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原核细胞微生物探索微观世界中最古老生命形式揭秘它们的结构特点和生物学特性
课程概述原核细胞定义无核膜包围的原始细胞分类系统细菌界和古菌界两大类群课程结构
原核细胞的基本特征1简单细胞结构结构简单但功能完备2无细胞器缺乏线粒体、叶绿体等膜绑定细胞器3无核膜DNA直接悬浮在细胞质中
原核细胞与真核细胞的区别原核细胞直径0.5-5μm无膜绑定细胞器环状DNA70S核糖体真核细胞直径10-100μm有膜绑定细胞器线性DNA形成染色体80S核糖体
原核微生物的分类细菌界种类最为丰富的微生物群体古菌界生活在极端环境的原始微生物
细菌的形态球菌球形，可单个、成对或链状排列杆菌杆状，长度与粗细比例各异螺旋菌螺旋状，可弯曲或刚性结构
细菌的大小0.5-5μm平均直径大多数细菌的典型尺寸范围20nm最小细菌拟菌原体，能通过滤菌器750μm最大细菌纳米古菌，肉眼可见
细菌的基本结构细胞壁提供保护和形态支持细胞膜控制物质出入的选择性屏障细胞质含有酶和营养物质的流动性基质核区含有遗传物质但无核膜包围
细胞壁革兰氏阳性菌壁厚，主要成分为肽聚糖染色后呈紫色革兰氏阴性菌壁薄，外有脂多糖层染色后呈红色主要功能维持形态，抵抗渗透压抗生素作用靶点
细胞膜结构特点磷脂双分子层嵌入蛋白质主要功能选择性通透，能量转换独特之处无类固醇，含特殊脂质
细胞质胶体溶液含水70-80%的半流动状态核糖体70S结构，蛋白质合成场所包涵体贮存多糖、脂滴、气泡等酶系统代谢活动的生化机器
核区核区特点无核膜包围，无染色质结构基因组特点环状双链DNA，少量组蛋白核糖体结合转录与翻译同时进行
细菌的特殊结构
鞭毛结构特点细长丝状，由鞭毛蛋白构成运动功能旋转运动带动细菌游动3分布类型单极、两极、周生、丛生
菌毛结构细短管状蛋白结构，比鞭毛短主要功能黏附、细菌接合、感染力分布特点细胞表面均匀分布，数量多不同点不具运动能力，主要用于黏附
荚膜组成成分多糖、蛋白质或二者混合物保护功能抵抗吞噬细胞，抗干燥致病作用增强毒力，逃避免疫防御
细菌的繁殖方式二分裂DNA复制后细胞等分为两个子细胞芽殖细胞表面形成小芽，发育成子细胞分枝细胞延长分枝，形成菌丝体
细菌的生长曲线时间(小时)细菌数量(对数值)
影响细菌生长的因素温度最适温度，生长温度范围高温灭菌，低温保存pH值大多数在pH6-8生长最佳嗜酸菌，嗜碱菌氧气好氧，厌氧，兼性厌氧特殊气体需求营养碳源，氮源，生长因子最简培养基，复杂培养基
细菌的代谢类型自养菌利用CO?合成有机物异养菌利用现成有机物获能兼性菌可根据环境调整代谢方式
细菌的呼吸方式好氧菌必须有氧气存在例：醋酸菌，铜绿假单胞菌厌氧菌氧气存在时无法生长例：梭菌属，甲烷菌兼性厌氧菌有无氧气均可生长例：大肠杆菌，酵母菌微需氧菌需低浓度氧气例：空肠弯曲菌
细菌的遗传1染色体环状双链DNA，含基本生存基因2质粒额外遗传元件，携带非必需基因3转座子可移动DNA片段，促进基因变异
细菌的基因转移转化吸收环境中裸露DNA接合通过性菌毛传递DNA转导噬菌体介导的DNA传递
细菌的变异自发突变DNA复制错误导致基因改变诱导突变物理化学因素导致DNA损伤基因重组来自不同来源的DNA片段组合表观遗传不改变DNA序列的基因表达调控4
古菌的特点与细菌的区别细胞壁无肽聚糖含特殊类脂分子特殊tRNA和rRNA与真核生物相似性转录翻译机制DNA复制方式某些蛋白质结构生存环境极端温度、pH、盐度海洋、湖泊、土壤人体和动物消化道
古菌的分类泉古菌门嗜热、嗜酸、还原硫广古菌门产甲烷、嗜盐古菌纳古菌门较新发现，环境样本分离
极端环境中的古菌嗜热古菌最适生长温度80-105°C嗜盐古菌能在饱和盐溶液中生长嗜酸古菌pH值0-2的极酸环境生存
古菌的特殊代谢产甲烷古菌利用CO?和氢气产生甲烷硫还原古菌用硫作为电子受体氨氧化古菌参与海洋氮循环
原核微生物的生态作用物质循环分解者，养分释放能量流动光合作用，化能合成环境净化降解污染物，水处理物种互作共生关系，寄生关系
原核微生物在氮循环中的作用固氮作用将大气氮转化为铵离子硝化作用铵转化为亚硝酸盐和硝酸盐反硝化作用硝酸盐还原为氮气
原核微生物在碳循环中的作用有机物分解死亡生物质转化为CO?甲烷产生厌氧条件下有机物降解产甲烷碳固定光合和化能自养固定CO?
原核微生物在硫循环中的作用硫的矿化有机硫化合物分解为硫化氢硫的氧化硫化物氧化为硫酸盐硫的还原硫酸盐还原为硫化氢
原核微生物与人类的关系有益微生物乳酸菌，根瘤菌保护肠道，固氮有害微生物炭疽杆菌，肺炎链球菌致病，食物腐败中性微生物土壤常见菌，水体菌环境平衡，物质循环
人体微生物组定义人体各部位微生物群落总和组成细菌、古菌、真菌等多种微生物保护功能阻止病原体定植，增强免疫代谢功能合成维生素，消化纤维素
原核微生物与疾病感染性疾病病原菌入侵引起炎症反应机会
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