例如，左侧立方体形状的细胞体积为1 mm
表面积与体积比很重要，因为质膜是细胞与环境的交界面。如果细胞需要吸收营养物质，它必须穿过细胞膜，如果它需要消除废物，细胞膜依旧是它的唯一途径。
每一片膜在一定时间内只能交换一定量的物质 – 举个例子，因为它含有有限数量的通道。如果细胞生长过大，其膜将没有足够的交换能力（表面积、平方函数）来支持其代谢活性（体积、立方函数）增加所需的交换速率。
表面积体积问题只是大细胞尺寸所带来的一系列相关困难之一。随着细胞变大，在细胞内运输材料也需要更长的时间。这些考虑对细胞大小提出了一个通用的上限，真核细胞能够超过原核细胞，这是由于它们的结构和代谢特征，我们将在下一章节中探讨。
一些细胞还使用几何技巧来绕过表面积体积的问题。例如，一些细胞很长很薄，或者从其表面有许多突出物，这些特征增加了相对体积的表面积