原核生物细胞结构

原核细胞的结构的简单总结，内容包括：细胞壁，细胞膜，核区等。

原核细胞结构

• 细胞壁
  • 两个类型
    • G⁺
      • 肽聚糖层：厚，致密，肽桥强度高
      • 磷壁酸：G⁺特有的，带负电
      • 壁膜间隙（周质空间）
    • G⁻
      • 肽聚糖层：薄，肽桥强度差
      • 壁膜间隙：大，呈胶质，肽聚糖层也在其中
      • 外膜：组成成分
        • 脂多糖（LPS）
          • LPS带负电，可吸引阳离子，维持稳定性
          • 类脂A：两个N-乙酰葡萄胺连接5条脂肪酸尾巴，为内毒素的中心
          • 核心多糖：与类脂A相连，由糖及其衍生物组成
          • O-特异侧链：短多糖链，其顺序有菌种特异性，具有诊断细菌学意义
        • 磷脂：与细胞膜相同
        • 蛋白质
          • 脂蛋白：连接外膜与肽聚糖
          • 孔蛋白：通道，可转移物质
  • 特殊细胞壁
    • 抗酸细菌
    • 古生菌：已研究的一些古生菌，细胞壁有多糖（假肽聚糖）、糖蛋白、蛋白质构成
    • 缺壁细菌：可由自然进化产生（支原体），可由突变形成（L型细菌），或是人工去除
  • 细胞壁外层结构
    • 表面层（S层）
      • 原核细胞表面普遍具有
      • 主要成分是蛋白质或糖蛋白
      • 主要作用是保护、识别、作为酶支架等
    • 荚膜
      • 糖被
        • 某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，是特殊结构
        • 类型
          • 微荚膜：＜0.2μm与细胞表面牢固结合
          • 荚 膜：＞0.2μm与细菌表面结合松弛，震荡离心可得
          • 粘液层：与细菌表面结合松散，可向细菌的周围扩散，增大粘性
          • 菌胶团：多个细菌共有一个荚膜
      • 荚膜的组成：因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖酶），此外还有多肽、蛋白质、糖蛋白等
• 细胞膜与 内膜系统
  • 细胞膜
    • 成分
      • 磷脂、糖蛋白、多糖
      • 原核细胞不含胆固醇等甾醇
      • 长链脂肪酸的饱和程度决定了膜的流动性，生长温度越高，饱和程度越高
      • 有些古生菌的细胞膜为二醚，这样的膜在高温、低PH下稳定，机械强度高
    • 结构
      • 磷脂双分子层
      • 细胞膜的液态镶嵌模型
    • 功能
      • ①转运物质
      • ②呼吸和磷酸化
      • ③合成肽聚糖等大分子的基地
  • 内膜系统
    • 原核细胞缺乏内膜系统
    • 间体：由细胞膜内陷形成的囊状构造，多见于革兰氏阳性菌
    • 光合作用内膜
      • 类囊体：蓝细菌中存在，进行光合作用的，卷曲着分布在细胞膜内侧
• 细胞膜内
  • 细胞质
    • 细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称
    • 大部分为水，还有碳水化合物，蛋白质和无机离子等
  • 核区和 质粒
    • 核区
      • ①原核细胞的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核
      • ②也称核质体、原核、拟核、原核细胞的核基因组
      • ③核区的遗传物质是一条双链环状的DNA分子
      • ④正常状态下只有一条，在细胞分裂时可能存在多条，具体数量与细胞分裂速度有关
    • 质粒
      • 质粒对于细胞生存并不是必要的
      • 概念
        • 细菌染色体外的共价闭合环状双链DNA分子
        • 携带1-100个基因，一个细胞可有一至数十个质粒
      • 特点
        • 存在形式
          • 可以在细胞质中独立染色体之外（即游离状态）存在 也可以插入到染色体上以附加体形式存在
        • 运动
          • 质粒可以通过转化、转导、或结合作用而由一个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞都成为带走质粒的细胞
        • 复制
          • 在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体而独立进行自我复制，也可以插入到细菌染色体中与染色体一起进行复制
  • 核糖体
    • 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（rRNA，60%）和蛋白质（40%）组成
    • 原核细胞的核糖体的沉降系数是70s，其中大亚基为50s，小亚基为30s
    • 核糖体的功能为合成蛋白质，所以其结构组成高度保守，变化不大，其核酸序列可用来进行测序、分类、确定生物的进化地位
    • 根据16srRNA（小亚基的RNA）序列的不同，可将所有细胞生物划分为三个域
      • 真细菌
      • 古生菌（古细菌）
      • 真核生物
  • 内含体
    • 贮藏物
      • 硫滴：液状、能源
      • 聚-β-羟丁酸（PHB）能量、碳源、降低细胞渗透压
      • 多糖类贮藏物
      • 异染粒
      • 藻青素
    • 磁小体：Fe₃O₄
    • 羧酶体：含羧化酶，可固定二氧化碳
    • 气泡：调节细胞比重
• 芽孢与胞囊
  • 芽孢
    • 细胞质浓缩，形成一个圆形等对不良环境有较强抵抗力的特殊结构
    • 特性
      • ①对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力
      • ②含水量低，壁厚而致密，通透性差，不易着色，折光性强
      • ③芽孢内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，是一种休眠体，但保持潜在萌发力
      • ④一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞，没有繁殖能力
    • 灭杀芽孢的条件
      • ①肉毒梭菌：100℃ 5-9.5小时；115℃ 10-40分钟；121℃ 10分钟
      • ②破伤风梭菌：115℃ 30分钟
      • ③产气荚膜梭菌：121℃ 10分钟
      • ④嗜热脂肪芽孢杆菌：121℃ 12分钟（已知最耐热芽孢）
      • 方法
        • 热空气：160-170℃ 1-2小时
        • 湿热灭菌法：121℃ 20-30分钟
    • 产芽孢的细菌
      • 芽孢是特殊结构，可作为分类依据
      • 芽孢杆菌属
      • 梭状芽孢杆菌属
      • 芽孢八叠球菌属
  • 胞囊：固氮菌产生的一种休眠体，由细胞外壁加厚形成，可以耐旱，但是不耐热
• 鞭毛与菌毛
  • 鞭毛
    • 概念：生长在某些细菌体表的长丝状、波曲形的蛋白质独树须鱼
    • 运动：鞭毛通过旋转使细菌具有运动能力
    • 结构
      • 基体
      • 构形鞘
      • 鞭毛丝
    • 类型（鞭毛的着生方式）
      • 侧生
      • 周生
      • 端生
        • 双端
          • 单根
          • 一束
        • 单端
          • 单根
          • 一束
  • 菌毛和 性菌毛
    • 菌毛：一种长在细菌体表的纤细、中空、短直，数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能
    • 性菌毛：构造成分与菌毛相同，但比较长，数量少，可使遗传物质在细胞间转移