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第一章 原核生物的形态、构造和功能

原核生物即广义的细菌,指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。

细菌: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。 细菌细胞的构造

1) 细胞壁(主要成分:肽聚糖)

主要功能:1.固定细胞外形和提高机械强度,使其免受渗透压等外力的损伤; 2.为细胞的生长、分裂、和鞭毛运动所必须;

3.阻挡大分子有害物质(某些抗生素和水解酶)进入细胞; 4.赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

G+、G-和古生菌的区别

G+细菌特点(代表:金黄葡萄球菌):细胞壁的特点是厚度大和化学组分简单,一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸。

肽聚糖分子由双糖单位、四肽尾、肽桥(决定了肽聚糖的多样性)组成。 磷壁酸主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。

G-细菌特点(代表:E.coli):细胞壁的特点是厚度较G+细菌薄,层次较多,成分较复杂,肽聚糖层(与G+的不一样)很薄,故机械程度比较弱。

外膜(脂多糖LPS、磷脂、若干外膜蛋白)是G-细菌细胞壁所特有的结构。

古生菌:特点:与真细菌具有功能类似的细胞壁,但细胞壁的成分是假肽聚糖。

自发缺壁突变:L型细菌(通过自发突变而形成的遗传性 稳定的细胞壁缺损菌株) 实验室中形成

彻底除尽:原生质体 人工方法去壁

缺壁细菌 部分去除:球状体

自然界长期进化中形成:支原体(细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇,故即使缺乏细胞壁,其细胞膜仍有较高的机械强度。)

革兰氏染色的机制(证明了G+和G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的 不同而使染色反应不同。):通过结晶紫初染和碘液媒染后,在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密,故遇脱色剂乙醇处理时,因失水而使网孔缩小,在加上它不含类脂,故乙醇的处理不会溶出缝隙,因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内,使其保持紫色。反之,G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差,遇脱色剂乙醇后,以类脂为主的外膜迅速溶解,这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出,因此细胞退成无色。这时,在经沙黄等红色染料复染,就使G-细菌呈红色,而G+细菌则仍保留最初的紫色。

2)细胞膜:液态镶嵌模型(磷脂双分子层,蛋白质)

细胞的特殊构造:

1) 糖被(荚膜):包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。与菌种的遗传性、营养条件有关。

2) 鞭毛(鞭毛基体、鞭毛钩、鞭毛丝):以E.coli为例,基体由L、P、S、M环组成。Mot蛋白驱动S-M环快速旋转,Fli蛋白控制转动,“拴菌”试验证明“旋转论”的正确性。是一个精致、巧妙的超微型马达,能量来自细胞膜上的质子动势。

3) 芽孢:某些细菌在其生长发育后期,在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、 抗逆性强的休眠构造。由于每个营养细胞仅形成一个芽孢,故芽孢并无繁殖功能。

孢囊:是一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下,由整个营养细胞外壁加厚,细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体。

在固体培养基上的群体形态

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。

菌苔:大量分散的纯种细胞密集地接种在固体培养基的较大表面上,结果长出的大量“菌落”已相互连成一片。 放线菌

菌丝状生长 孢子繁殖 陆生性强 原核生物 G+ 有益菌 产生抗生素 代表生物:链霉菌(基内菌丝 气生菌丝 孢子丝 分生孢子) 蓝细菌

进化历史悠久 G- 无鞭毛 含叶绿素a(但不形成叶绿体) 能进行产氧性光合作用的大型原 核生物 细胞壁双层 含肽聚糖 细胞质周围有复杂光合色素层,以类囊体形式出现(叶绿素 a和藻胆素)应用:经济价值 螺旋藻 有些能引起“赤潮”和“水华”

支原体:是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物。一般称侵染植物的支原体为类支原体。

立克次氏体:是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。

衣原体:是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G-原核生物。具感染力的细胞称做原体,通过空气传播,遇到新宿主转化为无感染力的细胞,称为始体。

以上三中同属G- 营细胞内寄生的小型原核生物,介于细菌与病毒间的一类原核生物。见p35图表。

第二章 真核微生物的形态、构造和功能

真核生物:具有细胞核 能进行有丝分裂 细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物。

真核生物和原核生物的比较(见P40图表)

菌物界:与动物界、植物界相并列的一大群无叶绿素、依靠细胞表面吸收有机养料、细胞壁一般含有几丁质的真核生物。

真菌细胞壁的主要成分是多糖,另有少量的蛋白质和脂类。多糖构成了细胞壁中有形的微纤 维和无定形基质的成分。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主,酵母菌以葡聚糖为主,而高等陆生真菌则以几丁质为主。

(二)鞭毛(形态较长数量少)与纤毛(形态较短数量多)分为鞭毛纲和纤毛纲

基本构造:1)鞭杆:横切面呈“9+2”型(中心有2个相互平行的中央微管,其外被9个微管二联

体围绕一圈)2)基体3)过渡区

运动机理:挥鞭式 微管二联体由A、B中空的亚纤维组成 A亚纤维为完全微管,由13个微管蛋白亚基环绕而成 伸出2条动力蛋白臂 被ca离子和mg离子激活 ATP酶可水解ATP以释放能量。B亚纤维为不完全微管,由10个微管蛋白亚基组成。通过蛋白臂和相邻微管二联体的作用,可使鞭毛作弯曲运动。

细胞基质:在真核细胞中,除细胞器以外的胶状溶液。是细胞代谢活动的重要基地。

细胞骨架:由微管、肌动蛋白丝(微丝)和中间丝3种蛋白质纤维构成的细胞支架,具有支持、运输和运动等功能。

膜边体、几丁质酶体、氢化酶体是一些真菌所特有的细胞器。

第二节 酵母菌

酵母菌:能发酵糖类的各种单细胞真菌。 可用做单细胞蛋白(SCP)的生产。

(一) 细胞壁构造:呈三明治状 外层为甘露聚糖,内层为葡聚糖(机械强度) 细胞壁和子囊壁可被蜗牛消化酶水解

(二) 细胞膜:含蛋白质、类脂、少量糖类。

(三) 繁殖方式:无性繁殖(芽殖,裂殖,产无性孢子) 有性繁殖(产子囊孢子) 酵母菌的生活史:

生活史:指上一代生物个体经一系列生长,发育阶段而产生下一代个体的全部过程。 1) 以酿酒酵母为代表:营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在。

子囊孢子(n 在合适条件下)——单倍体营养细胞(n)——出芽生殖(n)——两个性别不同的营养细胞彼此结合形成二倍体营养细胞(2n)——出芽生殖(2n)——变为子囊(在以醋酸盐为唯一或主要碳源,缺乏氮源即产孢子培养基上)——减数分裂——4个子囊孢子(n 用蜗牛消化酶破壁可释放其中的子囊孢子) 2) 营养体只以单倍体形式存在 3) 营养体只能以二倍体的形式存在。

第三节 丝状真菌——霉菌 霉菌:会引起物品霉变的真菌 霉菌营养体的基本单位是菌丝。

菌丝体:由许多菌丝相互交织而形成的一个菌丝集团。

营养菌丝体:密闭在固体营养基质内部,主要执行吸取营养功能的菌丝体。 气生菌丝体:伸展到空间的菌丝体。菌落比较见P59表格

第四节 产大型子实体的真菌——蕈菌 作为食用菌 也称伞菌

分化阶段:一级菌丝(担孢子萌发形成的单核细胞构成的菌丝)——二级菌丝(一级菌丝接合,通过质配形成了由双核细胞构成的二级菌丝,通过锁状联合:形成喙状突起而联合两个细胞的方式不断使双核细胞分裂,从而使菌丝尖端不断向前延伸。)——三级菌丝——子实体——担孢子(由担子细胞顶端形成的4个有性孢子)

比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同:

细菌分为G+和G-,G+肽聚糖含量高,G-含量低;G+磷壁酸含量较高,而G-不含磷壁酸;G+类脂质一般无,而G-含量较高;G+不含蛋白质,G-含量较高。放线菌为G-,其细胞壁具有G-所具有的特点。酵母菌和霉菌为真菌,酵母菌的细胞壁外层为甘露聚糖,内层为葡聚糖;而霉菌的细胞壁成分为几丁质、蛋白质、葡聚糖。

第三章 病毒和亚病毒

真病毒:至少含有核酸和蛋白质两种组分

非细胞生物

类病毒:只含具有独立侵染性的RNA组分;寄生于植物体

亚病毒 拟病毒:只含不具有独立侵染性的RNA组分;寄生于真病毒(辅助病毒) 朊病毒:只含单一蛋白质组分(疯牛病)

病毒:是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”,其本质是一种只含DNA或RNA的遗传因子,它们能以感染态(在宿主体内)和非感染态(在离体条件下,保持侵染活性)两种状态存在。

病毒的特性:

1)形体极其微小,在电镜下才可以观察;

2) 没有细胞构造,主要成分是核酸和蛋白质,“分子生物” 3) 每一种病毒只含一种核酸,DNA或RNA;

4) 既无产能系统,也无蛋白质和核酸合成酶系,只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质组分;

5) 以核算和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖;

6) 在离体条件下,能以无生命的生物大分子状态存在,并可长期保持其侵染活力; 7) 对一般抗生素不敏感,但对干扰素敏感;

8) 有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中,并诱发潜伏性感染。

病毒的构造:核心或基因组(核酸)、衣壳(蛋白质,其形态学亚单位单位是衣壳粒)组成核衣壳,是任何病毒所具有的基本结构。

病毒粒的对称体制:螺旋对称(烟草花叶病毒)、二十面对称(腺病毒)和复合对称(T偶数噬菌体)。

病毒的繁殖:

一、 原核生物的病毒——噬菌体

1、 噬菌体的繁殖:不存在个体的生长过程,只有其两中基本成分的合成和进一步装配过程。五个阶段:吸附(尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触,将刺突、基板固着于细胞表面)、侵入(尾管端携带的溶菌酶将细胞壁上的肽聚糖水解)、增殖、成熟(装配)、裂解(释放) 裂解量:平均每一宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数。

凡在短时间内能连续完成以上5个阶段而实现其繁殖的噬菌体,称为烈性噬菌体;反之成为温和噬菌体。