第一部分第一节原核微生物

原核类： 细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体，衣原体，古生菌等真核类： 真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），显微藻 类，原生动物非细胞类： 病毒，亚病毒 (类病毒 ,拟病毒 , 朊病毒 )第一章 微生物类群第一节 原核微生物原核微生物的基本特征由原核细胞构成的单细胞生物，极少数可形成细胞群，通过无丝分裂进行繁殖。原核微生物的种类细菌、蓝藻、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、古细菌等。真核细胞与原核细胞的比较原核细胞与真核细胞的相同点原核与真核细胞的区别1、 细菌 (bacteria) 细菌是自然界分布最广、个体数量最多、与人类关系极为密切的有机体。形态 :球形、杆形、梭形、螺旋形或弧形。直径： 0.5-5.0m。大肠杆菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍乱菌典型的细菌细胞形态结构(1).细菌细胞的核区：细菌的细胞只有原始形态的核， 没有核膜 ，更没有核仁，结构简单，称为核区或拟核。细菌的 核区主要由一个环状、双螺旋 DNA分子组成 ，习惯地称之为细菌染色体。然而它 没有或只有极少的组蛋白与 DNA结合 。细菌没有核膜， DNA的转录与蛋白质合成没有空间的隔离，所以细菌的 RNA转录与蛋白质翻译几乎是同步进行的，这是原核与真核生物的最主要的差别。 因为细菌没有细胞核，所以细菌的 DNA环在复制时结合在质膜上作为支持点。质膜参与遗传物质的复制和分配，然后进行细胞的分裂。细菌质膜参与 DNA的复制与分配(2).细菌细胞的核糖体约含 500050000个。部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细胞质中。沉降系数为 70S。由大亚单位 (50S)与小亚单位 (30S)组成。大亚单位含有 30S rRNA， 5S rRNA与 30多种蛋白质，小亚单位含有 16SrRNA与20多种蛋白质。 30S的小亚单位对四环素与链霉素敏感， 50S的大亚单位对红霉素与氯霉素敏感。(3).细菌细胞核外 DNA除核区 DNA外，可进行自主复制的遗传因子，称为质粒。是裸露的环状 DNA分子，所含遗传信息量为 2200个基因，能进行自我复制，有时能整合到核 DNA中去。质粒常用作基因重组与基因转移的载体。质粒 常常赋予细胞对抗生素的抗性。(4).细菌细胞的表面结构细菌细胞的表面结构是指细胞膜、细胞壁及其特化结构：中膜体、夹膜与鞭毛等。1）细胞膜 细胞膜又称质膜，是包围细菌原生质的典型生物膜，由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的富有弹性的半透膜。膜厚约 8-10nm， 外侧紧贴细胞壁。 细菌细胞的细胞质膜是多功能的，其最重要的功能就是运输作用，包括营养物质的吸收、废物的排除、能量代谢等。细菌的细胞膜含有丰富的酶系，执行许多代谢功能，如线粒体、内质网和高尔基体的部分功能等。2）中膜体 中膜体又称间体或质膜体，由细胞质膜内陷形成。每个细胞内有一个或数个。 中膜体与 DNA有联系，推测可能起 DNA复制的支点作用。也有人推测其它有类似线粒体的作用。3）细胞壁细胞壁是位于细胞膜外的一层较厚、较坚韧并略具有弹性的结构。所有细菌的细胞壁都具有共同的成分是肽聚糖，由 N-乙酰葡糖胺和 N-乙酰胞壁酸构成的双糖单元与四五个氨基酸短肽聚合而成的多层网状大分子。N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡糖胺肽键革兰氏阳性菌的细胞壁结构革兰氏阳性菌细胞壁厚约 20 80nm， 有 15-50层肽聚糖片层，每层厚 1nm，含 90的壁酸（ teichoic acid）， 有的还具有少量蛋白质。革兰氏阴性菌细胞壁厚约 10nm， 仅 2-3层肽聚糖，另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白，壁酸含量仅占 5%。革兰氏阳性菌对青霉素敏感而革兰氏阴性菌对青霉素不敏感。因为青霉素的抑菌作用主要是通过抑制壁酸的合成。阳性菌因壁酸的含量极高，故对青霉素很敏感。细胞壁对细胞有保护作用，对物质的交换起部分调节作用。细胞壁的成分与抗原性、致病性及对病毒的敏感性均有关系。4）荚膜 荚膜是某些细菌表面的特殊结构，是位于细胞壁表面细菌最外表的一层多糖类物质， 边界明显的称荚膜（capsule）， 如肺炎球菌；边界不明显的称粘液层（ slime layer）， 如葡萄球菌。功能：抵御不良环境；保护自身不受吞噬；选择性的粘附到特定细胞的表面上。细菌 荚膜 负染的细菌5）鞭毛 ：是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛蛋白弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛。(5).细菌细胞的内生孢子某些细菌处于不利的环境，或耗尽营养时，形成内生孢子，又称芽孢，是对不良环境有强抵抗力的休眠体。细菌的芽孢2、蓝藻又称蓝细菌，是原核生物，又是最简单的自养生物。它的光合作用类似于高等植物 (以水为电子供体 ,放出 O2)而不同于光合细菌。没有叶绿体，但有质膜内陷形成的捕光装置。 DNA分子环状，但遗传信息量很大，可与高等植物相比。体积比其它原核细胞大得多，直径约 10m左右，甚至可达70m (如颤藻 )。属单细胞生物，但有些蓝藻经常以丝状的细胞群体存在，如： 属蓝藻门念珠藻类的发菜就是蓝藻的丝状体。分布十分广泛 ,淡水、海洋、高山、极地、沙漠、草原与森林均有分布。含有色素，如藻篮素与叶绿素，使细胞呈绿色。有些种类的蓝藻含有黄色、红色色素，使细胞呈现不同的颜色。蓝藻细胞的基本特征：1） 中心质： 是遗传物质 DNA所在的部位，相当于细菌的核区，称为中心质或中央体。蓝藻细胞模式图 DNA也是裸露的，不与碱性蛋白结合。 复制也是连续的，不局限于某一特定时间内进行。2）光合作用片层是位于细胞质部分的同心环样的膜片层结构，上面规则地排列着直径约35nm的小体，称藻胆蛋白体。 藻胆蛋白的作用是将光能传递给叶绿素 a。 蓝藻不含叶绿素 b,所以光合效率比高等植物低。 蓝藻的光合作用于细菌不同：蓝藻放出氧气，而光合细菌不能放出氧气。3）细胞内含物蓝藻细胞包含许多各具特点的内含物，包括蓝藻淀粉、脂滴、颗粒体、多磷酸脂体、多角体等。 内含物的形态各异，与细胞的生理状态、发育时期和环境因素有关。 功能 有的是储存养料，有的功能不清。4）细胞表面结构 细胞壁 电镜观察可见四个结构层次，除了含有和高等植物一样的纤维素成分外，还含有与细菌相似的肽聚糖。 胶质层 细胞壁外的胶质层也称为鞘。易被碱性燃料着色。鞘对于蓝藻抵抗不良环境很重要。3、放线菌生活于土壤中，具 “土腥气 ”。菌落放射状，能形成有分支的菌丝。多有基内菌丝和气生菌丝。繁殖慢，常用于抗生素的生产，如红霉素、链霉素。放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特征，放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小菌落，干燥、不透明、难以挑取，当大量孢子覆盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状或颗粒状的典型放线菌菌落。没有细胞壁，形态多变 ,有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。具有细胞膜。细胞膜中胆固醇含量较多，约占 36%，凡能作用于胆固醇的物质（如二性霉素 B、 皂素等）均可引起支原体膜的破坏而使支原体死亡。有一环状双螺旋 DNA， 没有类似细菌的核区 (拟核 ), 能指导合成 700多种蛋白质。惟一可见的细胞器是核糖体，每个细胞中约有 800 1500个。可以在培养基上培养，也能在寄主细胞中繁殖。没有鞭毛 ,无活动能力。支原体的形态结构4. 支原体 (mycoplasma) 又称霉形体，细胞直径一般是 0.1-0.3m， 仅为细菌的十分之一，是目前发现的 最小、最简单的原核细胞。可以通过一分为二的方式繁殖，也有进行出芽增殖的。5.立克次氏体 ： 是专性寄生于动物、植物活性细胞中的致病性原核微生物，形态结构与细菌相似，以二分裂方式进行繁殖。6.衣原体： 是一类比立克次氏体小，自身的结构更简单，专门寄生在活细胞中的致病性原核微生物。由于它自己没有的产能系统，需要从其它生物取得能量，故有 “能量寄生物 ”之称。 这类微生物在宿主细胞内生活周期独特，存在原体和始体两种细胞形态，始体形态较大，以二等分裂方式在宿主细胞内形成一个微菌落，随后，大量的子细胞又分化成较小而壁厚的感染性衣原体。衣原体比一般病毒大得多，而且可以被抗生素杀死，这是它和病毒的主要区别。1.古细菌是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中，如海底烟筒附近的高温、高压热水环境。具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、 DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、 D型氨基酸和二氨基庚二酸。因之有人认为古细菌代表由一共同祖先传来的第三界生物 (古细菌，原核生物，真核生物 )。古细菌2.它们包括酸性嗜热菌，极端嗜盐菌及甲烷微生物。可能代表了活细胞的某些最早期的形式。1极端嗜热菌：能生长在 90 以上的高温环境，是生物界耐受高温的冠军（表）。如 Pyrolobus fumarii 可以生活在 90 -113 ， pH 4.0-6.5。其最适生存温度为 106 ，低于 85 和高于 115 则不生长，能在 121 的高温中存活 1小时 (E. Blochl等 1997)。极端嗜热菌以化能自养的方式生活，许多以硫为电子受体获取能量。2极端嗜盐菌：生活在高盐度环境中，盐度可达 25%，如死海和盐湖中，它们通过其细胞膜上光驱动的质子泵，产生质子动力势，合成 ATP。3极端嗜酸菌：能生活在 pH值 1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。4极端嗜碱菌：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境 pH值可达 11.5以上，最适 pH值 8-10。5产甲烷菌：是严格厌氧的生物，能利用 CO2使 H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。3.古核细