第二章原核生物
2第二章 原核生物-1
从左至右： 转管保藏法 甘油保藏法 真空冷冻干燥保藏法
三、原核生物的遗传和变异
原核生物的遗传物质包括两部分： １. 染色体DNA，主要在核区内。
２. 质粒，染色体之外的双链环状DNA。是独立于 核质之外呈环状结构的遗传因子。编码控制细菌 的致病性、抗药性、育性等性状。
质粒能自我复制遗传给后代，也能自然丢失, 还可以通过结合或转化转移到其他细菌中去。
第二章 植物病原物（二）
---原核生物
Thomas Jonathan Burrill 被称为植物病原细菌学之父， 他在1877首次描述了梨火疫病的症状，并推测是由细菌引 起的。
梨火疫病
后来欧文证实了梨火疫病是Erwinia amylovora 引 起的。
Erwin F. Smith
第一节 原核生物概述
病株残体；
3.
4. 5. 6.
带菌的土壤和肥料；
田间野生寄主和其他作物、杂草； 昆虫； 田间发病植株。
（二）侵入途径
植物病原细菌只能从自然孔口（气孔、水孔、皮 孔、蜜腺„）和伤口（各种伤口）侵入。
少数细菌可以从没有角质化的表层侵入，如花粉 囊和花柱。
植原体必须由介体昆虫携带或通过嫁接才能侵染。 从自然孔口侵入的细菌一般都能从伤口侵入，能 从伤口侵入的细菌就不一定能从自然孔口侵入。
菌原体直接进入寄主细胞内繁殖。然后通过胞间 连丝而进入附近细胞，进入筛管组织后在组织内 扩散。
（四）传播途径
雨水； 灌溉； 农事操作及农具； 迁飞昆虫和小动物； 人类活动。
第三节 植物细菌病害的诊断
一、症状识别 二、显微镜检查 三、分离培养与侵染性试验 四、染色反应 五、生理生化反应 六、血清学反应
２、菌体破裂后遗传物质进入到另一有亲和力的同种 或近似种的菌体内。
2第二章 原核生物
如果泛指某一属的微生物，或某菌种，知 其属但种名未定，可用“sp” “spp”作加词 如 Bacillus sp：一个尚未定名的芽胞杆菌 Bacillus spp：泛指芽胞杆菌属的菌种
同一菌种在一篇文章中首次出现时写全称， 第二次出现时，属名可缩写： Escherichia coli 缩写为E. coli
一、生物的系统发育与进化计时 形态学特征分类存在的问题： 1、微生物可利用的形态特征少，很难将所 有生物放在同一水平上比较。 2、形态特征在不同类群中进化速度差异很 大。
生物进化计时器：蛋白质、DNA、RNA 选择合适分子标尺： 1、普遍存在与各个生物类群中。 2、各个生物中功能同源的大分子。 3、既有保守序列又有可变序列。 4、序列变化缓慢，变化进程应覆盖整个进化 历史。 5、大小适中。
（三）分子分类法
G+C百分比测定 核酸杂交：DNA与DNA杂交 16SrRNA碱基测序 RAPD （随机扩增多态性DNA） 遗传重组：接合、转化等重组方式只 发生在同源的染色体之间，如：转化 通常只在同属内的不同种之间发生， 很少在属间出现
数据库和计算机程序的应用 数据库： NCBI GenBank EMBL 分析软件： Vector NTI ; Winplas ; ClustalX; 生物软件网 Emboss
（二）三名法
学名=属名+种加词+符号subsp.或var.+亚种或变种加词
斜体字
正体字（一般省略）
斜体字
例1.苏云金芽孢杆菌腊螟亚种
Bacillus thuringiensis subsp. galleria
例2. 丁香假单胞烟草致病变种 Pseudomonas syringae pv. tabaci
02-2第二章原核生物(其它微生物)110223_815005920
第二章第二节放线菌1一、放线菌的一般特性•至今发现的放线菌都是G+陆生性强的原核生物（一）放线菌的基本特征2（二）放线菌的分布与生长环境“泥腥味3（三）放线菌的应用最常见的是链霉菌属streptomyces分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶4二、放线菌的形态结构营养菌丝（培养基内部）气生菌丝(567三、放线菌的繁殖与生理特性借孢子分生孢子：最常见孢囊孢子89•对氧的需求：•温度条件：•pH 条件：•对水分要求：•营养特点：微量营养元素对其生长影响显著（参见教科书）一般生理特性四、常见的放线菌诺卡氏菌属(Nocardia)（又名原放线菌属）(Proactinomyces)1011五、放线菌的群体特征（一）菌落特征121314（二）液体培养特征静置培养：振荡培养：第三节丝状菌在第十章讲15生物统称丝状菌，如丝状细菌常见的丝状细菌16球衣细菌17丝状细菌与污泥膨胀污泥膨胀18第四节光合细菌19一、光合细菌的一般特性非产氧光合作用•对氢的利用特性：•细胞颜色：•细胞形态：•对水分的要求：2021102~103cell/ml 1~10cell/ml 105~106cell/g 103~104cell/g 106~107cell/g湖泊（BOD 10ppm ）江河（BOD<1.0ppm ）水稻土海滨土曝气池二、光合细菌的分类：<红螺菌目Rhodospirillal> 共4科1、Rhodospirillaceae科<红螺菌科> 红色无硫菌科•碳源和氢源：属于光能异养型细菌•存在环境：•能量获取形式：呼吸方式获取能量•好氧黑暗条件下：22红色无硫菌的培养232、Chromatiaceae科—着色菌科（红硫菌科）•碳源和氢源：（光能自养型）；•存在环境：•能量获取形式：光合作用；3、Chlorobiaceae科—绿菌科（光能自养型）；244、Chloroflexaceae科（绿弯菌科）•碳源和氢源：光能异养型2526＋－－＋有机物＋－－＋有机物±－－－有机物厌氧，黑暗（脱氮或发酵）H 2S+CO 2H 2S+CO 2无光合色素有光合色素－±－－好氧，光照或黑暗（呼吸作用）－＋＋＋厌氧，光照（光合作用）红螺菌科（Rhodospirillacea e)着色菌科（Chromatiaceae ）绿菌科（Chlorobiaceae ）绿色丝状菌科（Chloroflexaceae）培养条件细菌科名27非循环光合磷酸化的基本过程：O 1、绿色植物的光合作用：非循环光合磷酸化三、光合细菌的生理特性IIII28非循环光合磷酸化的特点：反应中同时产生、还原能力29302、循环光合磷酸化（cyclic photophosphorylation ）菌绿素+菌绿素*e －铁氧还蛋白泛醌eCyt.fCyt.b ADP+PiATP核酮糖—5－磷酸核酮糖二磷酸2H A 2A Glucose循环光合磷酸化的特点NADPH3132载色体，绿色泡囊CO 2或有机物H 2、H 2S,其他硫化物，有机物不产生（除蓝绿细菌外）无（除蓝绿细菌外）有菌绿素细菌类囊体CO 2H 2O 产生有有叶绿素高等植物细胞器碳源供氢体氧气非环式磷酸化过程（Ⅱ型光反应中心）环式磷酸化过程（Ⅰ型光反应中心）光合色素33四、光合细菌的应用1、制造单细胞蛋白（single cell protein ）—SCP 细菌62~73%10~15%10%6~12%11~13110~1304.8~7.60.11~0.17酵母54%10%26%7%2~2030~6040~50——红色无硫细菌66%7%23%4%12μg/g 50521蛋白质脂肪碳水化合物灰分B1B2B6B122、产氢气3、提取色素344、提取辅酶Q（UQ—10）UQ－10是治心脏病的药物成分之一。
第二章原核微生物的详解2
第二章原核微生物一、名词解释1、荚膜：一些细菌在其细胞表面分泌的、把细胞壁完全包围封住的一种粘性物质，一般成分为多糖，少数为多肽或多糖与多肽的复合物。
荚膜具有保护、贮藏、附着和堆积代谢废物等生理功能。
2、芽孢：某些细菌在它的生活史中的某个阶段或某些细菌遇到不良环境时，在其细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆（抗热、抗药物、抗辐射等）极强的内生休眠孢子。
产芽孢的细菌主要有好氧的芽孢杆菌属和厌氧的梭菌属。
3、鞭毛：由细胞质膜上的鞭毛基粒长出的穿过细胞壁神像体外的一条纤细的波浪状的丝状物。
4、菌落：由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。
5、菌苔：细菌在斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌群落。
6、丝状菌：细菌的一种形态，分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中，由柱状或椭圆状的细菌细胞连接在一起，外围有鞘。
如铁细菌，丝状硫细菌等。
7、菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，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菌胶团。
8、衣鞘：球衣菌属、纤发菌属、发硫菌属、亮发菌属、泉发菌属等丝状体表面的粘液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘。
9、黏液层：有些细菌的表面分泌的黏性的疏松地附着在细菌细胞壁表面上的，与外界没有明显边缘的多糖。
二、选择题1.革兰氏阴性菌细胞壁的⑤成分比阳性菌高。
①肽聚糖②磷壁酸③类脂质④蛋白质⑤类脂质和蛋白质2. ②可作为噬菌体的特异性吸附受体，且能贮藏磷因素。
①脂多糖②磷壁酸③质膜④葡聚糖3. 噬菌体属于病毒类别中的①。
①微生物病毒②昆虫病毒③植物病毒④动物病毒4. 下列微生物中，属于革兰氏阴性菌的是①。
①大肠杆菌②金黄色葡萄球菌③芽孢杆菌④枯草杆菌5. 革兰氏阳性菌对青霉素②。
①不敏感②敏感③无法判断6. 聚－β－羟丁酸可用④染色。
①碘液②伊红③美蓝④苏丹黑7. 属于细菌细胞基本结构的为②。
①荚膜②细胞壁③芽胞④鞭毛8. 原核微生物细胞核糖体大小为③。
第二章原核微生物
第二章：原核微生物真核微生物：有细胞核，有核膜，核仁，有染色体〔DNA〕原核微生物：是指一大类仅含有一个DNA分子的原始核区,而无核膜包裹的原始单细胞微生物。
无核膜、核仁，无染色体。
属于原核微生物的有：细菌，放线菌，立克次氏体，支原体，衣原体，兰细菌。
古细菌：20世纪70年代发现，在极端环境下的古老微生物。
古核细胞〔古核生物、古细菌、原细菌〕是20世纪80年代出现的名称。
古细菌：是一些生长在极端特不环境中的细菌，过往回属于原核细胞。
回属缘故：〔1〕形态、结构、DNA结构和根基生活方式与原核细胞相似。
〔2〕其16SrRNA与原核生物相差特别远。
〔产甲烷细菌〕种类：100多种，在特不环境中生活与人类关系不大。
〔高温、高盐〕第一节：细菌是一大类群结构简单、种类繁多、要紧以二分分裂法生殖和水生性较强的单细胞原核微生物。
一、细菌的形态与结构（一）细菌细胞形态1、细菌的大小：在显微镜下用测微尺测量，单位是：μm1〕球菌：测量直径，一般为：Φ=0.5-2μm2〕杆菌：测长度和宽度，一般为：长1-5μm，宽0.5-1μm表示方法：长×宽，即：1-5×μm3）旋菌：测量长度及宽度，在一定条件培养大小对比稳定。
细菌形态及大小受培养温度、时刻、培养基组成及浓度的碍事，也受染色方法等碍事，因此同一菌种在不同时期、形态、大小不同。
因此，同一菌种在同时期、不同培养条件其形态、大小不同。
2.细菌细胞的根基形态和排列方式外形〔细菌的根基形态〕1〕杆菌：细胞呈杆状或圆柱状〔短的：近似球形。
长的：呈丝状。
〕①数量：细菌中种类最多。
②长短：短的近似球形，长的呈丝状。
③两端：平齐〔如：炭疸芽孔杆菌〕，稍尖〔如：鼠疫巴斯德菌〕④菌体：有的直，有的弯排列方式：单个，链状，栅栏状，八字形。
多数分散存在。
如：E。
coli，少特不形态：链状——链杆菌。
2〕球菌：菌体呈球形或扁球形〔近似球形〕①单球菌：只有一个分裂面，分裂后细胞分散独立存在。
第二章 原核微生物习题及答案
第二章《原核微生物》习题一、名词解释1．细菌：是一类细胞细短，结构简短，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
2．聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyric acid，PHB )：某些细菌形成的内含物，由许多羟基丁酸分子聚合而成，具贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。
3．异染粒(metachromatic granules)：又称迂回体或换转菌素，是无机偏磷酸盐的聚合物，具有贮藏磷元素和能量的功能。
在白喉棒杆菌和结核分枝杆菌中易见到异染粒。
4．羧酶体(carboxysome)：存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，内含1,5一二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。
5．芽孢(spore)：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性（抗热、化学药物、辐射等）极强的休眠体。
6．渗透调节皮层膨胀学说：解释芽孢耐热机制的一个较新的学说。
它认为芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差，以及皮层的离子强度很高，从而使皮层产生极高的渗透压去夺取芽孢核心中的水分，其结果导致皮层的充分膨胀，而作为芽孢的生命部分—芽孢核心的细胞质却发生高度失水，并由此变得高度耐热了。
7．伴孢晶体（parasporal crystal）：少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（即δ内毒素）称为伴胞晶体。
它的干重可达芽孢囊的约30%，由18种氨基酸组成，大小约0.6＊2.0μm。
伴胞晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作用，因此可以用做生物农药。
8．荚膜：指包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。
荚膜有数种：①形态固定、层次厚的为荚膜。
②形态固定、层次薄的为微荚膜。
③形态不固定、结构松散的为粘液层。
④包裹在细胞群体上有一定形态的糖被称菌胶团。
微生物 第二章 原核生物细胞的形态与结构
第二章原核生物的形态、构造和功能P12-41第一节细菌细菌：是一类细胞细短（直径约0.5um,长0.5~5um）、结构简单、胞壁坚韧、二分裂繁殖、水生性强的单细胞原核生物(周德庆版P13)生活特性：喜温暖、潮湿、富含有机物微碱环境（大多数）腐生或寄生，好氧或厌氧，自养或异养一、细菌的形态与大小P121、基木形态：3种（球状杆状、螺旋状）在自然界中，杆菌最常见，球菌次之，而螺旋状的最少。
2、大小：度量细菌大小的单位是微米级（um）球状：0.5~1mm（直径)光学显微镜、油镜观察）杆状：0.2~1mm（直径）X1~80mm（长度）螺旋状：0.3~1mm（直径）X1~50mm（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度）3、测定方法：显微镜测微定:显微照相后根据放大倍数进行测算4、细菌大小测量结果的影响因素1)个体差异；2)干燥、固定后的菌体会一般由于脱水而比活菌体缩短1/3-1/4；3)染色方法的影响，一般用负染色法观察的菌体较大；4)幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌大；5)环境条件，如培养基中渗透压的改变也会导致细胞大小的变化。
简单染色法正染色革兰氏染色法鉴别染色法抗酸性染色法芽孢染色法死菌姬姆萨染色法负染色：荚膜染色法等细菌染色法周德庆版P15活菌：用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色二、细菌的细胞结构与功能P14一般构造（一）细胞壁概念：是紧贴细胞质膜外侧的一层厚实、坚韧的外被。
主要成分：肽聚糖构成细胞壁的功能：1）固定细胞外形和提高机械强度，保护细胞免受渗透压等外力损伤2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；3）渗透屏障，阻拦大分子有害物质（水解酶和某些抗生素）进入细胞；4）赋予细菌特定的抗原性、致病性和对抗生素和噬菌体的敏感性。
1、革兰氏阳性细菌细胞壁特点：厚度大（20-80nm）化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。
（1）肽聚糖（peptidoglycan，金黄色葡萄球菌为例）特点：由25-40层左右的网格状分子，交联度75%，厚20~80nm。
环境工程微生物学第二章-原核微生物(2)
（三）细胞的结构
3、细胞质和内含物
5）气泡（gas vocuoles）
（三）细胞的结构
3、ห้องสมุดไป่ตู้胞质和内含物
6）核糖体（ribosome）
略
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。
渗透调节皮层膨胀学说
5、特殊的休眠构造——芽孢 6）伴孢晶体（parasporal crystal）
（三）细胞的结构
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在 其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶 性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。
专性好氧的盐杆菌属（Halobacterium）的细菌，却生活在含氧极少的饱 和盐水中，它们细胞中气泡显著，其作用被认为是使菌体浮于盐水表面， 以保证细胞更接近空气。 有些厌氧性光和细菌利用气泡集中在水下10-30米深处，这样既能吸收适宜 的光线和营养进行光和作用，又可以避免直接与氧接触。
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集成块，常使 湖内出现“水花”。
一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。
通常存在于蓝细菌中。
由含精氨酸和天冬氨 酸残基（1:1）的分枝 多肽所构成，分子量 在25000～125000。
3、细胞质和内含物
2）贮藏物(reserve materials)：
⑤硫粒（sulfur globules） 很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸 盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时， 常在细胞内以折光性很强的 硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺 乏时，可被细菌重新利用。
第二章 原核微生物
细菌的大小 细菌的大小测量单位是μm
12
大小的测量方法
显微镜测微尺
显微照相后根据放大倍数进行测算
13
细菌的大小以微米（µm）计。 多数球菌的大小（直径）为0.5～2.0 µm； 杆菌（长×宽）为（1～5）×（0.5～1.0）µm； 螺旋菌（宽度×弯曲长度）为（0.25～1.7）×（2～ 60）µm；
49
由于芽孢具有上述本领，可以对不良环境：高温、干 燥、光线、化学药物有很强的抵抗力。例如： 细菌的营养细胞在70～80℃时10min就会死亡，可芽孢 在120～140℃时可生存几个小时。
特殊结构
鞭毛
螺旋丝
细胞壁结构 细胞膜功能 细胞壁功能
一般构造： 钩型鞘
基体
G﹣细菌鞭毛
螺旋丝
钩型鞘 L-环 外膜 外膜 P-环 肽聚糖 S-环
80%。
细胞质的主要成分为核糖体、内含颗粒、拟核、多 种酶类和中间代谢物、各种营养物等。
31
细胞质内含物 核糖体
核糖体是细胞质中的一种核糖、核蛋白的颗粒状物质 由核糖核酸RNA(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离 状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。它是蛋白质的 合成场所。
32
细胞质内含物 内含颗粒
④膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物 质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所；
⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基体的着生部位和鞭 毛旋转的供能部位 ⑥ 维持细胞内正常渗透压。
30
细胞质和内含物
细胞质
细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外 的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约
A
（3）脱色（95%乙醇10-20S）
A
5 第二章 原核生物基因表达调控
2.依赖于Rho因子的终止子
在体外实验中，发现尽管有该类终止子存在，但RNA聚合酶
只在终止子处暂停，转录并不终止。向该反应系统中加入ρ因子，
则可使转录在特定的位点终止。这种终止称为依赖ρ因子的转录
终止。
依赖于Rho因子的终止子不但柄部G•C含量较低，因而暂停
•
枯草杆菌在芽孢形成过程中采取更换σ因子的策略
2. 枯草杆菌噬菌体SP01的感染周期
一组基因的表达导致另一组基因随后表达，称为基因表达的
时序调控或级联调控，这是噬菌体感染周期中的普遍特征。 在枯草杆菌噬菌体SP01的感染周期中，其基因表达的时序调 控是由一系列的σ因子来实现的。 SP01的感染周期经历早中晚三个阶段： i. 刚刚感染时，早期基因被转录。
其一致序列为T80A95T45A60A50T96，又称为Pribnow框.
Pribnow盒是RNA聚合酶的牢固结合位点,又称结合位点,或称
为解链区。
该区域富含AT对,熔点较低, RNA聚合酶的结合使得这个AT丰
富区消耗较低的能量而解旋，此时RNA聚合酶与启动子的复合物便
由封闭复合物(closed-promoter complex) 转变为开放复合物(openpromoter complex) ，转录启动。 （2）－35区 在转录起始点上游－35bp处，有另一个保守序列，称 为－35序列。其一致序列为T82T84G78A65C54A45。该保守序列又称
• 转 录 起 始 主 要 由 DNA 分 子 上 的 启 动 子 （promoter)控制;终止由终止子控制. • DNA链上提供转录终止信号的序列称为终 止子（terminator）。是一个基因的末端或 是一个操纵子的末端的一段特定序列。
2.2-4【生物笔记】原核细胞与真核细胞
第二章细胞的结构和生命活动第2节细胞——生命活动的基本单位4. 原核细胞与真核细胞知识点1. 原核细胞与真核细胞科学家根据细胞内有无由核膜包被的细胞核，把细胞分为原核细胞和真核细胞两大类。
1.原核细胞与原核生物(1)原核细胞：没有由核膜包被的细胞核，即没有成形的细胞核,有拟核。
没有染色质，DNA 不与蛋白质结合，散乱地分布在拟核区。
细菌细胞都有细胞壁、细胞质膜和细胞质，细胞器只有核糖体。
(2)原核生物：由原核细胞组成的生物叫作原核生物。
【拓展】原生生物不等于原核生物原生生物多为简单的单细胞生物，也有部分是多细胞生物，细胞内具有细胞核和多种细胞器，为真核生物(如草履虫);而原核生物是没有成形细胞核的一类单细胞生物或多细胞群体，如念珠蓝细菌。
(3)常见的原核生物：主要是分布广泛的各种细菌。
如蓝细菌(旧称蓝藻，包括色球蓝细菌、颤蓝细菌、念珠蓝细菌)、放线菌、其他细菌(球菌、杆菌、螺旋菌、弧菌)、立克次氏体、支原体、衣原体。
【总结】原核生物常见考点①单细胞生物不一定都是原核生物，如单细胞动物(草履虫)、单细胞植物(绿藻)、单细胞真菌(酵母菌)。
②细菌、蓝细菌均是指一类生物，而不是一种生物。
③蓝细菌不含叶绿体，但含有藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用，是自养生物。
④蓝细菌不含线粒体，但含有与有氧呼吸相关的酶，能进行有氧呼吸。
⑤并非所有原核细胞都有细胞壁，如支原体是唯一不具有细胞壁的原核生物。
2.真核细胞与真核生物(1)真核细胞：含有由核膜包被的细胞核，即有成形的细胞核,有核膜核仁、染色质和众多复杂的细胞器。
(2)真核生物：由真核细胞组成的生物叫作真核生物。
真菌、动物、植物等均属于真核生物。
植物、动物、酵母菌(真菌)细胞结构模式图3.细胞的多样性(1)细胞包括真核细胞与原核细胞两大类。
(2)原核细胞的形态、结构、功能存在差异:蓝细菌细胞内含有藻蓝素和叶绿素，可进行光合作用，为自养生物,而大多数细菌则为异养生物，根据其形态的不同，又可分为球菌、杆菌螺旋菌等。
第2章 原核生物基因组与病毒基因
3. Col质粒(也称大肠杆菌素生长因子)：是可以产生大 肠杆菌素(colicin)的大肠秆杆菌质粒。大肠杆菌素能 阻止不含这种质粒的大肠杆菌生长。
三、质粒的一般性质
1、质粒的主要成分：
ΦX174噬菌体的基因结构
Ala Glu Gly Val Met 终止
- GCGˊG AAˊG GAˊG TGˊATGˊTAAˊTG TˊCT-
Arg Lys Glu 终止
起始 Ser
二、大肠杆菌基因组特征
〈一〉大肠杆菌基因组： 1、分子量：2.64 x109Da，4 639 221 bp。 2、染色体DNA总长度：1100-1400um。 3、基因组：约有3500个基因。
是指携带有效接触基因的质粒，只能使细菌接合， 本身不能被传递。
2. 可移动型质粒(mobilizable plasmid)：
可以被传递，但不能使细菌Байду номын сангаас合。
3.自传递型质粒(self transmissible plasmid)：
是兼具上述两种功能的质粒，如F质粒兼有接合和 可移动的双重性质。
二、质粒的类型 （3）
DNA或RNA；单链或双链；闭合环状或是线性分子。 3．基因组中有重叠基因现象。
使较小的基因组能携带较多的遗传信息。 4．基因组中具有操纵子结构。 5．病毒基因可连续（噬菌体）也可间断（真核细胞病毒）。 6. 重复序列少，不像真核生物基因组。 7．非编码区少，编码序列大于90％。 8．基因组是单倍体（逆转录病毒有两个拷贝）。 9．相关基因丛集 形成一个功能单位或转录单元。
二、DNA病毒：基因组的一般特点
第二章 基因组DNA和染色体
倍。
最简单的多细胞生物线虫其基因组有8×107bp，大 约是酵母的4倍，而进化到昆虫，基因组必须大于 8×108 bp，进化到哺乳动物更要具有大于2×109bp 的基因组。DNA的含量与有机体之间存在这样的关 系并不难理解，随着有机体变的复杂，他们需要更多 的核DNA。
a a a a a cut a a a a a
aa
a
denaturation
aa
a renaturation
a
aa a
a
DNA with unique sequence. Its complexity is high.
b c d e cut
f
Note that the size of the
g
genome by itself does not h
简单序列DNA又叫卫星DNA（satellite DNA），当用密度梯 度离心法分离基因组DNA时，含有简单序列DNA的片断就会 形成卫星带（satellite band)。例如，将人的基因组DNA截断 成50～100 Kb的片段，就会形成一个主带（浮力密度为1.701 gcm-3）和三个卫星带（1.687, 1.693以及1.697 gcm-3）
Main Components in Eukaryotic Genomes
1、快速复性组分
在复性动力学实验中，大约10－15％的哺乳动物DNA快速 复性组分，其Cot½ 值小于0.01。快速复性组分代表着简单序 列DNA。简单序列DNA是由重复序列（repetitive sequence）构成的，所谓重复DNA是指在DNA分子或整个 基因组中出现两次以上的一段DNA序列。构成简单序列DNA 的重复序列一般由一些完全相同或相似的短寡聚核苷酸序列 串连在一起形成的，长度可能有几百Kb，因此又称串连重复 DNA(tandem repeats)。一个基因组可能含有几种不同类 型的简单序列DNA，各含有一个不同的重复单位。
原核生物和真核生物的染色体结构
第二章原核生物和真核生物的染色体结构第一节：大肠杆菌的染色体与大多数细菌一样，大肠杆菌的染色体DNA呈环状，长度大约是1 mm。
大肠杆菌细胞长约2 μm，宽约0.5～1μm。
游离的大肠杆菌染色体DNA将形成无规则的螺旋，其体积大约是细菌细胞的1000倍。
细菌染色体DNA必须经过高度压缩才能适应细胞的体积。
细菌的染色体DNA聚集在一起，在细菌细胞内形成一个较为致密的区域(compact structure)，称为类核（nucleoid）。
细菌的染色体DNA形成50－100个环(loops)，每个环的长度是50～100 Kb。
环的两端以某种方式固定在蛋白质核心上(scaffold)，因此每一个环在拓扑学上是一个独立的结构域(domains )。
第二节：真核生物的染色体和染色质真核生物的基因组DNA被包装成具有一定形态结构的染色体。
每一个染色体具有一条巨大的线性DNA分子。
在真核生物的染色体中，DNA与被称为组蛋白的碱性结合蛋白相结合。
由DNA和组蛋白构成的复合体称为染色质（chromatin）。
一、组蛋白真核细胞中含有5种组蛋白（histones）－H1，H2A，H2B，H3和H4。
组蛋白的氨基酸组成十分特殊，富含带正电的氨基酸，赖氨酸（lysine）和精氨酸（arginine）。
各种组蛋白中有超过20％的氨基酸残基是赖氨酸和精氨酸。
H2A，H2B，H3和H4是相对较小的蛋白质，分子量一般为11～15 KDa，组蛋白H1的分子量约为20 KDa。
组蛋白带正电，它们能够与DNA分子上带负电的磷酸基团通过静电引力(electrostatic attraction)结合在一起。
这种静电引力显然是稳定染色质最主要的因素。
把不同来源的组蛋白混合在一起通常能够实现染色质的重建。
因为，除了H1，来自不同有机体的组蛋白都十分相似。
二、核小体把染色体分离出来，并使其逐渐解压缩，然后在电子显微镜下观察处于不同压缩状态的染色体，发现染色质的基本结构是一种11 nm粗的纤维，就像一根细线上串联着许多有一定间隔的小珠状结构。
第二章原核生物
磷壁酸类型：壁磷壁酸 膜磷壁酸 主要成分：甘油磷酸 核糖醇磷酸
磷壁酸的主要生理作用： 1.提高细胞膜上某些合成酶的活力 2.贮藏元素 3.赋予革兰氏阳性菌以特异的表面抗原 4.作为噬菌体特异性吸附受体 5.调节细胞内自溶素的活力 6.曾强某些致病菌对宿主细胞的粘连， 避免被白细胞吞噬，并有抗补体的作用
菌体呈紫色 含量高，占细胞壁干重的30 ～95%) 肽聚糖结构 多层,紧密 细胞壁厚度及层次 20-80nm,单层 磷壁酸 多数有,含量较高(<50) 脂多糖与类脂质 一般无 脂蛋白质 一般无 对溶菌酶 敏感 对青霉素和磺胺 敏感 与细胞膜的关系 不紧密
4、细胞壁缺损
几类细胞壁缺损或无细胞壁的细菌类型： ①原生质体(protoplast)：指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细 胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜包 裹着的细胞，常见于革兰氏阳性菌； ②球状体或原生质球(sphaeroplast)：指还残留部分细胞壁的原 生质体，常见于革兰氏阴性细菌； ③L型细菌：L型细菌应专指那些在实验室中通过自发突变而形 成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。1935年时，在英国李斯特 (Lister)预防医学研究所中发现一种由自发突变而形成的细胞壁 缺损的细菌——念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformis)， 它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培养基上形成“油 煎蛋”似的小菌落。由于Lister研究所的第一字母是“L”，故称 L型细菌。
革兰氏染色
1884年，丹麦医生C.Gram发明 步骤： (1)初染（结晶紫1min） (2)媒染剂（碘液1min） (3)脱色（95%乙醇30S） (4)复染（蕃红1 ~ 2min） 结果： 革兰氏阴性菌：红色 革兰氏阳性菌：紫色
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第二章原核微生物第一节细菌一、细菌的个体形态和大小（一）细菌的形态：有四种基本形态：球状杆状、螺旋状和丝状。
1、球菌：单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌2、杆菌：呈杆状或圆柱状，不同种长度与直径比例差异很大。
3、螺旋菌弧菌：只有一个弯曲，不足一圈，与略弯曲的杆菌很难区分，如霍乱弧菌螺旋菌：菌体回转如螺旋状。
两者的区分：弧菌往往为偏端单生鞭毛或丛生鞭毛，螺旋菌两端都有鞭毛。
4、丝状菌：分布在水中、潮湿土壤和活性污泥中。
主要特征是菌体丝状。
●特殊形状：双歧杆菌（分叉状）、柄杆菌属（水生菌，呈杆状或丝状，有一根特征性细柄，可附着于基质上）●异常形态畸形：由于理化因子的刺激，阻碍了细胞发育而引起的异常衰颓形：由于培养时间过长，细胞衰老，营养缺乏或因自身代谢产物积累过多等原因而造成。
（二）细菌的大小：细菌的大小以μm计，通常在0.2—8μm。
多数球菌的直径在0.5—2.0μm，二、细菌的细胞结构基本结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核。
特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、衣鞘、气泡等。
（一）细胞壁（cell wall）位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧略见弹性的结构，占细胞干重10-25%。
1、细胞壁的化学组成及结构革兰氏染色（Gram staining）：结晶紫染色+碘液媒染→乙醇脱色→沙黄或番红复染→菌体呈红色，阴性G-；深紫色，G+。
（1）革兰氏阳性菌细胞壁网状骨架：主要成分为肽聚糖（peptidoglycan），原核生物特有。
组成N-乙酰葡萄糖胺（NAG）-β-1，4葡萄糖苷键-N-乙酰胞壁酸（NAM）基质（matrix）：主要成分为磷壁（酸）质（垣酸），G+基质特有。
由多元醇和磷酸结合而成，连接在NAM上。
（2）革兰氏阴性菌细胞壁内壁层：紧贴细胞膜，2-3nm，肽聚糖组成的单分子或双分子层组成结构疏松+脂蛋白层（内层）O-侧链核心脂质（具抗原性和致病性）（脂多糖的主要毒性成分）2、细菌细胞壁的生理功能①保护细胞免受机械性或渗透压的破坏；②维持细胞外形；③多孔性，具有一定屏障作用，水和某些化学物可通过，大分子物质不能；④为鞭毛运动提供支点；⑤其化学组成使之具有一定抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性。
（二）原生质体（protoplasm）1、细胞质膜（protoplasmic membrane）又称原生质膜或质膜，外侧贴于细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软而有弹性的半透性薄膜。
（1）组成：蛋白质（60-70%）、脂类（30-40%）、多糖（2%）、微量核酸脂类：细菌细胞中的脂类几乎全部分布在细胞膜中，主要为甘油磷脂蛋白质：含量高于任何一种生物膜。
种类包括转运蛋白、电子转运蛋白、多种酶类。
根据分布可分：外周蛋白质：可溶性蛋白，分布在细胞膜内外侧，占20-30%固有蛋白质：插入或贯穿于磷脂双分子层，占70-80%（2）结构：目前看法并不一致，有几点是公认的a、磷脂双分子层构成膜的基本骨架；b、磷脂分子以多种形式不断运动使膜结构具流动性；c、膜蛋白质无规则的、以不同深度分布于膜的磷脂层中；d、膜上的蛋白质和磷脂其数量与种类可随细菌生理状态而变化（3）功能：a、维持渗透压的梯度和溶质的转移——渗透酶；b、参与细胞壁的合成——合成酶；c、参与能量的产生（中间体，相当于线粒体）——呼吸酶、A TP合成酶；c、与细菌运动有关；d、与细菌DNA 复制后分离有关（4）细胞内膜间体：细胞膜向内凹陷形成的。
不规则的管状、层状或束状物，细胞质中主要的典型的膜结构。
功能：a、可能是呼吸作用的电子传递系统的中心，相当于高等动物的线粒体，也称拟线粒体；b、与细胞分裂形成横隔有关载色体：也称色素体，光合细菌进行光合作用的部位，相当于叶绿体羧酶体：也称多角体，自养细菌特有，可能是固定二氧化碳的场所2、细胞质及其内含物细胞质是在细胞质膜以内，除核物质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体，也称原生质。
由蛋白质、核酸、多糖、脂类、无机盐和水组成。
细胞质内含物：（1）核糖体ribosome是分散在细胞质中的颗粒体结构，合成蛋白质的部位。
由RNA（60%）和蛋白质（40%）组成。
原核生物的核糖体（70S）以游离状态或多聚核糖体（生长旺盛的细胞）状态分布在细胞质中；真核生物的核糖体（80S）可以游离也可以结合在内质网上，其线粒体、叶绿体、细胞核中也有各自在结构上特殊的核糖体（70S）。
S：沉降常数，svdberg unit of sedimentation coefficient，斯维德泊格单位（10-13秒）50S——23SRNA+35种特殊核糖体蛋白质70S 30S——16SRNA+21种蛋白，16SRNA起转录作用（5SRNA）——大肠杆菌中，作用不明（2）内含颗粒inclusome granulea、异染粒（volutin）：可能是磷源和能源性贮藏物。
主要成分是多聚偏磷酸盐，还有RNA、蛋白质、脂类及Mg2+。
嗜碱性或嗜中性较强，用蓝色染料如甲苯胺蓝或甲烯蓝染色后不呈蓝色而呈紫红色，故称异染粒。
白喉杆菌和鼠疫杆菌具有特征性的异染粒，常排列在菌体两端，所以又叫极体，鉴定上有一定意义。
b、聚β-羟基丁酸（poly-β-hydroxybutyric acid）PHB：是D-3-羟基丁酸聚合物，外有一层单层蛋白质膜。
细菌特有，可作为碳源和能源。
易被脂溶性染料苏丹黑着色，光镜下可见。
c、硫粒（sulfur granule）；是硫素贮藏物质,某些硫细菌可积累，将H2S氧化而来。
缺乏营养时可被细菌重新利用，氧化S取得能量。
d、肝糖（glucogen）和淀粉粒：可用作碳源和能源，前者可被碘液染成红褐色，后者染成深蓝色。
e、气泡（gas vaculoe）：某些光合细菌和水生细菌含有，调节浮力。
圆柱形或纺锤形，由许多气泡囊组成，其膜不同于真正的细胞膜，只含蛋白不含磷脂。
f、多肽：有的芽孢杆菌如苏云金芽孢杆菌，细胞质内可形成一种菱形的多肽晶体，称为伴孢晶体，具有昆虫毒性3、拟核nucleoid细菌没有核膜和核仁，没有固定形态，结构也很简单，故称为原始核或拟核，这是原核生物和真核生物的主要区别之一。
它实际上是DNA性质的、与高等生物细胞核功能相似的核物质，所以又称染色质体或细菌染色体。
拟核由一条环状双链DNA分子高度折叠缠绕而成，呈球状、棒状、哑铃状。
质粒（plasmid）：存在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质，绝大多数由共价闭合双螺旋DNA 分子构成。
分子量小。
（三）荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘1．荚膜capsule有些细菌在一定营养条件下，可向细胞壁表面分泌一层松散透明、粘度极大、粘液状或胶质状的物质即为荚膜，根据厚度可分为大荚膜：厚约200nm，相对稳定的附于细胞壁外，与细胞结合力差，液体振荡培养可得微荚膜：厚度小于200nm，与细胞表面结合较紧，光镜下难以看见，易被胰蛋白酶消化（1）化学组成：含水率在90%-98%，固形物主要是多糖，有的也含有多肽、蛋白质、脂类以及脂多糖、脂蛋白等。
（2）功能：a、能增强某些病原菌的致病能力，使之抵御宿主吞噬细胞的吞噬；b、保护细胞免受干燥的影响；c、细胞外碳源和能源性贮藏物质；d、生物吸附作用，废水生物处理时可将废水中有机物、无机物及胶体吸附在菌体表面2．粘液层slime layer有些细菌不产生荚膜，其细胞表面仍分泌粘性多糖，疏松地附着在细胞壁表面，与外界没有明显边界，可向周围环境扩散，增加培养基粘度，这种类型的粘性物质层叫粘液层。
3．菌胶团zoogloea若干细菌按一定的排列方式互相粘集在一起，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。
4．衣鞘sheath：水生丝状菌多数有衣鞘。
由表面的粘液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳。
（四）芽孢spore某些细菌在其生长的一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的结构，对不良环境条件有较强的抗性，这种休眠体即为芽孢。
由于它位于细胞之内，为区别放线菌、霉菌等所形成分生孢子，也称内生孢子。
能否形成芽孢是细菌种的特征。
芽孢形成的位置、形状、大小因菌种而异，在分类鉴定上有一定意义。
芽孢的特点：1．芽孢含水率低，38-40%2．芽孢壁分三层：外层：芽孢外壳，蛋白质；中层：皮层，肽聚糖，含2，6-吡啶二羧酸（DPA）内层：孢子壁，肽聚糖，萌发后成为营养细胞的细胞壁3．芽孢中2，6-吡啶二羧酸含量高，占干重的5-15%，DPA是芽孢耐热的主要原因。
4．含有耐热性酶（五）鞭毛flagella由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物叫做鞭毛。
鞭毛的主要成分是蛋白质，有的还含有少量多糖或者类脂、DNA、RNA等。
鞭毛着生的位置和数目是种的特征，具有分类鉴定的意义，根据鞭毛的数目和位置可将具有鞭毛的细菌分为：极端生鞭毛菌（偏端单生）：在菌体的一端只生一根鞭毛，如霍乱弧菌、荧光假单胞菌两极端生鞭毛菌（两端单生）：菌体两端各具一根鞭毛，如鼠咬热螺旋体束极端生鞭毛菌（偏端丛生）：菌体一端生一束鞭毛，如铜绿假单胞菌两束极端生鞭毛菌（两端丛生）：菌体两端各具一束鞭毛，如红螺菌周身鞭毛菌：周身都有鞭毛，如大肠杆菌鞭毛是细菌的运动器官，不具鞭毛的细菌不能运动。
某些不具鞭毛的细菌可以滑动。
三、细菌的培养特征（1）固体培养基上的特征即菌落特征。
所谓菌落是指由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。
一定条件下形成的菌落特征具有一定的稳定性和专一性，是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。
菌落特征取决于组成菌落的细胞结构和生长行为，可以从表面特征、边缘特征、纵剖面三方面观察，还可以根据颜色、透明程度、柔软程度来观察。
菌苔：斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌群落。
（2）明胶培养基中的培养特征穿刺接种，某些细菌能产生明胶水解酶可溶解明胶，形成不同形态的溶菌区，可据此进行分类。
（3）半固体培养基的培养特征半固体培养基：含0.3-0.5%琼脂。
穿刺培养，根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛的有无。
在表面及穿刺线上部生长——好氧只沿穿刺线生长——无鞭毛，不运动沿穿刺线自下而上生长——兼性厌氧或兼性好氧扩散生长——有鞭毛，可运动只在下部生长——厌氧（4）液体培养基细菌在液体培养基中可以自由扩散生长，生长状态随细菌种属不同，可作为分类依据。
四、细菌的物理化学性质（一）细菌表面电荷和等电点细菌细胞壁含有由氨基酸组成的蛋白质，因此也有等电点，在pH2-5之间。
G+等电点在pH2-3，G-在4-5之间，pH3-4之间为革兰氏染色不稳定性菌。
细菌表面一般带负电荷，尤其G+带负电更多（磷壁酸中含有大量磷酸基）。
（二）细菌的染色原理及染色方法1、细菌的染色原理常用染料可分碱性染料和酸性染料两大类。