原核生物（裸露DNA的原始单细胞生物）

概述

原核生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称做核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群，但由于古生菌又具有许多真核生物的特征，明显区别于细菌，因此不将古生菌列入其中，而将其拿出来单独描述。具体根据外表特征等方面可以把原核生物分为狭义的细菌、蓝细菌、放线菌、支原体、衣原体、螺旋体和立克次氏体七大类。

与真核生物的种类相比，已发现的原核生物种类虽不甚多，但其生态分布却极其广泛，生理性能也极其庞杂。有的种类能在饱和的盐溶液中生活；有的却能在蒸馏水中生存；有的能在0℃下繁殖；有的却以70℃为最适温度；有的是完全的无机化能营养菌，以二氧化碳为唯一碳源；有的却只能在活细胞内生

原核生物

结构

原核生物仍拥有细胞的基本构造并含有细胞质、细胞壁、细胞膜、以及鞭毛的细胞。细胞壁不包括所有的原核生物，原核生物有一个例外：原核生物中，除了支原体，其余的都有细胞壁；支原体是唯一不具有细胞壁的原核生物。

生物多样性

虽然它不完全、虽然它简单，但是能在这个竞争激烈的环境中长久地活下去都会拥有自己的专属技能——原核生物的多样性。比如细胞形态的多样性、运动的多样性、生长发育多样性、细胞结构多样性、细胞化学多样性、代谢功能多样性、遗传变异多样性等。所以它是有着极高利用价值的生物资源。这一资源不仅表现为与人类生存着动息息相关的几乎所有生物无穷的代谢功能性状，也同样表现为一个五彩缤纷的微生物世界。

特点

① 核质与细胞质之间无核膜因而无成形的细胞核（拟核或类核）；RNA转录和翻译同时进行。

② 遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸（DNA）丝，不构成染色体（有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNA）；

③ 以简单二分裂方式繁殖，无有丝分裂或减数分裂；

④ 没有性行为，有的种类有时有通过接合、转化或转导，将部分基因组从一个细胞传递到另一个细胞的准性行为（见细菌接合）；

⑤ 没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统，故细胞质不能流动，也没有形成伪足、吞噬作用等现象；

⑥ 鞭毛并非由微管构成，更无“9+2”的结构，仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成；

⑦ 细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基体、内质网、溶酶体、液泡和质体（植物）、中心粒(低等植物和动物)等细胞器；

原核生物

⑨ 在蛋白质合成过程中起重要作用的核糖体散在于细胞质内，核糖体的沉降系数为70S；

⑩ 大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等。总之原核生物的细胞结构要比真核生物的细胞结构简单得多。

呼吸方式

原核生物细胞能进行有氧呼吸。有的原核生物，如硝化细菌、根瘤菌，虽然没有线粒体，但却含有全套的与有氧呼吸有关的酶，这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上，因此，这些细胞是可以进行有氧呼吸的。利用细胞膜和细胞质的酶系进行有氧呼吸。第一个阶段发生的场所在细胞质内，产生的丙酮酸进入三羧酸循环，被彻底氧化生成CO2和水，同时释放大量能量。因其呼吸链组分在细胞膜上，所以主要在细胞膜上进行。有的原核生物如产甲烷杆菌等，没有与有氧呼吸有关的酶，因此，只能进行无氧呼吸。总之，大多数原核生物能进行有氧呼吸。

基因组成

原核生物基因分为编码区与非编码区。

所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，也就是说能够编码蛋白质。非编码区则相反，但是非编码区对遗传信息的表达是必不可少的，因为在非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列。

非编码区位于编码区的上游及下游。在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA，能识别调控序列中的结合位点，并与其结合。

细胞骨架

长期以来，人们认为细胞骨架仅为真核生物所特有的结构，但研究发现它也存在于细菌等原核生物中。

目前为止，人们已经在细菌中发现的FtsZ、MreB 和CreS 依次与真核细胞骨架蛋白中的微管蛋白、肌动蛋白丝及中间丝类似。FtsZ 能在细胞分裂位点装配形成Z 环结构，并通过该结构参与细胞分裂的调控；MreB能形成螺旋丝状结构，其主要功能有维持细胞形态、调控染色体分离等；CreS存在于新月柄杆菌中，它在细胞凹面的细胞膜下面形成弯曲丝状或螺旋丝状结构，该结构对维持新月柄杆菌细胞的形态具有重要作用。

常见原核生物

菌类包括细菌、放线菌和真菌；真菌又分酵母菌、霉菌和食用菌；细菌和放线菌属于原核生物，而酵母菌、霉菌（毛霉、曲霉、青霉）和食用菌（如银耳、黑木耳、灵芝、菇类）属于真核生物。

细菌有球菌、杆菌、螺形菌（包括螺菌和弧菌）三种基本形态，根据细胞分裂后细胞的组成情况，可分为单球菌、双球菌、链球菌和葡萄球菌等几类。故凡“菌”字前带有“杆”、“球”、“螺旋”和“弧”字的都属于细菌，如大肠杆菌、枯草杆菌、肺炎双球菌、霍乱弧菌。乳酸菌呈杆形，本来叫乳酸杆菌，通常省略“杆”字，所以乳酸菌属于细菌。除此之外，固氮菌（根瘤菌）也属于细菌。而硫细菌、铁细菌、硝化细菌等，是细菌。

常见的放线菌有小金色链霉菌、龟裂链霉菌、红霉素链霉菌和小单孢菌等。

简记“衣支细蓝线”即衣原体，支原体，细菌，蓝藻，放线菌

蓝藻（如色球藻、念珠藻、颤藻、螺旋藻）属于原核生物；红藻（如紫菜、石花菜）、褐藻（如海带）属于真核生物

病毒

病毒（动物病毒如艾滋病毒、植物病毒

原核生物

结构特征

原核生物

细胞膜又称原生质膜，为细胞结构中分隔细胞内、外不同介质和组成成份的界面。原生质膜普遍认为由磷脂质双层分子作为基本单位重复而成，其上镶嵌有各种类型的膜蛋白以及与膜蛋白结合的糖和糖脂。

细胞质是一种使细胞充满的凝胶状物质

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核糖体无膜结构，主要由蛋白质（40%）和RNA（60%）构成。核糖体按沉降系数分为两类，一类（70S）存在于线粒体、叶绿体以及细菌中，另一类（80S）存在于真核细胞的细胞质中。他们有的漂浮在细胞质中，有的结集在一起，主要在粗糙内质网内。

糖萼是对由细菌、上皮细胞，或其他细胞分泌的，覆盖在细胞表

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夹杂物(细胞质)是一种的化学物质，可能会或可能不会在一个细胞，这取决于细胞的类型。它包含储存的营养物质、分泌的产物、和色素颗粒。

70年代分子生物学的资料表明：产甲烷细菌、极端嗜盐细菌、极端耐酸耐热的硫化叶菌和嗜热菌质体等的16S rRNA核苷酸序列，既不同于一般细菌，也不同于真核生物。此外，这些生物的细胞膜结构、细胞壁结构、辅酶、代谢途径、tRNA和rRNA的翻译机制均与一般细菌不同。因而有人主张将上述的生物划归原核生物和真核生物之外的“第三生物界”或古细菌界。

疾病

微生物在自然界中分布极为广泛。土壤、空气、江河、海洋等都有数量不等、种类不一的微生物存在，其中以土壤中微生物最多。在人体、动植物的体表以及人体和动物体与外界相通的腔道如呼吸道、消化道等，均有多种微生物存在。正常情况下寄居于人体表面及与外界相通腔道如口腔、鼻咽腔、肠道以及泌尿生殖道中的微生物称之为“正常菌群”。

微生物在自然界中绝大多数对人类动植物是有益的、必需的。例如，土壤中的微生物能将动植物的有机蛋白质转化为无机含氮化合物、以供植物生长的需要，而植物又为人类和动物所食用。空气中的大量氮气，只有依靠固氮菌等作用才能被植物吸收。肠道中的大肠杆菌能合成维生素B、维生素K，供机体所利用并具有拮抗某些病原菌的作用，受到广泛应用的抗生素都是微生物的代谢产物，用于治疗各种急、慢性传染病，因此，微生物与人类的关系极为密切。

自然界中除了一部分对人类有益的微生物外，还有一部分能引起人类和动植物的病害，这些具有致病性的微生物称“病原微生物”。例如，能引起人类痢疾、伤寒、结核、病毒性肝炎，对动植物可引起鸡霍乱、鸭瘟、水稻白叶枯病等。

病原微生物可分为三类：第一类是非细胞型微生物：病毒属于这类微生物。其体积微小没有典型的细胞

原核生物

用革兰氏染色法可把所有细菌分为革兰氏阳性菌和阴性菌。这种方法是最常用的一种常规染色法。细菌经过结晶紫、碘液先后染色后，都被染成深紫色。这时再用95%酒精脱色，有些细菌可脱掉紫色，用复红再染后变为红色，称为革兰氏阴性菌（简写为G－ 菌）。有些细菌不被酒精脱色，仍然保留深紫色，称革兰氏阳性菌（简写为G+菌）。

区分这两类细菌对于鉴别细菌，分析细菌的致病作用和选择抗菌药物都有重要意义。将所有细菌初步分成G+和G－两大类后，一方面便于进一步鉴定细菌种类；另一方面由于G+菌和G－菌对抗生素敏感性不同，这样便于选择有效药物进行及时治疗。G+菌对青霉素、头孢菌素敏感，而G－ 菌对链霉素、庆大霉素、卡那霉素、氯霉素较敏感，可供治疗时用药的参考。化验室尚可通过分离培养细菌进行药物敏感试验，帮助正确选择有效药物，达到合理治疗不同传染病的目的。此外，在细菌的致病作用方面G+菌和G－菌也有不同，如G+菌一般以外毒素致病，G－菌则主要以内毒素致病。

食物中毒是吃了有毒食物而引起的中毒症状，包括细菌性食物中毒和非细菌性食物中毒（或称为毒物性食物中毒，如误食毒蕈，或误食农药，或误食含有剧毒化学药品的食品等）。

细菌性食物中毒（包括毒素性食物中毒和感染性食物中毒）除肉毒杆菌所产生的肉毒毒素外，其他细菌所引起的食物中毒临床表现均为急性胃肠炎症状，以腹痛、腹泻、呕吐等为主（少数伴发烧）。一般症状较轻，预后良好，1～2天可自愈，极少有引起死亡的报道。

在气温较高的夏秋季，由细菌污染引起的食物中毒是很常见的。有多种细菌可以引起食物中毒，其中最常见的是沙门氏菌。它广泛存在于各种动物，如猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅及鼠类的肠道和粪便里，蛋类也容易被这种菌污染。金黄色葡萄菌也是引起食物中毒常见病原菌之一，它常常存在于正常人的鼻腔、咽喉部和皮肤化脓病灶中。奶牛的乳房化脓疱里也存在大量葡萄球菌。在金黄色葡萄球菌引起的食物中毒中，以A型引起者最多，B和C型金黄葡萄球菌次之。

此外变形杆菌以及蜡样芽孢杆菌，各种海产品、盐腌渍品中有一种副溶血性弧菌、肉类食品中的产气荚膜杆菌，发酵的豆、面制品、罐头食品、腌肉中的肉毒杆菌都可以引起食物中毒。

平常我们见到的细菌性食物中毒，发病很急，大多在吃了不洁食物几小时后就可出现腹痛、腹泻、呕吐等症状，但恢复也较快，1～2天就可自愈。但是，有一种毒素性食物中毒（一般在食品加工过程中被肉毒杆菌的芽孢污染，在厌氧条件下细菌生长繁殖产生的一种剧烈外毒素，称肉毒毒素），如果人食入含有这种外毒素的食物，即可引起食物中毒。即使这种毒素仅1微克，也可使人致命，因此，它就是食物中毒中的最危险的“刺客”。

在国外，这种食物中毒主要是以腊肠、家制罐头、肉制品为主，但在我国此类食品引起肉毒中毒很少见，大多是由发酵的豆制品和面制品所致。如臭豆腐、豆鼓（占80%）、甜面酱（占10%）等。我国十几个地方均有发现，以新疆、西藏、青海、宁夏为多见。肉毒杆菌只有在没有氧气的环境下才能生长，当它存在于土壤和家畜的粪便这些对它不利的有氧环境中，就会在体内产生一个卵圆形小体，叫做芽孢。这样肉毒杆菌就能存活很长时间，几年甚至几十年，若制作加工时食品被肉毒杆菌芽孢污染，在厌氧条件下就可以在其中大量生长繁殖，产生毒性强烈的肉毒毒素。由于它是神经毒素，人摄入后导致特殊的神经中毒症状，眼部、咽部的肌肉麻痹造成复视、斜视、眼睁不开、进食困难、阻嚼无力，30%以上的病人脑神经可受损。

在自然情况下，大多数致病性细菌只对人类或动物引起感染。但也有少数动物源性病原菌使人类患病。这类由同一种病原菌引起的家畜（或野生动物）和人类共患的疾病，称为人畜共患病。例如，家畜的布鲁氏菌病主要是牛羊、猪等家畜的病原菌，患病后表现为流产、睾丸炎、副睾炎、子宫炎等；当人类与病畜接触或通过其污染的乳制品，病菌可通过皮肤、消化道、呼吸道、眼结膜等途径传染给人，出现菌血症，发热呈波浪型，称为波浪热。人畜共患病还可由鼠疫杆菌、炭疽杆菌引起。鼠疫杆菌是鼠类病原菌之一，亦可经染菌鼠蚤叮咬人类发生人类鼠疫。炭疽杆菌主要引起草食动物炭疽病，也可传给人类和肉食动物，引起人类炭疽病。