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原核細胞
沒(méi)有核膜包被細胞核的細胞
細胞簡(jiǎn)介
原核細胞（prokaryotic cell）沒(méi)有核膜，遺傳物質(zhì)集中在一個(gè)沒(méi)有明確界限的低電子密度區。DNA為裸露的環(huán)狀分子，通常沒(méi)有結合蛋白，環(huán)的直徑約為2.5納米，周長(cháng)約幾十納米。沒(méi)有恒定的內膜系統，核糖體為70S型，原核細胞構成的生物稱(chēng)為原核生物（prokaryote），均為單細胞生物，通常稱(chēng)為細菌（bacterium）。
原核細胞（ procaryotic/prokaryotic cell ）指沒(méi)有核膜且不進(jìn)行有絲分裂、減數分裂、無(wú)絲分裂的細胞。這種細胞不發(fā)生原生質(zhì)流動(dòng)，觀(guān)察不到變形蟲(chóng)樣運動(dòng)。鞭毛（flagellum）呈單一的結構。光合作用、氧化磷酸化在細胞膜進(jìn)行，沒(méi)有葉綠體（chloroplast）、線(xiàn)粒體(mitochondrion）等細胞器(organelles）的分化，只有核糖體。由這種細胞構成的生物，稱(chēng)為原核生物，它包括所有的細菌和藍藻類(lèi)。即構成細菌和藍藻等低等生物體的細胞。它沒(méi)有真正的細胞核（nucleus），只有原核或擬核，所含的一個(gè)基因帶（或染色體），是環(huán)狀雙股單一順序的脫氧核糖核酸分子（circular DNA），沒(méi)有組蛋白（histone）與之結合無(wú)核仁（nucleolus），缺乏核膜（nuclear envelope）。外層原生質(zhì)中有70 S核糖體與中間體，缺乏高爾基體（Golgi apparatus）、內質(zhì)網(wǎng)（E.R.）、線(xiàn)粒體和中心體（centrosomes）等。轉錄和轉譯（transcription and translation）同時(shí)進(jìn)行，四周質(zhì)膜內含有呼吸酶。無(wú)有絲分裂（mitosis）和減數分裂（meiosis），脫氧核糖核酸（DNA）復制后，細胞隨即分裂為二。
組成結構
細胞壁
原核細胞的部分結構示意圖
肽聚糖中的多糖鏈在各物種中都一樣，而橫向短肽鏈卻有物種間的差異。革蘭氏陽(yáng)性菌細胞壁厚約2080納米，有15-50層肽聚糖片層，每層厚1納米，含20-40%的磷壁酸（teichoic acid），有的還含有少量蛋白質(zhì)。革蘭氏陰性菌細胞壁厚約10納米，僅2-3層肽聚糖，其他成分較為復雜，由外向內依次為脂多糖、細菌外膜和脂蛋白。此外，外膜與細胞之間還有間隙。
細菌細胞壁的功能包括：保持細胞外形；抑制機械和滲透損傷（革蘭氏陽(yáng)性菌的細胞壁能耐受20kg/c㎡的壓力）；介導細胞間相互作用（侵入宿主）；防止大分子入侵；協(xié)助細胞運動(dòng)和分裂。
脫壁的細胞稱(chēng)為細菌原生質(zhì)體（bacterial protoplast）或球狀體（spheroplast），因脫壁不完全，脫壁后的細菌原生質(zhì)體，生存和活動(dòng)能力大大降低。
細胞膜
是典型的單位膜結構，厚約8-10納米，外側緊貼細胞壁，某些革蘭氏陰性菌還具有細胞外膜。細胞膜有多方面的重要功能，它與細胞的物質(zhì)交換，細胞識別、分泌、排泄、免疫等都有密切的關(guān)系。通常不形成內膜系統，除核糖體外，沒(méi)有其它類(lèi)似真核細胞的細胞器，呼吸和光合作用的電子傳遞鏈位于細胞膜上。某些行光合作用的原核生物（藍細菌和紫細菌），質(zhì)膜內褶形成結合有色素的內膜，與捕光反應有關(guān)。某些革蘭氏陽(yáng)性細菌質(zhì)膜內褶形成小管狀結構，稱(chēng)為中膜體（mesosome）或間體，中膜體擴大了細胞膜的表面積，提高了代謝效率，有擬線(xiàn)粒體（Chondroid）之稱(chēng)，此外還可能與DNA的復制有關(guān)。
細胞質(zhì)與核質(zhì)體
細菌和其它原核生物一樣，沒(méi)有核膜，DNA集中在細胞質(zhì)中的低電子密度區，稱(chēng)核區或核質(zhì)體（nuclear body）。細菌一般具有1-4個(gè)核質(zhì)體，多的可達20余個(gè)。核質(zhì)體是環(huán)狀的雙鏈DNA分子，所含的遺傳信息量可編碼2000-3000種蛋白質(zhì)，空間構建十分精簡(jiǎn)，沒(méi)有內含子。由于沒(méi)有核膜，因此DNA的復制、RNA的轉錄與蛋白的質(zhì)合成可同時(shí)進(jìn)行，而不像真核細胞那樣在生化反應在時(shí)間和空間上是嚴格分隔開(kāi)來(lái)的。
每個(gè)細菌細胞約含5000-50000個(gè)核糖體，部分附著(zhù)在細胞膜內側，大部分游離于細胞質(zhì)中。細菌核糖體的沉降系數為70S，由大亞單位（50S）與小亞單位（30S）組成，大亞單位含有23SrRNA與30多種蛋白質(zhì)，小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質(zhì)。30S的小亞單位對四環(huán)素與鏈霉素很敏感，50S的大亞單位對紅霉素與氯霉素很敏感。
細菌核區DNA以外的，可進(jìn)行自主復制的遺傳因子，稱(chēng)為質(zhì)粒（plasmid）。質(zhì)粒是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA分子，所含遺傳信息量為2-200個(gè)基因，能進(jìn)行自我復制，有時(shí)能整合到核DNA中去。質(zhì)粒DNA在遺傳工程研究中很重要，常用作基因重組與基因轉移的載體。
胞質(zhì)顆粒是細胞質(zhì)中的顆粒，起暫時(shí)貯存營(yíng)養物質(zhì)的作用，包括多糖、脂類(lèi)、多磷酸鹽等。
擬核
擬核（nucleoid）存在于原核生物，是沒(méi)有由核膜包被的細胞核，也沒(méi)有染色體，只有一個(gè)位于形狀不規則且邊界不明顯區域的環(huán)形DNA分子。內含遺傳物質(zhì)。里面的核酸為雙股螺旋形式的環(huán)狀DNA，且同時(shí)具有多個(gè)相同的復制品。
其他結構
許多細菌的最外表還覆蓋著(zhù)一層多糖類(lèi)物質(zhì)，其中邊界明顯的稱(chēng)為莢膜，如肺炎球菌，邊界不明顯的稱(chēng)為粘液層（slime layer），如葡萄球菌。莢膜對細菌的生存具有重要意義，細菌不僅可利用莢膜抵御不良環(huán)境；保護自身不受白細胞吞噬；而且能有選擇地粘附到特定細胞的表面上，表現出對靶細胞的專(zhuān)一攻擊能力。例如，傷寒沙門(mén)桿菌能專(zhuān)一性地侵犯腸道淋巴組織。細菌莢膜的纖絲還能把細菌分泌的消化酶貯存起來(lái)，以備攻擊靶細胞之需。
鞭毛是某些細菌的運動(dòng)器官，由一種稱(chēng)為鞭毛蛋白（flagellin）的彈性蛋白構成，結構上不同于真核生物的鞭毛。細菌可以通過(guò)調整鞭毛旋轉的方向（順時(shí)針和逆時(shí)針）來(lái)改變運動(dòng)狀態(tài)。
基因結構
原核生物的基因結構多數以操縱子形式存在，即完成同類(lèi)功能的多個(gè)基因聚集在一起，處于同一個(gè)啟動(dòng)子的調控之下，下游同時(shí)具有一個(gè)終止子。兩個(gè)基因之間存在長(cháng)度不等的間隔序列，如與乳糖代謝有關(guān)酶的基因。在距轉錄起始點(diǎn)-35和-10（轉錄起始點(diǎn)上游的核苷酸序列為“-”，下游的核苷酸序列為“+”）附近的序列都有RNA聚合酶識別的信號。RNA聚合酶先與-35附近的序列（稱(chēng)為Pribnow框）結合，然后才與-10附近的序列（稱(chēng)為Sextama框）結合。RNA聚合酶一旦與-10附近序列結合，就立即從識別位點(diǎn)上脫離下來(lái)，DNA雙鏈解開(kāi)，轉錄開(kāi)始。除啟動(dòng)子外，往往還有一些調控轉錄的其他因子，如調節基因和操縱基因。
繁殖
細菌以一分為二的方式繁殖，某些細菌處于不利的環(huán)境，或耗盡營(yíng)養時(shí)，形成內生孢子，又稱(chēng)芽孢，是對不良環(huán)境有強抵抗力的休眠體，由于芽胞在細菌細胞內形成，故常稱(chēng)為內生孢子。
芽孢的生命力非常頑強，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．內膜（inner membrane）：由原來(lái)繁殖型細菌的細胞膜形成，包圍芽孢原生質(zhì)。
3．芽孢壁（spore wall）：由繁殖型細菌的肽聚糖組成，包圍內膜。發(fā)芽后成為細菌的細胞壁。
4．皮質(zhì)（cortex）：是芽孢包膜中最厚的一層，由肽聚糖組成，但結構不同于細胞壁的肽聚糖，交聯(lián)少，多糖支架中為胞壁酐而不是胞壁酸，四肽側鏈由L-Ala組成。
5．外膜（outer membrane）：也是由細菌細胞膜形成的。
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(lèi)）組成，結構疏松。
生物系統
傳統分類(lèi)法根據生物的營(yíng)養方式、運動(dòng)能力和細胞結構的特點(diǎn)，把生物劃分為動(dòng)物界和植物界。植物細胞的主要特征是具有硬的細胞壁和進(jìn)行光合作用的葉綠體。按傳統分類(lèi)系統，雖然大多數生物種容易歸類(lèi)，可是對某些生物來(lái)說(shuō)卻遇到了分類(lèi)上的困難，例如眼蟲(chóng)（Euglena）是一種單細胞生物，含有葉綠體，卻不具有細胞壁；細菌和真菌則有細胞壁而無(wú)葉綠體；支原體既無(wú)葉綠體也無(wú)細胞壁，古細菌既有原核生物的特征也具有真核生物的特征。這些生物按照傳統分類(lèi)法進(jìn)行分類(lèi)顯然就要遇到困難。
1977年C. Woese根據對16SrRNA核苷酸順序的同源性比較，提出將生命劃分為三界，即：真細菌（Eubacteria）、真核生物Eucaryotes、古細菌（Archaes）。1996年Bult領(lǐng)導的研究小組在Science上發(fā)表了詹氏甲烷球菌（Methanococcus jannaschii）的全基因組序列，進(jìn)一步證明它既不是典型的細菌也不是典型的真核生物，而是介于兩者之間的生命體，即生命的第三形式。
生物種類(lèi)
原核生物（prokaryote）是以原核細胞構成的，均為單細胞生物，通常稱(chēng)為細菌（bacterium）。
細菌
是在自然界分布最廣、個(gè)體數量最多的有機體，是大自然物質(zhì)循環(huán)的主要參與者。細菌主要由細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核質(zhì)體等部分組成，有的細菌還有莢膜、鞭毛、菌毛等特殊結構。絕大多數細菌的直徑大小在0.5-5微米之間?？筛鶕螤罘殖扇?lèi)：球菌、桿菌和螺旋菌。
放線(xiàn)菌微米
放線(xiàn)菌是具有菌絲、以孢子進(jìn)行繁殖、革蘭氏染色陽(yáng)性的一類(lèi)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(guò)去曾認為放線(xiàn)菌是"介于細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)行的研究結果表明，放線(xiàn)菌實(shí)際上是屬于細菌范疇內的原核微生物，只不過(guò)其細胞形態(tài)為分枝狀菌絲。從系統發(fā)育上看，放線(xiàn)菌（除高溫放線(xiàn)菌外）與全部G+細菌一起同屬于這一大分支中的高G+C/mol%群。
藍藻
藍藻
支原體
支原體
支原體基因組為一環(huán)狀雙鏈DNA，分子量?。▋H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構（terminal structure），能使支原體粘附于呼吸道粘膜上皮細胞表面，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(guò)細菌濾膜。立克次氏體（Rickettsia）略大，大多不能通過(guò)濾菌膜。它們都有DNA和RNA，有革蘭氏陰性細菌特征的含肽聚糖的細胞壁，但酶系統不完全，必須在寄主細胞內生活，有攝能寄生物（energe parasite）之稱(chēng)。
衣原體生活史特殊，具有感染力的個(gè)體稱(chēng)為原體（elementory body），體積小，有堅韌的細胞壁。在宿主細胞內，原體逐漸伸長(cháng)，形成無(wú)感染力的個(gè)體，稱(chēng)作始體（initial body），是一種薄壁的球狀細胞，體積較大，通過(guò)二等分裂的方式在宿主細胞內形成一個(gè)微菌落，隨后大量的子細胞有分化為具有感染能力的原體。立克次氏體也是專(zhuān)性細胞內寄生的，主要寄生于節肢動(dòng)物，有的會(huì )通過(guò)蚤、虱、蜱、螨傳入人體、如斑疹傷寒、戰壕熱。
立克次氏體
美國醫生H.T.Richetts 1909年首次發(fā)現它是落基山斑疹傷寒的病原體，并于1910年犧牲于此病，故后人稱(chēng)這類(lèi)病原體為立克次氏體。與衣原體的不同處在于其細胞較大，無(wú)濾過(guò)性，合成能力較強，且不形成包涵體。
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