原核生物思维导图

2023-06-24 18:39:45   2  举报

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原核生物是一类单细胞的微生物，其细胞内没有真正的细胞核。它们通常以单个或群体的形式存在，广泛分布于自然界中。原核生物的基因组结构相对简单，仅包含一个环状DNA分子。它们的代谢过程主要依赖于酶的催化作用，能够进行简单的能量获取和有机物合成。原核生物包括细菌和古菌两大类，其中细菌是最常见的一类。它们具有多种不同的形态和生活方式，有些是有益的，如益生菌，有些则是有害的病原菌。原核生物在生态系统中起着重要的作用，参与物质循环和能量流动。同时，它们也是生物技术的重要研究对象，被广泛应用于医药、农业和环境保护等领域。

生物

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微生物学

原核生物

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大纲/内容

原核生物是指一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，如细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体、支原体、蓝细菌和古细菌等。它们都是单细胞原核生物，结构简单，个体微小，一般为1～10 µm，仅为真核细胞的十分之一至万分之一。

古菌域

细胞结构

细胞膜：脂质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物

细胞壁：大多数古菌不含二氨基庚二酸（D-氨基酸）和胞壁酸，
不受溶菌酶和内酰胺抗生素（如青霉素）的作用。

代谢类型

异养型

自养型

不完全光合作用

呼吸类型

严格厌氧

兼性厌氧

专性好氧

繁殖

繁殖方式：二分裂、芽殖

分类

泉古生菌门

广古生菌门

细菌域

真细菌

形态大小

球菌

杆菌

螺旋菌

丝状菌

分类

革兰氏阳性菌G+

细胞壁厚，结构简单，含肽聚糖、磷壁酸

葡萄球菌链球菌放线菌

革兰氏阴性菌G-

细胞壁薄，分内外壁层

外壁层又分三层：脂多糖、磷脂层、脂蛋白

内壁层：肽聚糖，不含磷壁酸

大肠杆菌伤寒杆菌蓝细菌光合细菌

细胞结构（单细胞）

细胞壁

革兰氏染色

过程

结晶紫初染

碘液媒染

乙醇脱色

沙黄复染

现象：阳紫阴红

原理：根据细菌细胞壁中肽聚糖与结晶紫和碘的复合物的结合程度不同，用乙醇或酒精脱色后，分为革兰氏阳性菌和阴性菌

生理功能

①保护原生质体免受渗透压引起破裂

②维持细胞形态

③细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在周质

④细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。

原生质层

细胞质膜

组成：蛋白质，脂质，多糖

生理功能

①维持渗透压的梯度和溶质的转移。
②细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶，故在膜的外表面合成细胞壁。
③膜内陷形成的中间体参与呼吸作用
④细胞质膜上进行物质和能量代谢
⑤为鞭毛提供附着点

细胞质及内含物

核糖体

合成蛋白质的部位

内含颗粒

定义：细菌生长到成熟阶段，因营养过剩（通常是缺氮，碳源和能源过剩）形成一些储藏颗粒

拟核

核区又称核质体(nuclear body)、原核 (prokaryon)、拟核 (ecleoid)，是原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核，含有原核细胞的基因组 DNA和少量与原核DNA 结合的蛋白。一个细菌在正常情况下只有一个核区，而处于生长活跃状态的细菌中，由于DNA复制先于细胞分裂，一个菌体内往往有 2~4 个核区，DNA 含量可占细胞千重的20%。核区除在染色体复制的短时间内呈双倍体外，一般均为单倍体。

由被外多产糖组成

荚膜

定义

荚膜是一些细菌在其细胞表面分泌的一种把细胞壁完全包围封住的黏性物质题

化学组成

水、多糖（水占90%以上）

功能

①具有荚膜的S型肺炎链球菌毒力强，有助于肺炎链球菌侵染人体；
②荚膜保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响；
③当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源，有的荚膜还可作氮源；
④废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用

黏液层

有些细菌不产荚膜，其细胞表面仍可分泌黏性的多糖，疏松地附着在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边缘，这叫黏液层。

菌胶团

细菌之间按一定的排列方式互相黏集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。

芽孢

定义

某些细菌生活史中的某个阶段或某些细菌遇到外界不良环境时，在其细胞内形成一个内生孢子叫芽孢。

意义

可抵抗外界不良环境，作为细菌分类鉴定的依据之一，是否消毒灭菌的重要指标

特点

形状多为圆形或椭圆形

芽孢是细菌的休眠体（多为杆菌）

芽孢的含水率低：38%~40%

芽孢壁厚面致密

芽孢中的2,6-吡啶二羧酸DPA含量高

芽孢含有耐热性酶，抗逆性极强

鞭毛

长、端生、少，运动作用

成分：蛋白质，部分存在极少量的多糖和类脂

功能应用

1. 化学趋向性运动，有助于细菌向营养物质处前进，而逃离有害物质。

2. 与细菌致病性相关。

3. 可用以细菌的鉴定和分类

菌毛（纤毛）

短、周生、多，附着作用

细菌的繁殖和群体形态特征

繁殖

在合适的条件下，细菌通过其连续的生物合成和平衡生长，细胞体积、重量不断增大，最终导致细胞分裂，细菌繁殖。细菌繁殖的方式主要为裂殖，只有少数类型芽殖。

1.裂殖

指一个细胞通过分裂而形成两个细胞的过程。对杆状细胞来说，有横分裂和纵分裂两种方式，前者指分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈垂直状态，后者指呈平行状态。一般细菌均进行横分裂。

(1)二分裂

(2)三分裂

(3)复分裂

2.芽殖

芽殖是指在母细胞表面(尤其在其一端)先形成一个小突起，待其长度长大到与母细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。凡以这种方式繁殖的细菌，通称芽生细菌

群体特征

1.在固体培养基上(内) 的群体特征

菌落

菌落就是在固体培养基上(内)以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、构造特征的子细胞团。

细菌菌落的特征主要包括大小、形状、光泽、额色、硬度、透明程度、边缘形状等。

2.在液体培养基上(内)的群体形态

细菌在静置的液体培养基中生长时，会因其细胞特征、相对密度、运动能力和对氧气的需求等的差异而形成几种不同的群体形态:多数表现为浑浊，部分表现为沉淀，一些好氧性细菌则在液面上大量生长，形成有特征性的、薄厚不同的菌 (pellicle)、菌膜(scum)或环状、小片状不连续的菌膜等。

蓝细菌

定义

蓝细菌旧名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a (但不形成叶绿体)、能进行产氧光合作用的大型原核生物。

特点（重点）

1.蓝细菌的细胞体积一般比细菌大，通常直径为3~10ym，最大可达60pm，如巨颤蓝细菌

2.蓝细菌有几种特化的细胞，较重要的有异形细胞(heterocyst)、厚壁抱子 (akinete)

在丝状体中大约每隔 10 个细胞有一个异形胞。其特征是壁厚、色浅，适应于在有氧条件下进行固氮。它不含藻胆蛋白 (只存在光合系统中).不能产生氧气，但能产生 ATP，厚壁抱子是一种长在蓝细菌细胞链中间或末端的特化细胞，壁厚、色深，具有抵御不良环境的作用。

3.蓝细菌的构造与 G-细菌类似，细胞壁双层，含肤聚糖。细胞除含叶绿素 a 外，还含有类胡萝卜素及藻胆蛋白 (Phyeobiliprotein)等光合色素,但在不同光照条件下，菌体所含色素比例改变，可呈现黄、褐、红等颜色

菌丝裂殖、厚垣孢子

形态大小和分布

形态

蓝细菌的形态有单细胞球状、杆状、长丝状、分枝丝状等类型。其菌体外常具有胶质外套，使多个菌体或菌丝体聚成一团

分布

广泛分布于自然界，包括各种水体、土壤和部分生物体内外，甚至岩石表面和其他恶劣环境(高温、低温、盐湖、荒漠和冰原等) 中都可以找到它们的踪迹。蓝细菌能适应的温度范围很广，但一般喜欢生长于较温暖的地区或一年中温暖的季节。蓝细菌与水体环境质量关系密切。

主要类群（次重点）

1.微囊蓝菌属（Microcystis）。池塘、湖泊中常见的种类。细胞较小，一般为球状，多次分裂产生气泡，许多细胞密集在一起，在一个共同的胶鞘膜中，形成球形胶团，浮游水中。

2.鱼腥蓝菌属（Anabaena）。细胞球形。细菌分裂总是在相平行的面上形成链状丝，链状丝有一层或薄或厚的鞘，在链状丝中有少数细胞形和其他细胞不同。细胞壁明显加厚，称为异形胞。在水中生长，链状丝包在一个共同的胶被中，形成不定形胶块。

3.单歧蓝菌属（Tolypothrix）。相平行的分裂面分裂，形成整齐的有平行的隔腊细胞丝。异形胞长在细胞丝的的顶端，在细胞丝外面有一共同的鞘膜，鞘膜的细胞连在一起形成假分枝。

4.4、颤蓝菌属（Oscillatoria）。细胞丝由饼状细胞叠垒形成，不分枝，也没有假分枝，没有异形胞。在水中不断颤动，故名。

毒素

在部分蓝藻内部的特定区域存有藻毒素，蓝藻毒素内分为很多种，通过其危害方式可分为肝毒素和神经毒素

放线菌

概念

放线菌（Actinomycetes）是原核生物中一类能形成分枝菌丝和分生孢子的特殊类群，呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖，因菌落呈放射状而得名。大多数有发达的分枝菌丝。菌丝纤细，宽度近于杆状细菌，约0.2～1.2微米。可分为：营养菌丝，又称基内菌丝或一级菌丝，主要功能是吸收营养物质，有的可产生不同的色素，是菌种鉴定的重要依据；气生菌丝，叠生于营养菌丝上，又称二级菌丝；孢子丝，气生菌丝发育到一定阶段，其上可以分化出形成孢子的菌丝。兼性厌氧

形态结构和大小

放线菌的种类很多，形态、构造和生理、生态类型多样。大部分的菌体由不同长短的纤细菌丝组成。菌丝相当长，约在 50~600jm 之间，直径与细菌的大小较接近，一般为0.5~lum，最大不超过1.5um，内部相通，一般无隔膜。链霉菌是放线菌中进化比较高级的属，具有典型放线菌的一般形态构造，根据菌丝的不同形态与功能，可分为基内菌丝、气生菌丝、抱子丝

繁殖和群体形态特征

繁殖

放线菌主要通过形成无性抱子的方式进行繁殖，也可借菌丝断裂或菌丝片段繁殖，但以抱子繁殖为主。放线菌长到一定阶段，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。

群体形态特征

放线菌菌落的总体特征介于霉菌与细菌之间，因种类不同可分为两类:

一类是由产生大量分枝和气生菌丝的菌种所形成的菌落。菌落质地致密、表面呈较紧密的绒状或坚实、干燥、多皱，菌落较小而不蔓延;营养菌丝长在培养基内，所以菌落与培养基结合较紧，不易挑起或挑起后不易破碎

另一类菌落由不产生大量菌丝体的种类形成，如诺卡氏放线菌的菌落，黏着力差，结构呈粉质状，用针挑起则粉碎。

若将放线菌接种于液体培养基内静置培养，能在瓶壁液面处形成斑状或膜状菌落，或沉降于瓶底而不使培养基混浊;如以振荡培养，常形成由短的菌丝体所构成的球状颗粒.

主要类群及应用

类群

链霉菌属

小单孢菌属

应用

广泛应用的抗生素约70%是各种放线菌所产生。一些种类的放线菌还能产生各种酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、和纤维素酶等）、维生素（B12）和有机酸等。弗兰克菌属（Frankia）为非豆科木本植物根瘤中有固氮能力的内共生菌。此外，腐生型放线菌在环境保护和自然界物质循环等方面起着相当重要的作用，放线菌还可用于甾体转化、烃类发酵、石油脱蜡和污水处理等方面。，因此，放线菌与人类关系密切，在医药工业上有重要意义。

光合细菌

概念

光合菌，全称光合细菌，是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。

光合作用原理

光合菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳或其他有机物，与绿色植物不同的是,它们的光合作用是不产氧的。光合菌细胞内只有一个光系统，即PSI，光合作用的原始供氢体不是水，而是H2S （或一些有机物），这样它进行光合作用的结果是产生了H2，分解有机物，同时还能固定空气的分子氮生氨。光合菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。

光合细菌的应用

不产氧光合细菌具有光合成、固氮、固碳等生理机能，且富含蛋白质、维生素、促生长因子、免疫因子等营养成分，在水产养殖业中的应用可与抗生素相媲美，并且更具有安全性。APB的应用研究最早始于 19 世纪，近年来其在生物与环境领域的研究与应用受到了普遍关注。

(1)利用 APB生产单细胞蛋白和制剂

(2) 利用 APB 处理高浓度有机废水

丝状细菌

概念

铁细菌、硫细菌和球衣细菌又常称为丝状细菌。这类细菌的菌丝体外面有的包着一个圆筒状的黏性皮鞘·，组成鞘的物质相当于普通细菌的英膜，由多糖类物质组成。工程上常把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物统称丝状菌，如丝状细菌、放线菌、丝状真菌等。

主要类群

铁细菌

水中常见的铁细菌有多抱泉发菌(Crenothrix polyspora)、猪色纤发菌 (Leptothriz ochracea)和含铁嘉利翁氏菌(Gallionella jerruginea)等。铁细菌一股都是自养型丝状细菌

硫磺细菌

硫磺细菌一般也都是自养的丝状细菌。它们能氧化硫化氢、硫磺和其他硫化物为硫酸，从而得到能量。在水处理中比较常见的硫磺细菌有贝日阿托氏菌(又称白硫磺菌Beggiatoa)和发硫细菌(Thiothriz)等。