《生命的多样性 4原核生物界真细菌界 古细菌界课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生命的多样性 4原核生物界真细菌界 古细菌界课件（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 生命的多样性,二真细菌界,（一）细菌,1细菌形态,细菌都是微观体积的，平均直径为5001 000 nm，长为1 5002 500 nm。细菌形状有球形、杆形和螺旋形之分。,大肠杆菌,球菌,弧状菌,2细菌结构,细菌共有的结构称一般结构，如细胞壁、细胞膜、细胞质、核区等；非共有的结构称为特殊结构，如鞭毛、菌毛、荚膜、芽孢等。,细菌没有细胞核，只有一个环状的DNA分子，位在细菌细胞内特定的区域内，称为类核体（nucleoid），在这区域内有少量的RNA和非组蛋白蛋白质（nonhistone proteins），类核体与周围的细胞质之间没有截然的界线。细菌细胞质中有散在的核糖体，没有线粒体等细
2、胞器，细菌的细胞膜也是脂类双分子层结构。除支原体外，所有细菌都有细胞壁。细胞壁不含纤维素，它的主要成分是含乙酰胞壁酸（N-ace-tylmuramic acid）的肽聚糖。,（1）细菌的细胞壁主要成分是含N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramic acid）的肽聚糖（peptidoglycan），成网状结构。G+（革兰氏阳性）细胞壁结构以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aurcus）为代表，其肽聚糖层厚约2080nm，约40层左右。G（革兰氏阴性）细菌细胞壁的结构以大肠杆菌为代表，它的肽聚糖含量占细胞壁的10，一般由12层构成，在细胞壁上的厚度仅有23nm。古细菌的细胞壁不含
3、肽聚糖。G+和G细菌细胞壁成分的另一差别是磷壁酸（teichoicacid，即垣酸），它为G+细菌细胞壁所特有，而G细菌细胞壁特有的成分却是脂多糖。,革兰氏染色 （Gram stain）,革兰氏染色 （Gram stain）是染细菌的细胞壁、鉴定细菌的一个简便方法。先用结晶紫液、碘液将细菌染成深紫色，再用乙醇退色，用番红复染。如细菌保持深紫色，即是革兰氏阳性菌；如深紫色退去而成红色，即是革兰氏阴性菌。引起多种炎症的链球苗，引起化脓的葡萄球菌等都是革兰氏阳性苗；大肠杆菌、沙门氏菌等是革兰氏阴性菌。前者对青霉素敏感，后者对青霉素不敏感，但对链霉素敏感。,Gram Stain of Staphylo
4、coccus aureus,Gram Stain of Escherichia coli,（2,（2）细菌细胞的特殊结构荚膜 鞭毛（flegellum） 菌毛（pillus） 芽孢 细菌的细胞膜 除“染色体”外，很多细菌的细胞质中还含有小的环状DNA分子，称为质粒,单生鞭毛、丛生鞭毛、对生鞭毛、周生鞭毛,带有菌毛（pili）的大肠杆菌,性菌毛（sex pili）,3细菌繁殖,细菌以二分裂的方式繁殖，分裂能力异常强大，如果条件合宜，每20 min就可分裂一次。,细菌分裂 13染色体附于膜上，复制为二；4细胞壁和膜延长，两染色体分开；45细胞壁和膜继续延长，细菌分为2个,4细菌的营养和呼吸,营养方
5、式：光能自养（photoautotrophy）、化能自养 （chemoautotrophy）、化能异养（chemoheterotroph）。呼吸方式：需氧（aerobic）、厌氧（anaerobic）。兼性厌氧（facultative anaerobic）,5放线菌（Actinomycetes）,放线菌是革兰氏阳性线状细菌，没有真核，细胞壁含有肽聚糖。放线菌生活于土壤中，是许多医用抗生素（antibiotics）的产生菌。链霉菌是放线菌中最重要的一类，产生的抗生素种类最多，如链霉素（streptomycin）、红霉素（erythromycin）等。诺卡氏菌、链霉菌、小单孢菌、游动放线菌、结核菌
6、（Mycobacterium tuberculosis）和白喉菌（Corynebacretium diphtheriae）也都属于放线菌类。,6衣原体（Chlamydia）和 立克次氏体（Rickettsia）,有DNA和RNA 2种核酸，有含胞壁酸的细胞壁。酶系统不完全，专性寄生。 衣原体广泛分布于鸟类，人体细胞也常有衣原体寄生。砂眼和鹦鹉热的病原就是衣原体。 立克次氏体主要寄生于节肢动物如蜱、螨、昆虫等细胞内或以这些动物为媒介而寄生于人和其他动物细胞内。斑疹伤寒（R. prowazekii）、战壕热（R.quintana）等的病原都是立克次体，是通过蚤、虱、蜱、螨的吸血而传入人体的。,7支
7、原体（Mycoplasma）,支原体有DNA和RNA，有酶系统，能够独立生活，能在无细胞系统中培养生长，并形成菌落。没有细胞壁，细胞形状颇多变化，从球形到不规则的分枝丝状都有。 对作用于肽聚糖细胞壁的抗生素不敏感，但对抑制或改变正常蛋白质合成的抗生素，如四环素、土霉素、新霉素、卡那霉素等均敏感。,8细菌与其它生物的关系,人体细菌 （1）共栖细菌 人体消化道内栖息着大量细菌群落。有些肠道细菌能合成多种B族维生素和维生素E、K（互利共生）。这些细菌的存在还起着防止或排斥外来有害细菌入侵的作用。例如，大肠杆菌能分泌大肠菌素（colicine）对外来的细菌有毒害作用；妇女阴道中的乳酸菌分泌乳酸，造成阴
8、道的酸性环境，使性病病原，淋球菌（Neisseria gonorrhoeae，一种双球菌，革兰氏阴性）不能生存。 （2）致病细菌 致病的细菌很多。人、家畜、家禽以及多种植物的疾病的病原很多都是细菌。如鼠疫（plague）、霍乱、白喉、猩红热、破伤风、结核、伤寒、百日咳，细菌性肺炎等。,9细菌与工业,利用细菌发酵可生产多种工业用品，如醋酸、丙酮、丁醇、乳酸以及某些氨基酸、酶、维生素等。石油工业上也可用细菌使石油脱蜡。,10细菌与物质循环,细菌的代谢对自然界的物质循环十分重要。自然界如果没有细菌，物质的循环就不可能实现，动、植物的尸体就将堆积如山。只是由于细菌（以及真菌等其他腐生性微生物）的作用，
9、尸体才被分解，复杂的有机物如蛋白质等才分解为简单的化合物，才能为植物根部所吸收。,二蓝细菌 （蓝藻门）（Cyanophyta）,和细菌一样，蓝藻细胞没有核，只有一个环状双链DNA分子。蓝藻的细胞壁含有纤维素，这和真核细胞一样，但也含有胞壁酸，这又是细菌的特征。蓝藻的叶绿素是叶绿素a，这是蓝藻和高等植物相同而和光合细菌不同之处。但蓝藻没有叶绿体，只有分布在细胞质中的类囊体，这和光合细菌分散的载色体相似。,分类和分布 蓝藻门植物为地球上最原始、最古老的一植物类群。约有150属，1500种，分布很广，从两极到赤道，从高山到海洋，到处都有它们的踪迹。根据其植物体的形态不同而分为三个纲： 1、色球藻纲：
10、包括所有单细胞体和单细胞群体种类。 2、藻殖段纲：包括所有不分枝或假分枝丝状体种类及丝状群体种类。 3、真枝藻纲：包括所有具真分枝的丝状体种类。,1蓝细菌特点 （1）蓝细菌与细菌相似之处 蓝细菌曾称蓝藻。蓝细菌没有核膜，核物质只是一个环状双链 DNA分子。蓝细菌的细胞结构与G细菌十分相似。细胞壁分为内外两层，外层为脂多糖，内层为肽聚糖。在细胞内含有与细菌相同的70S核糖体。能进行光合作用，但光合色素为叶绿素a，与光合细菌的光合色素不同。蓝细菌体内没有叶绿体。蓝细菌与细菌一样没有任何细胞器。,（2）蓝细菌与真核藻类相似而与细菌不同的特征 蓝细菌的细胞壁也含有纤维素，细胞内进行光合作用的部位称类囊
11、体，类囊体膜上含有叶绿素、-胡萝卜素以及与光合电子传递链有关的组分。藻胆蛋白为类囊体所特有，其功能是吸收光能，并把它转移到光系统中，而叶绿素a则在光系统I中发挥作用。,2蓝细菌的形态结构 （1）蓝细菌的基本类型 有单细胞体、群体类型。群体由一条或多条单细胞排列成串的或丝状体构成，其中有的为单条不分枝，有的具假分枝，有的具多分枝，还有的许多菌丝共同包埋在胶质包被中，形成胶群体。,颤藻,念珠藻,色球藻,螺旋菌,返回,蓝藻的形体,蓝藻门中的一种真枝藻Stigonema,返回,微囊藻Microcystis(图示),返回,螺旋藻Spirulina,返回,颤藻Oscillatoria,细胞结构：分为细胞壁
12、和原生质体,原生质体又分为周质(periplasm)和中心质(centroplasm) 图示,细胞壁 成分为肽葡聚糖peptidoglycan(又称粘多糖、胞壁质)胞壁外常有胶质鞘,中心质 (原核)蓝藻(或细菌)细胞的中央区域,无核膜和核仁，但含有DNA分子，具有核的功能，故称原核,周质(细胞质 ) 存在光合片层系统、核糖体、伪空泡; 缺乏其他各种具膜结构的细胞器,光合色素 叶绿素a、 类胡萝卜素(包括-胡萝卜素、蓝藻黄素、颤藻黄素)、藻胆素(包括藻蓝素、藻红素和别藻蓝素)。,储存养分 蓝藻淀粉、蓝藻颗粒体、脂质颗粒,鞭毛结构 无,（2）蓝细菌的细胞特化形式 蓝细菌细胞是较典型的原核细胞。蓝细
13、菌还有几种特化的细胞，较重要的有异形胞（heterocyst）、厚壁孢子（akinete）,返回,念珠藻Nostoc,鱼腥藻Anabaena,返回,一、固氮蓝藻的研究和利用,1、固氮蓝藻的种类：地球上能固氮的生物种类很多，它们全都属于原核生物。在普通的培养条件下，能固氮的蓝藻均具有异形胞。因此一般认为在自然条件中的固氮蓝藻都有异形胞。据鉴定统计，自然界中的这些固氮蓝藻主要是Anabaena、Nostoc、Calothrix、 Tolypothrix 、 Scytonema、Stigonema等属中的种类，它们都是具异形胞的丝状蓝藻。,近年来的研究表明：在严格控制的特殊环境下，有约40%的无异形
14、胞的种类也有固N活性。目前己知的固氮蓝藻至少有33属150种。,2、异形胞是部分丝状蓝藻所具有的种特殊细胞，由普通营养细胞转化而来。与普通细胞形态不同之处是细胞壁厚，两端有结节(极区)，类囊体膜解体，细胞颜色浅而透明。其主要功能是固氮和形成藻殖段进行繁殖。,返回,异形胞的诱导形成及其内部结构在含N培养基上生长的固氮丝状蓝藻，一旦可利用N素 即将消耗殆尽，就可以诱发异形胞的产生。实验表明，当 碳/氮比到6：1时，就可以看丝体中有规律地(按一定间隔同 步地)出现前异形胞，当碳/氮比到8：1时，就可在几小时内 发育形成可测出固氮活性的异形胞。,异形胞的结构 和营养细胞相比异形胞体积稍大，细胞壁外另有
15、具防氧保护作用的由纤维素层、匀质层和薄片层组成的包被。两端加厚成极区，细胞内色素及光系统解体、光系统则仍然保留，另外在异形胞内出现了大量固氮酶并形成了一套高效的同化NH3的机制,以防止NH3的积累。,3、固氮酶及其特性蓝藻中的固氮酶(N2ase)由两组蛋白组成-Mo-Fe蛋白和Fe 蛋白。在无O2的环境下，其催化的反应如下式：N2+8H+ + 8e- + 16ATP 2NH3 + H2 + 16ADP +16Pi 以上反应显然是高耗能的还原反应，(每还原一个氮分子可产生 2个NH3，需8个电子和16个ATP)。,影响固氮酶活性的因素主要有： O2- 温度- 某些金属离子-Mg、V 环境中NH3
16、的浓度-,固氮酶的防氧保护： 结构特化 细胞除氧系统 呼吸保护 吸氢保护 节律性分隔,4、固氮蓝藻的应用： 生物肥料 饲料 清洁能源,（三）原绿藻门（Prochlorophyta）,原绿藻的叶绿素包含叶绿素a和叶绿素b 2种，这和高等植物一样，而和蓝藻不同。原绿藻也含有类胡萝卜素，这是原绿藻和蓝藻以及高等植物共有的特性。但原绿藻不含藻蓝素、藻红素等，可见它们和蓝藻是不同的。因此，它们被分离出来另成一门，即原绿藻门，以表示它们是和绿藻相似的原核生物。,原绿藻是绿色的单细胞藻类，直径625 m；细胞壁含有原核细胞特有的胞壁酸(muramic acid)；细胞中央有一较大的类核区，无核膜和核仁；含有叶绿素a和b(a：b5：6)及胡萝卜素、叶黄素；有光系统I和II，能进行光合放氧。在我国分布于海南三亚、西沙等地低潮区附近。,三、古细菌界（archaebacteria）,
