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细菌是生物的主要类群之一,属于细菌范畴。细菌是所有生物中数量最多的,估计总数约为5×10到30次方。细菌非常小,已知最小的细菌只有0.2微米长,所以大多数只能在显微镜下看到。
细菌一般为单细胞,细胞结构简单,缺乏细胞核、细胞骨架和膜状细胞器,如线粒体、叶绿体等。基于这些特征,细菌属于原核生物。原核生物还有一类叫古细菌,根据进化关系是另一类。为了区别,这种生物也被称为真细菌。
细菌广泛分布于土壤和水中,或者与其他生物共存。人体内有相当多的细菌。据估计,人体和表皮的细菌细胞总数约为人体细胞总数的十倍。此外,有些物种分布在极端环境中,如温泉,甚至放射性废物。它们被归类为极端微生物,其中最著名的物种之一是海洋热托加(Thermotoga maritima),这是科学家在意大利的一座海底火山中发现的。然而,细菌的种类如此之多,以至于只有一小部分被科学家研究和命名。细菌领域下的所有门只有大约一半包含可以在实验室培养的物种。
细菌的营养方式有自养和异养,其中异养腐生菌是生态系统中重要的分解者,使碳循环得以顺利进行。有些细菌可以固定氮,使氮转化为生物能的形式。
细菌是单细胞生物,生物学家将其归类为“裂殖菌”。细菌细胞的细胞壁与普通植物细胞非常相似,但没有叶绿素。因此,细菌经常与其他叶绿素缺乏的植物聚在一起,被视为“真菌”。细菌不同于其他植物细胞,因为它们很小。事实上,细菌也包括现存的最小的细胞。此外,细菌没有明显的细胞核,但核物质分散在整个细胞中。因此,细菌有时会与被称为“蓝绿藻”的简单植物细胞聚集在一起。蓝绿藻也有分散的核物质,但也有叶绿素。
人们把细菌和其他较大的单细胞生物放在一起,形成一种既不属于植物界也不属于动物界的生物,形成了生命的第三世界——“原生物圈”,这种现象越来越普遍。有些细菌是“致病”细菌,意思是致病菌。然而,大多数类型的细菌不是致病性的,但通常确实非常有用。例如,土壤的肥力在很大程度上取决于土壤中细菌的活性。
“微生物”,恰当地说,是指任何一种微观生命。“菌株”一词更常用,因为它指的是任何小生命,甚至是更大生命的一部分。比如种子中含有现实生活成分的部分就是胚芽,所以我们称之为“麦胚”。此外,卵细胞和精子(携带着生命的微小火花,最终将发展成为一个完整的有机体)被称为“生殖细胞”。然而,一般来说,微生物和菌株被用作细菌的同义词。而且特别适合致病菌。
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1.原生质
在人工条件下,用溶菌酶消除原有细胞壁或用青霉素抑制新细胞壁的合成,得到细胞膜包裹的球形渗透敏感细胞。
球状体
也称为原生质球,是一种通过处理革兰氏阴性菌获得的带有细胞壁残余部分(外壁层)的球体。与原生质体相比,它对外界环境有一定的抗性,能在普通培养基上生长。
支原体
无细胞壁的原核生物,在长期进化过程中形成,适应自然生活条件。
细胞膜含有原核生物没有的甾醇,所以即使没有细胞壁,细胞膜仍然具有很高的机械强度。
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2、PHB
聚β-羟基丁酸是一种存在于许多细菌细胞质中的脂质来源的储存物质,不溶于水,但溶于氯仿。可以用尼罗蓝或苏丹黑染色,具有储存能量、碳源、降低细胞内渗透压的作用。
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3.孢子
有些细菌在生长后期形成壁厚、含水量低、抗产量强的圆形或椭圆形休眠结构。
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4.殖民地
将单个细菌(或其他微生物)细胞或一小堆同质细胞接种在固体培养基的表面(有时是内层),几天之内,一个或几个细胞就可以分裂繁殖成数千个细胞,这些细胞聚集在一起形成肉眼可见的菌落,即菌落。
最近,在国际期刊《遗传学与表观遗传学》发表的一篇研究报告中,波士顿大学医学院的研究人员对原核生物(细菌)、简单真核生物(多细胞生物)和高度复杂原核生物(人类)的表观遗传机制的进化进行了对比分析。细菌在几十亿年前开始进化。早期,大自然开始在不改变DNA组织顺序的情况下,使细菌细胞的DNA发挥不同的功能,这是通过在DNA亚基上添加化学标记来实现的。吸附的原子团根据生物体而变化。简单的修饰对于细菌的生存非常重要,也可以帮助细菌抵抗感染,虽然随着原核生物的不断进化,这种表观遗传标记的吸附位点会转移到DNA的不同亚基上,病毒会利用这种标记过程不断变化。比如导致艾滋病的HIV,可以从折叠的DNA的蛋白质中去除特殊的“标记”,以避免免疫系统的攻击。
《自然》杂志最近发表了一种新发现的微生物,它可能能够弥合单细胞和复杂细胞生物之间的界限。这一发现可能为揭示复杂细胞生命进化的起源带来新的曙光。
尽管生命是多样性的,但所有的生物都可以分为两类:一类是原核生物,包括细菌和古细菌,体积小,单细胞,无细胞核;另一种是真核生物,体积较大,细胞复杂,有一定程度的细胞核和内部组织结构。真核细胞和原核细胞有很大的区别。但是,前者是如何从后者演变而来的呢?这个问题一直是个谜。
最近的研究表明,真核生物可能起源于古细菌,但迄今为止还没有发现一些中间形式的生命。
瑞典乌普萨拉大学的Thijs Ettema和他的同事在深海沉积物中发现了一种古细菌,可能是最接近原核生物中的真核生物——叫做洛基古细菌。这种生物具有以前仅在真核生物中发现的蛋白质基因的编码,例如构成细胞骨架的蛋白质。
研究人员说,拥有这些遗传特征可能为真核生物的祖先提供了一个“入门工具包”,可以支持细胞复杂性的增加,这是当今真核生物的特征。
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