原核微生物

原核微生物，总结了细菌(bacterium)、古菌(archaea)、放线菌(actinomycetes)、蓝细菌(cyanobacteria)等知识。

原核微生物

• 细菌（bacterium）
  • 细菌的形态及观察
    • 细菌的基本形态
      • 杆菌（bacillus，复数bacilli）
        • 有“八”字状、栅状、链状以及有菌鞘的丝状。
        • 双杆菌、链杆菌、芽孢杆菌、无芽孢杆菌。
      • 球菌(coccus，复数为cocci)
        • 单球菌、双球菌、链球菌、四链球菌、八叠球菌和葡萄球菌。
      • 螺旋菌（spirillum，复数为spirilla）
        • 螺旋不到1周的称为弧菌（vibrio）。
        • 螺旋1周或多周（6周），外形坚挺的称螺菌。
        • 螺旋6周以上，柔软易曲的称螺旋体（spirochaeta）。
    • 细菌的大小
      • 度量细菌大小的常用单位为：微米（μm），表示（1μm=10-3mm=10-6m）。
    • 细菌的观察
      • 革兰氏染色法
        • 1884年，丹麦医生C.Gram创建。
        • 过程：细胞涂片—初染—媒染—脱色—复染—观察。
        • 被染成蓝紫色的细菌称为革兰氏阳性菌（G+），被染成浅红色的细菌称为革兰氏阴性菌（G-）。
  • 细菌细胞的结构
    • 细胞壁
      • 细菌细胞壁的功能
        • 保护、维持、屏障、运动。
      • 细菌细胞壁的构造
        • 具有多样性。
      • 细菌细胞壁的化学组成
        • 肽聚糖（又称胞质壁、黏肽或黏肽复合物）
          • 聚糖链（long glycan chains）
            • 由N-乙酰葡糖胺（G）和N-乙酰胞壁糖酸（M）两种糖衍生物通过β-1,4-糖苷键连接而成。
          • 短肽（short peptide）
          • 肽桥（interbridge）
            • t肽桥类型的不同是“肽聚糖”的多样性。
        • 磷壁酸（teichoicacid）
          • 是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖。
          • 生理功能
            • 1.协助肽聚糖加固细胞壁。2.提高膜结合酶的能力。3.存储磷元素。4.调节细胞壁的增长。5.形成表面抗原。6.构成噬菌体吸附的受体位点。
        • 脂多糖（lipopolyaccharide,LPS）
      • 细菌的革兰氏染色机制
        • 与细胞壁的组成和结构有关。
      • 细胞壁缺损型
        • 原生质体（protoplast）
        • 球形体（sphaeroplast）
        • L型细胞（L-form）
          • 一种因自发突变而形成的细胞壁缺损的细菌，其细胞膨大，对渗透压十分敏感。
    • 细胞质膜
      • 细菌细胞质膜的结构及组成
        • 一般结构为磷脂双分子层，其由高度的疏水的脂肪酸和相对亲水的甘油以及亲水性极强的磷酸组成。
      • 细菌细胞质膜的功能
        • 1.渗透屏障功能。2.物质运输功能。3.参与膜脂、细胞壁各种组分以及糖被等的生物合成。4.参与代谢产能。5.分泌各种组成成分。6.参与DNA复制与子细胞的分离。7.提供鞭毛的着生位点。
    • 内膜系统
      • 间体、载色体、羧酶体。
    • 细胞质及其内含物
      • 细胞质
        • 细胞质膜以内，核区之外的物质总称为细胞质（cytoplasm）,是细胞代谢的场所。
      • 核糖体（ribosome ）
        • 细菌核糖体为70S核糖体，它由30S和50S两个亚基组成。
      • 储藏性颗粒
        • 聚β-羟丁酸、异染粒、多糖（淀粉或糖原）、元素硫颗粒、磁小体、气泡。
    • 核区与质粒
      • 细菌染色体DNA
        • 一个很长的闭环结构双链。
        • 超螺旋
          • 反复折叠形成高度缠绕的致密结构。
          • 存在于长度只有DNA几百万分之一的菌体中。
        • 内组蛋白：稳定和约束细菌染色体。
      • 细菌染色体的组织结构
      • 质粒
        • 原核细胞中除了染色体DNA外，很多细胞还含有一个或多个自助复制的环形DNA分子。
        • 携带者决定细菌某些遗传特性的基因。
    • 鞭毛
      • 生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物。
      • 结构
        • 鞭毛是螺旋形的，平展时每一种细菌鞭毛的两个相邻的弯曲之间的长度是恒定的，称之为鞭毛波长。
        • 鞭毛丝、鞭毛钩、基体。
      • 运动
        • 细菌鞭毛主要是通过旋转来推动细菌的运动。
          • 旋转运动由基体引发。
          • 旋转所需能量来源于细胞膜上的质子动势。
      • 生长
        • 不是从基部开始的，而是从尖端开始的。
    • 菌毛
      • 由菌毛蛋白亚基螺旋排列而成。
      • 功能
        • 1.促进细菌的粘附，粘附于宿主的肠上皮细胞和泌尿生殖道而定殖致病。
        • 2.促使某些细菌缠绕在一起而在液体表面形成菌膜。
        • 3.菌毛抗原。
    • 性菌毛
      • 结构与菌毛的结构及其相似。
    • 糖被（在细胞壁上分泌一个厚度不定的富含水分的多糖黏胶外层）
      • 种类
        • 荚膜或大荚膜
          • 较厚，有明显的外缘和一定的形状，较紧密的结合于细胞壁外。
        • 微荚膜
          • 较薄。
        • 黏液层
          • 量大而且与细胞表面的结合比较松散。
      • 组成及功能
        • 组成
          • 富含水，大多由多糖组成。
        • 功能
          • 保护、致病、储藏养料。
    • 芽孢、伴孢晶体与其他
      • 芽孢
        • 1.不是细菌的繁殖方式。2.为革兰氏阳性杆菌。3.代谢活性低。
        • 形态
          • 形态各异。
        • 结构
          • 芽孢外壁（exosporium)
            • 为保护层，由蛋白质、脂质和糖类组成。
          • 芽孢衣（spore coat）
            • 主要为蛋白质，大多为角蛋白。其非常致密，通透性差，能抗酶和化学物质的透入。
          • 皮层（cortex）
            • 很厚，主要由芽孢肽聚糖组成。
          • 芽孢核心(core)
            • 由芽孢壁、芽孢膜、芽孢质和芽孢核区组成，内含核糖体与DNA，含水量极低。
        • 抗热机制
          • 芽孢衣对多价阳离子和水分的渗透性差，而芽孢皮层的高离子强度使其具有极高的渗透压，结果，芽孢原生质高度失水并皱缩成含水量极低的状态。
        • 形成
          • 产芽孢细菌通常在必需的养料耗尽而停止生长时形成芽孢。
        • 萌发
          • 活化、出芽、生长。
      • 伴孢晶体
        • 伴随芽孢的产生一般都具有毒性。
      • 细菌其他休眠状态的结构
  • 细菌的繁殖方式及菌落形态
    • 细菌的繁殖
      • 一般进行无性繁殖，细胞横分裂的称为裂殖。
    • 细菌的菌落
      • 菌落（colony）
        • 在固体培养基上，以母细胞为中心产生大量的细胞而聚集在一起，形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群。
      • 克隆（clone）
        • 一个细胞发展而来的纯种细胞菌落。
      • 菌苔（lawn）
        • 固体培养基表面有许多菌落连成一片。
    • 细菌生物膜
• 其他原核微生物
  • 立克次氏体
    • 1909年美国医生H.T.Ricketts首次发现。
    • 是介于细菌与病毒之间而接近于细菌的一类原核生物。
    • 特点
      • 细胞呈球状、杆状或丝状，有的具多形性。
      • 有细胞壁，呈革兰氏阴性反应。
      • 均在真核细胞内营专性寄生。
  • 支原体
    • 是一群缺少细胞壁的原核微生物，是能独立生长繁殖的最小的原核微生物。
    • 特点
      • 1.个体微小，直径仅有0.1-0.3μm，一般约0.25μm。
      • 2.无细胞壁，形态高度多形和异变；革兰氏染色阴性，对青霉素等抗生素不敏感。
      • 3.质膜含固醇或脂聚糖等使它稳定的成分，因而比较坚硬。
      • 4.菌落呈“荷包蛋状”。
      • 5.一般以二分裂方式繁殖，有时也出芽繁殖。
      • 6.体外培养的要求苛刻。
  • 衣原体
    • 是一类能通过细菌滤器、代谢活性丧失、专性活细胞寄生的致病性原核微生物。
    • 是已知细胞型微生物中生活能力最简单的。
  • 螺旋体
    • 是细长、柔软、弯曲呈螺旋状的运动活泼的单细胞原核生物。
• 古菌（archaea）
  • 古菌概述
    • 是一类在细胞结构、生理、遗传和生态等方面都很特殊的原核微生物。
    • 古菌形态
      • 细胞直径在0.1-15μm之间。有球形、杆形、螺旋形、叶状或方形，甚至其他不规则形状。
    • 古菌细胞壁
      • 除了热源体属没有细胞壁外，其他都具有类似功能的细胞壁。
    • 古菌鞭毛
      • 古菌鞭毛基部也着生于细胞膜，利用膜上跨膜的质子梯度势能驱动鞭毛丝旋转。
    • 古菌的繁殖
      • 二分裂或多重分裂、片段化或出芽方式进行无性繁殖。
    • 古菌与细菌和真核生物的特征比较
  • 几类常见古菌
    • 产甲烷菌（methanogen）
    • 嗜热微生物（thermophile）
    • 嗜盐微生物（halophilic microorganism）
    • 嗜酸微生物（acidophile）
    • 嗜碱微生物（alkalinophilic microoganism）
• 放线菌（actinomycetes）
  • 一类具有分支状丝状体和以外生孢子繁殖或断裂生殖的陆生性较强的原核生物。
  • 放线菌的形态
    • 营养菌丝（vegetative hyphae）
      • 又称基内菌丝。主要功能：吸收营养物质和排泄代谢产物。
    • 气生菌丝（aerial hyphae）
      • 由基内菌丝长出培养基外并伸向空间的菌丝，又称二级菌丝。气生菌丝颜色一般较深。
    • 孢子丝（spore hypha）
      • 由当气生菌丝发育到一定程度，其顶端分化出的可形成孢子的菌丝，叫孢子丝，又称繁殖菌丝。
  • 放线菌的细胞结构
    • 细胞壁
      • 主要成分为肽聚糖，除个别外，放线菌的革兰氏染色结果一般为阳性。
    • 细胞膜
      • 紧贴细胞壁包含细胞质及拟核的一层膜结构。
      • 最重要的作用：选择性的进行营养物质的运输及代谢废物的排出。
    • 细胞质及内含物
      • 细胞质
        • 主要有蛋白质、核酸、糖类、脂质、无机盐和大量的水组成的半透明的胶状物。
      • 内含物
        • 有颗粒状内含物是核糖体，还有多聚磷酸盐、类脂及多糖等。
    • 核区
      • 拟核
  • 放线菌的繁殖
    • 通过无性孢子的行为进行繁殖，也可借菌丝断裂片段进行繁殖。一部分气生菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称为分生孢子。
    • 分生孢子的产生
      • 凝聚分裂形成凝聚孢子。
      • 横隔分裂形成横隔孢子。
  • 放线菌的菌落
• 蓝细菌（cyanobacteria）
  • 曾称蓝藻（blue algae）或蓝绿藻（blue-greenalgae），是一大类群分布极广的、极大多数情况下营产氧光合作用的、古老的原核生物。
  • 蓝细菌的形态及结构
    • 形态
      • 球状或杆状，单生或团聚体。
    • 含有叶绿素a及辅助色素如藻蓝素、异藻蓝素、藻红素。
    • 有几种特化结构，较重要的是异形胞、静息孢链丝缎和内孢子。
  • 蓝细菌的繁殖
    • 通过无性方式繁殖。单细胞的种类行二分裂或多分裂。
  • 蓝细菌的价值和意义
    • 1.一部分能进行固氮作用。
    • 2.能开发成螺旋产品，如螺旋蓝细菌。
    • 3.促进了好氧生物的进化与发展。