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第1章原核生物的形态、构造和功能
第一章原核生物的形态、构造和功能
1．微生物可分为原核生物（prokaryotes,包括真细菌和古生菌）、真核微生物和非细胞微生物三大类群。
2．原核生物即广义的细菌，指的是一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。
其中除少数属古生菌外，多数原核生物都是真细菌。
第一节细菌
狭义的细菌指的是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物；广义细菌指的是所有原核生物。
一、细胞的形态、构造及其功能
（一）形态和染色
形态：
量度细菌大小的单位是微米
迄今为止的最大细菌：纳米比亚嗜硫珠菌
染色：
革兰氏染色：紫色，阳性菌；红色，阴性菌。
（二）构造
1．一般构造
（1）细胞壁
主要功能：固定外形和提高机械强度；
细胞生长、分裂及鞭毛运动所必需；
阻拦大分子有害物质进入；
赋予抗原性及对抗生素和噬菌体的敏感性。
1革兰氏阳性菌的细胞壁
肽聚糖是真细菌细胞壁中的特有成分。
•双糖单位中的β-1，4糖苷键易被溶菌酶所水解。
•四肽尾由4个氨基酸分子按L和D型交替连接的方式连接而成，其中D型氨基酸一般仅在细菌细胞壁上见到。
•肽桥中的氨基酸种类很多，除与四肽尾中氨基酸重复外，还可出现甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸和天冬氨酸，但从未发现过支链氨基酸、芳香氨基酸、含硫氨基酸和精氨酸、组氨酸、脯氨酸
磷壁酸是一种结合在革兰氏阳性菌壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
磷壁酸的主要功能：
1.分子上的大量负电荷浓缩细胞周围的两价阳离子，以提高细胞膜上的合成酶的活性；
2.贮藏元素；
3.调节细胞内的自溶素活力，防止自溶；
4.噬菌体特异性吸附受体；
5.表面抗原，菌种鉴定；
6.增强某些致病菌的黏连，避免被白细胞吞噬，并有抗补体的作用。
2）革兰氏阴性的细胞壁
差别：
①四肽尾第三个氨基酸分子不是L-赖氨酸，而是被一种只存在于原核生物细胞壁上的特
殊氨基酸——m-DAP（内消旋二氨基庚二酸）所代替
②没有肽桥。
外膜是革兰氏阴性细菌所特有的细胞壁结构，化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白。
Θ脂多糖的主要功能：
i.类脂A——内毒素的物质基础；
ii.与磷壁酸相似，也有吸附两价阳离子的作用；
iii.LPS结构多变，使菌体表面的抗原决定簇呈现多样性；
iv.噬菌体在细胞表面的吸附受体；
v.选择性吸收功能；
ΘLPS结构须借钙离子维持，经EDTA去除钙离子后，可使LPS解体，从而暴露内壁层的肽聚糖，这时阴性菌易被溶菌酶破坏。
3）抗酸细菌的细胞壁：
细胞壁中含有大量的分枝菌酸等蜡质的特殊革兰氏阳性菌。
染色反应上呈阳性，但在壁的构造上却类似于阴性菌。
索状因子是其表层的一种糖脂
4）古生菌的细胞壁：
古生菌中，除热原体属没有细胞壁外，其余具有与真细菌功能相似的细胞壁，但化学成分差别很大，都不含真正的肽聚糖，有些含假肽聚糖，有些含多糖，也有含糖蛋白或蛋白质的。
5)缺壁细菌
Θ革兰氏阳性菌最易形成原生质体，这种原生质体除对相应的噬菌体缺乏敏感性、不能进行正常的鞭毛运动和细胞不能分裂外，仍保留着正常细胞所具有的正常的其他功能。
6）革兰氏染色机制
（2）细胞膜
在所有的细菌细胞膜上都含磷脂酰甘油，而在革兰氏阴性菌中，通常还富含磷脂酰乙醇胺；分枝杆菌中可以发现磷脂酰肌醇；磷脂酰胆碱偶尔存在于阴性菌中，未见于阳性菌中。
细胞膜的生理功能：
i.选择性控制细胞内、外营养物质和代谢产物的运送；
ii.维持细胞内正常渗透压的结构屏障；
iii.合成细胞壁和糖被有关成分的重要场所；
iv.氧化磷酸化和光合磷酸化的酶系存在，产能基地；
v.鞭毛基体着生部位。
古生菌细胞膜的独特性和多样性：
（3）细胞质
细胞内含物：
①贮藏物：PHB（属于脂类的碳源类贮藏物）、PHA、异染粒（迂回体，储藏磷元
素）
②磁小体（四氧化三铁）
③羧酶体：又称羧化体
④气泡
（4）核区
细菌细胞的特殊构造
（1）糖被：荚膜、微荚膜、黏液层和菌胶团
糖被的作用：
●保护；
●贮藏养料；
●渗透性屏障和离子交换系统；
●表面附着；
●细菌间的信息识别；
●堆积代谢废物。
（2）S层：一层包围在原核微生物的细胞壁外、由大量蛋白质或糖蛋白亚基以方块形或六角形方式排列的连续层。
（3）鞭毛
趋性：生物体对环境中的不同物理、化学或生物因子作有方向性的应答运动称为趋性。
（4）菌毛
（5）性毛
（6）芽孢和其他休眠构造
芽孢形成：
芽孢萌发：活化、出芽和生长三个阶段。
活化作用可逆。
有些化学物质可显著促进芽孢的萌发，称作萌发剂；
发芽速度很快，过程为：
发芽过程中，核心中含量较高的可防止DNA损伤的小酸溶性芽孢蛋白SASP迅速下降。
渗透调节皮层膨胀学说
（7）伴胞晶体碱溶性蛋白质晶体
（三）细菌的繁殖
1.裂殖
二分裂、三分裂、复分裂
2.芽殖
芽生细菌
二、细菌的群体形态
菌落：在固体培养基上以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态、构造等特征的子细胞集团。
生物被膜：由细菌分泌胞外多糖附着于自然物体表面而形成的一种由细菌群体组成的膜状构造。
菌膜
第二节放线菌
放线菌是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物/革兰氏阳性细菌。
横割分裂，两种途径：
✧细胞膜内陷
✧细胞壁、细胞膜同时内陷
✧
第三节蓝细菌
一类革兰氏阴性、无鞭毛、含叶绿素a、产氧性光合作用的大型原核生物。
构造与革兰氏阴性菌相似：
细胞壁双层，含肽聚糖，还有一层外壁膜；
壁外有黏质糖被或鞘；
细胞质周围有复杂的光合色素层，通常以类囊体的形式出现，其中含叶绿素a和藻胆素，有羧酶体、气泡；
有糖原、PHB，用作氮源的蓝细菌肽和贮存磷的聚磷酸盐；
脂肪酸含有两至多个双键的不饱和脂肪酸，而其他原核生物只含饱和脂肪酸或单个双键的不饱和脂肪酸。
几种特化的形式：异形胞，专司固氮功能；静息孢子，休眠细胞；链丝段，繁殖的功能；内孢子，繁殖。
第四节支原体、立克次氏体和衣原体
同属革兰氏阴性
一、支原体
一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物。
特点：
✧细胞很小；
✧细胞膜含甾醇；
✧菌落“油煎蛋”状；
✧二分裂和出芽方式繁殖；
✧多数能以糖类为能源，在有氧或无氧条件下进行氧化型或发酵型产能代谢；
✧基因组很小；
✧对能抑制蛋白质生物合成的抗生素和破坏甾体的细胞膜结构的抗生素都很敏感。
二、立克次氏体
寄生于真核细胞内，不能独立生活，有细胞壁。
细胞较大、无滤过性和存在产能代谢系统，但是是不完整的，不能利用葡萄糖或有机酸，只能利用谷氨酸和谷氨酰胺产能。
三、衣原体
特点：有细胞构造；
有细胞壁，但缺乏肽聚糖；
缺产能酶系；
活体培养。
生活史：有感染力的细胞称为原体，无感染力的为始体。
可相互转化，完成一个循环。
