2.2.3 真细菌界

1.细菌

⑴细菌的形态

细菌的形态大致上可分为球状、杆状和螺旋状（弧菌及螺菌）三种。一般球状细菌的直径约0.5μm，杆状长约0.5-5μm。

⑵细菌的结构

细菌共有的结构称一般结构，如细胞壁、细胞膜、细胞质、核区等；非共有的结构称为特殊结构，如鞭毛、菌毛、荚膜、芽孢等。

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图2-2-3-1 细菌结构图

a、细菌的细胞壁

主要成分是含N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramic acid）的肽聚糖（peptidoglycan），成网状结构。G+（革兰氏阳性）细胞壁结构以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aurcus）为代表，其肽聚糖层厚约20~80nm，约40层左右。G-（革兰氏阴性）细菌细胞壁的结构以大肠杆菌为代表，它的肽聚糖含量占细胞壁的10%，一般由1~2层构成，在细胞壁上的厚度仅有2~3nm。古细菌的细胞壁不含肽聚糖。G+和G-细菌细胞壁成分的另一差别是磷壁酸（teichoicacid），它为G+细菌细胞壁所特有，而G-细菌细胞壁特有的成分却是指多糖。细胞壁的主要功能有：固定细胞外形；协助鞭毛运动；保护细胞免受外力的损伤，G+细菌细胞壁可抵御1515.9~2533.1kPa（15~25个大气压），G-细菌为506.6~1013.3kPa（5~10个大气压）；阻拦有害物质进入细胞。细菌细胞壁可阻拦相对分子质量超过800的抗生素透入。

b、细菌细胞的特殊结构

荚膜 在某些细菌细胞壁外存在着一层厚度不定的胶状物质成为荚膜（capsule）。荚膜的主要成分为多糖，包括纯多糖（葡萄糖、纤维素）、杂多糖、肽多糖、多肽和蛋白质。其具体组分因细菌种类而有差异。荚膜的主要功能是保护细菌免受严重缺水的损害；对某些致病细菌而言，可保护自身免受寄主白细胞吞噬；充当贮存营养物，以备营养缺乏时利用；通过荚膜或有关构造可以使菌体附着于适当的物体表面。

鞭毛（flegellum）它是细胞质膜的衍生物，其数目从一根到菌体周身均有；鞭毛具有运动功能。G+和G-菌鞭毛结构不同，主要表现在鞭毛基体（basal body）结构上，如大肠杆菌（G-菌）的鞭毛基体是由四个盘状物构成，分别为L环、P环、S环和M环；而G+菌却只有S环和M环。菌毛（pillus） G-菌多有菌毛，G+菌中仅少数有之。菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两种。普通菌毛长约0.3~1.0μm，细菌通过菌毛可牢固地粘附在寄主器官细胞的受体上，如淋病奈氏球菌（Neisseria gonorrhoeae）是淋病的病原菌。性菌毛即F菌毛，F+菌可与F-菌结合，通过性菌毛F+菌携带的性因子（质粒）复制的副本可以进入F-菌中。芽孢 某些细菌在其生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性休眠体称为芽孢（endospore，内孢子）。芽孢具有极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压的能力。肉毒梭菌的孢子在100℃沸水中，经过5.0~9.5h才被杀死；到121℃时，平均要经过10min才能被杀死。少数芽孢杆菌，如苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringensis）在形成芽孢过程中同时形成伴孢晶体。伴孢晶体属碱溶性蛋白晶体，为δ内毒素，该毒素对200多种昆虫有毒杀作用。

(3)细菌的繁殖

细菌一般以无性二分裂方式进行繁殖。在适宜的条件下，大部分细菌繁殖迅速，如大肠杆菌在最合适的条件下，每分裂1次，只约需12.5~20min。

2.蓝细菌（蓝藻）

(1)蓝细菌特点

a、蓝细菌与细菌相似之处 蓝细菌曾称蓝藻。蓝细菌没有核膜，核物质只是一个环状双链DNA分子。蓝细菌的细胞结构与G-细菌十分相似。细胞壁分为内外两层，外层为脂多糖，内层为肽聚糖。在细胞内含有与细菌相同的70S核糖体。能进行光合作用，但光合色素为叶绿素a，与光合细菌的光合色素不同。蓝细菌体内没有叶绿体。蓝细菌与细菌一样没有任何细胞器。

b、蓝细菌与真核藻类相似而与细菌不同的特征 蓝细菌的细胞壁也含有纤维素，细胞内进行光合作用的部位称类囊体，类囊体膜上含有叶绿素α、β-胡萝卜素以及与光合电子传递链有关的组分。藻胆蛋白为类囊体所特有，其功能是吸收光能，并把它转移到光系统Ⅱ中，而叶绿素a则在光系统Ⅰ中发挥作用。

⑵蓝细菌的形态结构

a、蓝细菌的基本类型 有单细胞体、群体类型。群体由一条或多条单细胞排列成串的或丝状体构成，其中有的为单条不分枝，有的具假分枝，有的具多分枝，还有的许多菌丝共同包埋在胶质包被中，形成胶群体。

b、蓝细菌的细胞特化形式 蓝细胞是较典型的原核细胞。蓝细菌还有几种特化的细胞，较重要的有异形（ heterocyst）、厚壁孢子（akinete）。在丝状体中大约每隔10个细胞有一个异形胞。其特征是壁厚、色浅，适应于在有氧条件下进行固氮，它不含藻胆蛋白，只存在光合系统Ⅰ，不能产生氧气，但能产生ATP，异形胞与邻近的营养细胞间有厚壁孔道相连，这些孔道有利于“光合细胞”和“固氮细胞”间物质交流。厚壁孢子是一种长在蓝细菌细胞链中间或末端的特化细胞，壁厚、色深，具有抵御不良环境的作用。