第二章 原核微生物

第二章原核微生物原核微生物：是指细胞内有一个核区，无核膜包裹，也无核仁，核区只有一个DNA分子，无细胞器的原始单细胞微生物。

古菌域原核微生物细菌域第一节古菌域一、古菌域的主要特征1.形态：古菌域细胞多样，有球形、杆状、叶片状、块状、三角形、方形或不规则形状等。其直径大小一般在0.1~1.5μm，丝状体长度有200μm。2.细胞结构：（1）古细菌的细胞壁：除少数外，绝大多数古细菌都有细胞壁，但其化学组成与细菌不同。古细菌的细胞壁无肽聚糖。根据化学组成可分为两类：一类是由假肽聚糖或酸性杂多糖组成；另一类是由蛋白质或糖蛋白亚单位组成。有些细菌的细胞壁则兼有假肽聚糖和蛋白质外层。（2）古细菌的细胞膜：含有特殊的脂质（与细菌的有很大的不同），古细菌的脂质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。古细菌中还含有非极性或极性脂类。古细菌的细胞膜有两种：双层膜和单层膜3.代谢：代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、F420、F430和COM等。古菌中有异养型、自养型和不完全光合作用3种类型4.呼吸类型：多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。5.繁殖：古菌繁殖方式有二分裂、芽殖。其繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢。6.生活习性：大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、极酸和绝对厌氧的环境中。它有特殊的代谢途径。

二、古菌的分类按照古菌的生活习性和生理特性，古菌可分为三大类型：

产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。古菌域的分类为：（一）泉古生菌门：大多数泉古生菌门极端嗜热、嗜酸，代谢硫。（二）广古生菌门：有7纲、9目、15科、48属。产甲烷菌产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）协同作用能使有机物甲烷化，产生具有经济价值的生物能物质——甲烷。产甲烷菌是专性厌氧菌，现把它分为3目、7科、19属、70种

产甲烷菌的细胞结构：有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，两者的细胞壁结构和化学组分有所不同。这也是与细菌的区别点。产甲烷菌的培养方法：由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培养等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条件、厌氧的操作条件。目前最好的是厌氧手套箱，利用厌氧手套箱可做许多工作，如：分装厌氧培养基；倒制平板；离心厌氧微生物收集菌体；对氧敏感的酶和辅酶的分离纯化；进行电泳、厌氧性生物化学反应的遗传学研究等。极端嗜盐菌这类菌对NaCl有特殊的适应性和需要性。它们栖息在高盐环境如晒盐场、天然盐湖或高盐腌渍食物中。通常极端嗜盐菌的需盐下限为1.5mol/L，大多数种最适合生长所需NaCl为2~4mol/L，但实际上有的能在5.5mol/L的NaCl（约为322g/L，实为饱和状态）下生长。嗜盐菌属虽然要求高盐生长，但它在较低的盐浓度中仍然维持正常地细胞形态。极端嗜盐菌的细胞呈链状、杆状或球状。有人研究嗜盐菌的细胞膜结构和功能，试图制成离体物，在外合成ATP的太阳能电池。热原体热原体目有2科2属，即热原体属和嗜酸菌属。热原体属的细胞无细胞壁，含大量二甘油四乙醚、脂多糖、糖蛋白；嗜热嗜酸，呈球状，能运动；59℃时呈不规则丝状。嗜酸菌属的细胞也无细胞壁，质膜外有s层，其形态呈不规则球状，要求pH极低，最适pH=0.7，最高pH=3.5，生长温度47~65℃，最适生长温度60℃.古生硫酸盐还原菌古生硫酸盐还原菌呈不规则类球状，G–菌，由糖蛋白亚单位组成细胞壁。

嗜热嗜酸菌

嗜热嗜酸菌包括古生硫酸盐还原菌和极端嗜热古菌。这类菌的特点是专性嗜热，好氧、兼性厌氧或严格厌氧，革兰氏阴性，杆状、丝状或球状，最适合生长温度在70~105℃之间，嗜酸性和嗜中性，自养或异养生长。大多数是硫代谢菌。三、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义生物具有特殊的基因结构、特殊的生命过程及产物，对人类解决一些重大的问题如生命起源及演化等有很大的帮助。极端微生物环境具有很强的适应性和需要性，加深对生命本质的认识。

第二节细菌域细菌域共分为23门、31纲、71目、14亚目、201科、781属。一、细菌的个体形态与大小细菌有四种形态：球状、杆状、螺旋状和丝状，分别为球菌、螺旋菌和丝状菌。（一）细菌的形态1、球菌球菌细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。分有：单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌、葡萄球菌。2、杆菌

单杆菌中有长杆菌和短杆菌杆菌分为3.螺旋菌螺旋菌呈螺旋卷曲状，螺纹不满一圈的叫弧菌，如脱硫弧菌；呈逗号形的，如逗号弧菌、霍乱弧菌等；弧菌可互相连接成螺旋形。

霍乱弧菌4.丝状菌丝状菌分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中。有铁细菌、丝状硫细菌等。丝状体是丝状菌分类的特征。

贝日阿托氏菌属发硫菌属在正常的生长条件下，细菌的形态是相对稳定的。有些细菌室多形态的，有周期性的生活史，如黏细菌可形成无细胞壁的营养细胞和子实体。（二）细菌的大小细菌的大小以微米（μm）计。

多数球菌的大小直径为0.5~2.0μm.杆菌的大小用其长与宽度乘积来表示螺旋菌的大小用其宽度与弯曲长度乘积来表示近几年发现海洋水系中有超微细菌或称纳米细菌。在非洲还发现特大的细菌叫纳米比亚硫珍珠状菌，是目前发现的最大细菌买他的直径达100~300μm，有时出现750μm。

细菌的大小在个体发育过程中有变化。刚分裂的新细胞小，随发育逐渐变大，老龄细菌变小。细菌的宽度变化小，细菌大小的变化与代谢产物的积累和渗透压增加有关。二、细菌的细胞结构

细菌为单细胞结构。所有的细菌均有如下结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核。部分细菌有特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘及光合作用层片等

气泡

（一）细胞壁细胞壁的是包围在细菌体表最外层的、坚韧而有弹性的薄膜。它约占菌体质量的10%~25%。1.细胞壁的化学组成与结构

细菌分类革兰氏阳性菌:细胞壁厚，厚度为20~80nm，结构较简单。含大量的肽聚糖，独含磷壁酸，不含脂多糖。革兰氏阴性菌：细胞壁较薄，厚度为10nm，其结构较复杂，分外层壁和内层壁。含极少肽聚糖，独含脂多糖，不含磷壁酸。2.细菌细胞壁的生理功能跋扈原生质体免受渗透压引起的破裂；维持细菌的细胞形态；细胞壁低多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质；细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动（二）原生质体原生质体包括细胞质膜、细胞质及内含物、拟核。1.细胞质膜细胞质膜及其化学组成：细胞质膜是紧贴在细胞壁的内侧而保卫细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜。它是半透膜。含有蛋白质、脂质和多糖。细胞质膜的结构：细胞质膜的生理功能：维持渗透压的梯度和溶质的转移细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶，古仔膜的外表面合成细胞壁膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用。进行物质代谢和能量代谢为鞭毛提供附着点。2.细胞质及其内含物细胞质：是在细胞质膜以内，除和物质以外的无色透明、黏稠的复杂胶体，也称为原生质。有蛋白质、核酸、多糖、脂质、无机盐和水组成。

细胞质内含物如下：（1）核糖体：原核微生物的核糖体是分散在细胞质中的亚微颗粒，是合成蛋白质的部位。由核糖核酸和蛋白质组成。（2）内含颗粒：细菌生长到成熟阶段，因营养过剩形成一些贮藏颗粒，如：多聚磷酸盐颗粒、聚β-羟基丁酸、硫粒、淀粉粒、糖原等。3.拟核细菌的核因没有核膜和核仁，故称为原始核或拟核，也称细菌染色体。它由脱氧核糖核酸纤维组成。拟核携带着细菌全部遗传信息，它的功能是决定遗传性状和传递遗传性状，是重要的遗传物质。（三）荚膜、黏液层、菌胶团和衣鞘1.荚膜荚膜是一些细菌在其细胞表面分泌的一种黏性物质，吧细胞壁完全包围封住。三、细菌的培养特征细菌在固体培养基上的培养特征细菌在明胶培养基中的培养特征细菌在半固体培养基中的培养特征细菌在液体培养基中的培养特征

以上培养特征均可用以鉴定细菌，