部分第一节原核微生物.ppt

原核类：原核类：细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，立克次细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，立克次 氏体，衣原体，古生菌等氏体，衣原体，古生菌等真核类：真核类：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），显微藻真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），显微藻 类，原生动物类，原生动物非细胞类：非细胞类：病毒，亚病毒病毒，亚病毒(类病毒类病毒,拟病毒拟病毒,朊病毒朊病毒)第一章第一章 微生物类群微生物类群第一节第一节 原核微生物原核微生物原核微生物的基本特征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。成细胞群，通过无丝分裂进行繁殖。原核微生物的种类原核微生物的种类 细菌、蓝藻、放线菌、立克次氏体、支原体、细菌、蓝藻、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、古细菌等。衣原体、古细菌等。真核细胞与原核细胞的比较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原核与真核细胞的区别1、细菌细菌(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：。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典型的细菌细胞形态结构(1).细菌细胞的核区：细菌细胞的核区：细菌的细胞只有原始形态的核，细菌的细胞只有原始形态的核，没有核膜没有核膜，更没有核仁，结，更没有核仁，结构简单，称为核区或拟核。细菌的构简单，称为核区或拟核。细菌的核区主要由一个环状、双核区主要由一个环状、双螺旋螺旋DNA分子组成分子组成，习惯地称之为细菌染色体。然而它，习惯地称之为细菌染色体。然而它没有没有或只有极少的组蛋白与或只有极少的组蛋白与DNA结合结合。细菌没有核膜，细菌没有核膜，DNA的转录与蛋白质合成没有空间的隔离，的转录与蛋白质合成没有空间的隔离，所以细菌的所以细菌的RNA转录与蛋白质翻译几乎是同步进行的，这是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。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。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。细菌质膜参与细菌质膜参与DNADNA的复制与分配的复制与分配(2).细菌细胞的核糖体细菌细胞的核糖体约含约含500050000个。个。部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细胞质中。部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细胞质中。沉降系数为沉降系数为70S。由大亚单位由大亚单位(50S)与小亚单位与小亚单位(30S)组成。大亚单位含有组成。大亚单位含有30S rRNA，5S rRNA与与30多种蛋白质，小亚单位含有多种蛋白质，小亚单位含有16SrRNA与与20多种蛋白质。多种蛋白质。30S的小亚单位对四环素与链霉素敏感，的小亚单位对四环素与链霉素敏感，50S的大亚单位对的大亚单位对红霉素与氯霉素敏感。红霉素与氯霉素敏感。(3).细菌细胞核外细菌细胞核外DNA 除核区除核区DNA外，可进行自主复制的遗传因子，称为质粒。外，可进行自主复制的遗传因子，称为质粒。是裸露的环状是裸露的环状DNA分子，所含遗传信息量为分子，所含遗传信息量为2200个基因，能个基因，能进行自我复制，有时能整合到核进行自我复制，有时能整合到核DNA中去。质粒常用作基因重中去。质粒常用作基因重组与基因转移的载体。质粒组与基因转移的载体。质粒常常赋予细胞对抗生素的抗性。常常赋予细胞对抗生素的抗性。(4).(4).细菌细胞的表面结构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2080nm，有15-50层肽聚糖片层，每层厚1nm，含90的壁酸（teichoicacid），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（slimelayer），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).细菌细胞的内细菌细胞的内生孢子生孢子某些细菌处于不利某些细菌处于不利的环境，或耗尽营的环境，或耗尽营养时，形成内生孢养时，形成内生孢子，又称芽孢，是子，又称芽孢，是对不良环境有强抵对不良环境有强抵抗力的休眠体。抗力的休眠体。细菌的芽孢2 2、蓝藻、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藻胆蛋白的作用是将光能传递给叶绿素a a。蓝藻不含叶绿素蓝藻不含叶绿素b,b,所以光合效率比高等植物低。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。菌不能放出氧气。3 3）细胞内含物）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、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。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。境因素有关。功能功能 有的是储存养料，有的功能不清。有的是储存养料，有的功能不清。4 4）细胞表面结构）细胞表面结构细胞壁细胞壁 电镜观察可见四个结构层次，除了含有和高等植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。物一样的纤维素成分外，还含有与细菌相似的肽聚糖。胶质层胶质层 细胞壁外的胶质层也称为鞘。易被碱性燃料着色。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。鞘对于蓝藻抵抗不良环境很重要。3、放线菌、放线菌生活于土壤中，具生活于土壤中，具“土腥气土腥气”。菌落放射状，能形成有分支的菌丝。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。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。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、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。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8001500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.支原体支原体(mycoplasma)又称霉形体，细胞直径一般是，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。可以通过一分为二的方式繁殖，也有进行出芽增殖的。5.立克次氏体立克次氏体：是专是专性寄生于动物、植物性寄生于动物、植物活性细胞中的致病性活性细胞中的致病性原核微生物，形态结原核微生物，形态结构与细菌相似，以二构与细菌相似，以二分裂方式进行繁殖。分裂方式进行繁殖。6.衣原体：衣原体：是一类比立克次氏体小，自身的结构更简单，专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，故有产能系统，需要从其它生物取得能量，故有“能量寄生物能量寄生物”之称。之称。这类微生物在宿主细胞内这类微生物在宿主细胞内生活周期独特，存在原体生活周期独特，存在原体和始体两种细胞形态，始和始体两种细胞形态，始体形态较大，以二等分裂体形态较大，以二等分裂方式在宿主细胞内形成一方式在宿主细胞内形成一个微菌落，随后，大量的个微菌落，随后，大量的子细胞又分化成较小而壁子细胞又分化成较小而壁厚的感染性衣原体。衣原厚的感染性衣原体。衣原体比一般病毒大得多，而体比一般病毒大得多，而且可以被抗生素杀死，这且可以被抗生素杀死，这是它和病毒的主要区别。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，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、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、聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；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：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、胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。因之有人认为古细菌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代表由一共同祖先传来的第三界生物(古细菌，原核生物，古细菌，原核生物，真核生物真核生物)。古细菌古细菌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。了活细胞的某些最早期的形式。1极端嗜热菌：能生长在极端嗜热菌：能生长在90以上的高温环境，是生物界耐以上的高温环境，是生物界耐受高温的冠军（表）。如受高温的冠军（表）。如Pyrolobus fumarii 可以生活在可以生活在 90-113，。其最适生存温度为，。其最适生存温度为106，低于，低于85和高于和高于115则则不生长，能在不生长，能在121的高温中存活的高温中存活1小时小时(E.Blochl等等 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。能量。2极端嗜盐菌：生活在高盐度环境中，盐度可达极端嗜盐菌：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死，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，合成动力势，合成ATP。3极端嗜酸菌：能生活在极端嗜酸菌：能生活在pH值值1以下的环境中，往往也是嗜高以下的环境中，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。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，生活环极端嗜碱菌：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境境pH值可达以上，最适值可达以上，最适pH值值8-10。5产甲烷菌：是严格厌氧的生物，能利用产甲烷菌：是严格厌氧的生物，能利用CO2使使H2氧化，生氧化，生成甲烷，同时释放能量。成甲烷，同时释放能量。3.古核细胞的进化地位古核细胞的进化地位 古细菌比真细菌更有可能古细菌比真细菌更有可能是真核细胞是真核细胞 的祖先的祖先主要证据主要证据（1 1）细胞壁的成分：抗生素的抑制作用）细胞壁的成分：抗生素的抑制作用 （2 2）DNADNA与基因结构：内含子和重复序列与基因结构：内含子和重复序列 （3）有类核小体结构：古细菌具有组蛋白。有类核小体结构：古细菌具有组蛋白。（4 4）有有类类似似真真核核细细胞胞的的核核糖糖体体：多多数数介介于于真真核核细细胞胞与与真真细菌之间。细菌之间。（5 5）5 5S S rRNA rRNA的分子的分子进化分析和二化分析和二级结构的研究构的研究 （6 6）根根据据DNADNA聚聚合合酶酶分分析析，氨氨基基酰酰tRNAtRNA合合成成酶酶的的作作用用，起始氨基酰起始氨基酰tRNA tRNA 与肽链延长因子等分析。与肽链延长因子等分析。