原核細(xì)胞(prokaryotic cell)是組成原核生物的細(xì)胞。這類細(xì)胞主要特征是沒有以核膜為界的細(xì)胞核, 也沒有核仁, 只有擬核。進(jìn)化地位較低。細(xì)胞器只有核糖體,有細(xì)胞膜,成分與真核細(xì)胞不同。細(xì)胞較小,沒有成型的細(xì)胞核,沒有染色體,DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合。
細(xì)胞種類
原核生物(prokaryote)是以原核細(xì)胞構(gòu)成的,均為單細(xì)胞生物,通常稱為細(xì)菌(bacterium)。
根據(jù)外表特征,可把原核生物粗分為“三菌三體"6種類型,即細(xì)菌(狹義的)、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體和衣原體。
細(xì)菌
是在自然界分布最.廣、個(gè)體數(shù)量最多的有機(jī)體,是大自然物質(zhì)循環(huán)的主要參與者。細(xì)菌主要由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體等部分組成,有的細(xì)菌還有莢膜、鞭毛、菌毛等特殊結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑大小在0.5-5微米之間。可根據(jù)形狀分成三類:球菌、桿菌和螺旋菌。
放線菌微米
放線菌是具有菌絲、以孢子進(jìn)行繁殖、革蘭氏染色陽性的一類原核微生物。因其具有分枝狀菌絲、菌落形態(tài)與霉菌相似,過去曾認(rèn)為放線菌是"介于細(xì)菌與真菌之間的微生物"。然而,用近代生物學(xué)技術(shù)所進(jìn)行的研究結(jié)果表明,放線菌實(shí)際上是屬于細(xì)菌范疇內(nèi)的原核微生物,只不過其細(xì)胞形態(tài)為分枝狀菌絲。從系統(tǒng)發(fā)育上看,放線菌(除高溫放線菌外)與全部G+細(xì)菌一起同屬于這一大分支中的高G+C/mol%群。
藍(lán)藻
藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌(cyanobacterium),能進(jìn)行與高等植物類似的光合作用(以水為電子供體,放出氧氣),與光合細(xì)菌的光合作用的機(jī)制不一樣,因此被認(rèn)為是最.簡單的植物。藍(lán)藻沒有葉綠體,但含有藻藍(lán)素(呈藍(lán)色,但含量少)和葉綠素(呈綠色并且含量多),是能夠進(jìn)行光合作用的自養(yǎng)生物。細(xì)菌中絕大多數(shù)種類是營腐生或者寄生生活的一種生物。藍(lán)藻和細(xì)菌中,都沒有成型的細(xì)胞核。藍(lán)藻細(xì)胞遺傳信息載體與其它原核細(xì)胞一樣,是一個(gè)環(huán)狀DNA分子,但遺傳信息量很大,可與高等植物相比。因?yàn)樗{(lán)藻細(xì)胞的體積比其它原核細(xì)胞大得多,直徑一般在10微米,甚至可達(dá)70微米(顫藻),所以肉眼不能看清藍(lán)藻細(xì)胞。藍(lán)藻屬單細(xì)胞生物,有些藍(lán)藻經(jīng)常以絲狀的細(xì)胞群體存在,如:屬藍(lán)藻門念珠藻類的發(fā)菜(nostoc commune var.flagtlliforme)就是藍(lán)藻的絲狀體;發(fā)菜生長在西北草地和荒漠,因?yàn)楹汀鞍l(fā)財(cái)"諧音,所以被人爭相食用,現(xiàn)已被我國列為保護(hù)生物;做綠肥的紅萍實(shí)際上是一種固氮藍(lán)藻與水生蕨類滿江紅的共生體。藍(lán)球藻,念珠藻,顫藻,發(fā)菜(細(xì)胞群體呈黑藍(lán)色)均屬于藍(lán)藻,所以藍(lán)藻并不都是呈現(xiàn)綠色的。
支原體
支原體(mycoplasma)的大小通常為0.2-0.3微米,是現(xiàn)認(rèn)為最小的細(xì)胞,可通過濾菌器。無細(xì)胞壁,不能維持固定的形態(tài)而呈現(xiàn)多形性。細(xì)胞膜中膽固醇含量較多,約占36%,這對保持細(xì)胞膜的完整性是必需的,凡能作用于膽固醇的物質(zhì)(如二性霉.素B、皂素等)均可引起支原體膜的破壞而使支原體死亡。
支原體基因組為一環(huán)狀雙鏈DNA,分子量小(僅有大腸桿菌的五分之一),合成與代謝很有限。肺炎支原體的一端有一種特殊的末端結(jié)構(gòu)(terminal structure),能使支原體粘附于呼吸道粘膜上皮細(xì)胞表面,與致病性有關(guān)。
衣原體和立克次氏體
衣原體(Chlamydia)很小,直徑200-500納米,能通過細(xì)菌濾膜。立克次氏體(Rickettsia)略大,大多不能通過濾菌膜。它們都有DNA和RNA,有革蘭氏陰性細(xì)菌特征的含肽聚糖的細(xì)胞壁,但酶系統(tǒng)不*,必須在寄主細(xì)胞內(nèi)生活,有攝能寄生物(energe parasite)之稱。
砂眼是衣原體引起的,由于能形成包含體,起初被認(rèn)為是大型病毒,1956年,中國著名微生物學(xué)家湯飛凡及其助手張曉樓等人首.次分離到沙眼的病原體
衣原體生活史特殊,具有感染力的個(gè)體稱為原體(elementory body),體積小,有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁。在宿主細(xì)胞內(nèi),原體逐漸伸長,形成無感染力的個(gè)體,稱作始體(initial body),是一種薄壁的球狀細(xì)胞,體積較大,通過二等分裂的方式在宿主細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)微菌落,隨后大量的子細(xì)胞有分化為具有感染能力的原體。立克次氏體也是專性細(xì)胞內(nèi)寄生的,主要寄生于節(jié)肢動(dòng)物,有的會(huì)通過蚤、虱、蜱、螨傳入人體、如斑疹傷寒、戰(zhàn)壕熱。
美國醫(yī)生H.T.Richetts 1909年首.次發(fā)現(xiàn)它是落基山斑疹傷寒的病原體,并于1910年?duì)奚诖瞬?,故后人稱這類病原體為立克次氏體。與衣原體的不同處在于其細(xì)胞較大,無濾過性,合成能力較強(qiáng),且不形成包涵體。
繁殖
細(xì)菌以一分為二的方式繁殖,某些細(xì)菌處于不利的環(huán)境,或耗盡營養(yǎng)時(shí),形成內(nèi)生孢子,又稱芽孢,是對不良環(huán)境有強(qiáng)抵抗力的休眠體,由于芽胞在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)形成,故常稱為內(nèi)生孢子。
芽孢的生命力非常頑強(qiáng),有些湖底沉積土中的芽孢桿菌經(jīng)500-1000年后仍有活力,肉毒梭菌的芽孢在pH7.0時(shí)能耐受100℃煮沸5-9.5小時(shí)。芽孢由內(nèi)及外有以下幾部分組成:
1.芽孢原生質(zhì)(spore protoplast):核心(core)含濃縮的原生質(zhì)。
2.內(nèi)膜(inner membrane):由原來繁殖型細(xì)菌的細(xì)胞膜形成,包圍芽孢原生質(zhì)。
3.芽孢壁(spore wall):由繁殖型細(xì)菌的肽聚糖組成,包圍內(nèi)膜。發(fā)芽后成為細(xì)菌的細(xì)胞壁。
4.皮質(zhì)(cortex):是芽孢包膜中最厚的一層,由肽聚糖組成,但結(jié)構(gòu)不同于細(xì)胞壁的肽聚糖,交聯(lián)少,多糖支架中為胞壁酐而不是胞壁酸,四肽側(cè)鏈由L-Ala組成。
5.外膜(outer membrane):也是由細(xì)菌細(xì)胞膜形成的。
6.外殼qiao(coat):芽孢外殼,質(zhì)地堅(jiān)韌致密,由類角蛋白(keratinlike protein)組成,含有大量二硫健,具有疏水性特征。
7.外壁(exosporium):芽孢外衣,是芽孢的最外層,由脂蛋白及碳水化合物(糖類)組成,結(jié)構(gòu)疏松。