第十三章-原核生物.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,Plant Biology 2011,第十三章 原核生物,第十三章 原核(yun h)生物,1,第一页，共28页。,哪些生物是原核生物？原核生物有何特点？原核生物与生命(shngmng)起源有何关联？与其他生物有何联系核生物在自然界中有和作用？原核生物与人类有何关系？,2,第二页，共28页。,原核生物类群,蓝藻（Cyanophy）,原绿藻(l zo)（Prochlorophy）,细菌（Bacteria）,古细菌（Archaeobacteria）,放线菌（Actinomycete,立克次氏体（Rickettsia）,螺旋体（Brachyspira）,衣原体（Chlamydia）,支原体（Mycoplasma）,3,第三页，共28页。,原核(yun h)生物的基本特征,细胞中有核质，没有(mi yu)核膜、核仁,DNA为环状，而非似真核生物为线状；不与组蛋白结合,没有(mi yu)膜围细胞器,没有(mi yu)发现有性生殖,核糖体沉降系数为70S,4,第四页，共28页。,第一节 蓝藻(ln zo)门 Cyanophyta,蓝藻细胞结构模式图,（,cell wall,）,（gas vesicle）,（thylakoid）,（karyoplasm）,(reserve substance),(cell membrane),（mucilaginous sheath）,5,第五页，共28页。,一、概论,原核生物,植物体有单细胞、非丝状群体或丝状（群）体（filament）。,细胞壁：主要由肽聚糖（peptidoglycan）组成的，与革兰氏阴性细菌相似；有些壁外有胶质鞘（gelationous sheath），主要果胶酸(pectic acid)和粘多糖(mucopolysaccharide)。,原生质体可分为周质（periplasm）和中央质（centroplasm）。周质中没有膜围细胞器，但有类囊体。中央质含有遗传物质，但无核膜、核仁，具有细胞核功能(gngnng)。,光合色素为叶绿素a、类胡萝卜素、藻胆素。光合产物为蓝藻淀粉、蓝藻颗粒体。,有营养繁殖和无性生殖，目前尚未发现有性生殖。,6,第六页，共28页。,营养繁殖：最常见，单细胞的直接分裂繁殖；非丝状群体的先分裂形成小群体，小群体长大形成新个体；丝状体藻殖段(hormogonium）,藻殖段是由于丝状体中某些细胞的死亡，或形成异形胞（heterocyst），或在两个营养细胞间形成胶化膨大的、双凹形的隔离盘（separation discs）（图13-3 B），或动物取食以及机械作用等将丝状体分成(fn chn)许多小段，每一小段称为一个藻殖段。,无性生殖：厚壁孢子（akinete），内生孢子，外生孢子和异形胞（heterocyst）,（,endospore,）,（,exospore,）,皮果藻（,Dermocarpella,sp.,）,B.,管孢藻（,Chamaesiphon,sp.,）,7,第七页，共28页。,极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达以上，最适pH值810。,第三节 细菌(xjn)门（Bacteriophyta）,支原体（Mycoplasma）,支原体（Mycoplasma）,第二十五页，共28页。,现有1纲、1目、1科、3属、3种。,4目为色球藻目（Chroococcales）、颤藻目（Oscillatorales）、念珠藻目（Nostocales）和真枝藻目（Stigonematales）。,第二十一页，共28页。,颤藻属：单列细胞(xbo)丝状体无胶质鞘,细胞膜：支链烃和甘油分子以醚键相连,大气中虽然富含氮，但真核生物并不能直接利用空气中的氮，必须藉原核(yun h)生物中有些种类所行的固氮作用，使气态的氮转变为无机化合物如氨或胺离子以后，始能利用。,细胞膜：支链烃和甘油分子以醚键相连,主要(zhyo)特征,（flagellum）,课后思考(sko),二、蓝藻(ln zo)的多样性,蓝藻门仅1纲，即蓝藻纲（Cyanophyceae），4目，约150属，2000种。4目为色球藻目（Chroococcales）、颤藻目（Oscillatorales）、念珠藻目（Nostocales）和真枝藻目（Stigonematales）。,常见的属有色(yu s)球藻属（Chroococcus）、微囊藻属（Micracystis）、螺旋藻属（Spirulina）、颤藻属（Oscillatoria）、鱼腥藻属（Anabaena）和念珠藻属（Nostoc）等,8,第八页，共28页。,代表(dibio)种类,颤藻（,Oscillatoria,sp.,）,鱼腥(y xn)藻（Anabaena sp.）,色球藻（,Chroococcus,sp.,）,螺旋藻（,Spirulina,sp.,）,9,第九页，共28页。,颤藻属：单列细胞(xbo)丝状体无胶质鞘,念珠藻属：不分支丝状体，具公共(gnggng)胶质鞘。如地木耳、发菜,螺旋藻属,10,第十页，共28页。,蓝藻的生态(shngti)分布及其价值,分布(fnb)广；绝大多数蓝藻都生活于淡水中，陆生的、海生的种类较少。,生活习性多样化：漂浮于水体、附着或固着在水生动植物体表或水底物体表面、岩石、树干、土表、土壤中，或其他植物体内，或与菌类共生形成地衣。,光合作用和固氮作用,食用价值,危害水华、赤潮,11,第十一页，共28页。,水华(shu hu)（water bloom）,赤潮(ch cho)（red tides）,12,第十二页，共28页。,蓝藻的原始性,原核生物,无叶绿体和其他(qt)具膜围的细胞器,仅含叶绿素a而无叶绿素 b,核糖体为70s,无有性生殖,13,第十三页，共28页。,第二节 原绿藻(l zo)（Prochlorophyta）,原绿藻是20世纪70年代由 藻类学者Lewin在海鞘类动物的泄殖腔中首先发现的。,原核，具有叶绿素a、b，但不含藻胆素。,1981年3月，我国藻类学家曾呈奎在西沙群岛也发现了生于苔藓(ti xin)虫上的原绿藻。,现有1纲、1目、1科、3属、3种。原绿藻属和原绿球藻属（Prochlorococcus）为球形，海生。原绿丝藻属（Prochlorothrix）为淡水生不分枝丝状体。,14,第十四页，共28页。,原绿藻(l zo)结构模式图,（,cell wall,）,（thylakoid）,（karyoplasm）,（polygonal body）,15,第十五页，共28页。,曾呈奎院士，世界著名海洋生物学家,我国海洋科学(kxu)的主要开拓者之一，也是我国海藻学研究的奠基人之一和我国海藻化学工业的开拓者之一，为我国海洋科学(kxu)研究的蓬勃发展做出了不可磨灭的贡献。他对渤海、黄海、东海和南海的底栖海藻调查和分类区系研究，发现了上百个新种，2个新属，1个新科和1门藻类(原绿藻门)的新纪录。取得了一系列海带人工栽培方面的原创性研究成果使冷温带的海带在暖温带和亚热带海域的人工栽培养殖成为现实，完成了紫菜生活史的研究，证明了紫菜孢子的来源，解决了紫菜栽培中的关键问题,16,第十六页，共28页。,主要(zhyo)特征,细胞壁结构与蓝藻相似，电镜下，细胞中央区为低电子密度区，周围是细胞质，电子密度较高。,类囊体排列于细胞周边，光合作用(gungh-zuyng)色素与绿藻和高等植物相似，为叶绿素a、b，其上无藻胆素。,细胞中无气囊，核糖体为70s，核质分布在类囊体之间，具典型原核生物的特征。,储藏物质类似淀粉。,分子系统学分析证明它与蓝藻的关系更为密切。,17,第十七页，共28页。,第三节 细菌(xjn)门（Bacteriophyta）,蓝藻（Cyanophy）,环状DNA分子，类组蛋白结合，存在质粒,中央质含有遗传物质，但无核膜、核仁，具有细胞核功能(gngnng)。,支原体（Mycoplasma）,支原体（Mycoplasma）,丝状体藻殖段(hormogonium）,原绿藻属和原绿球藻属（Prochlorococcus）为球形，海生。,他对渤海、黄海、东海和南海的底栖海藻调查和分类区系研究，发现了上百个新种，2个新属，1个新科和1门藻类(原绿藻门)的新纪录。,光合产物为蓝藻淀粉、蓝藻颗粒体。,从生态学的观点而言，原核(yun h)类则担任分解者的角色，可以分解动植物的遗骸而释出能供植物利用的元素。,原核，具有叶绿素a、b，但不含藻胆素。,古细菌（Archaeobacteria）,立克次氏体（Rickettsia）,分子系统学分析证明它与蓝藻的关系更为密切。,蓝藻、细菌是最原始、最古老的生物，为什么至今地球上还广泛存在呢？,腐生细菌完成自然界的物质循环；,原绿藻(l zo)发现的意义？,18,第十八页，共28页。,第三节 细菌(xjn)门（Bacteriophyta）,（,flagellum,）,（,capsule,）,（,cell wall,）,(cell membrane),(cytoplasm),(karyoplasm),细菌(xjn)模式图,19,第十九页，共28页。,一般特征,微小的（微米）单细胞植物，具细胞壁，为原核生物，,一般通过细胞分裂繁殖，无有性生殖。,分布广泛（水、陆、空）,其细胞结构(jigu)及繁殖方式均类似蓝藻。,20,第二十页，共28页。,分类,根据细菌(xjn)的细胞形态分为三类:球菌，杆菌，螺旋菌。,已知2000余种,21,第二十一页，共28页。,有利：A.腐生细菌完成自然界的物质循环；,B.农业：根瘤菌，磷细菌，硅酸盐细菌；,C.工业：发酵，造纸(zo zh)，制革等；,D.医药卫生：抗生素药如链霉素，,四环素，土霉素及氯霉素等都是,从放线菌类中提取出来的。,有害：某些人、畜病原菌（如痢疾、伤寒、鼠疫、霍乱等）及植物病原菌（如茄科植物青枯病等）都是细菌。,二、细菌的多样性、生态(shngti)作用及其价值,22,第二十二页，共28页。,1977年 科学家C.R.Woses发现，并提出三域学说(xu shu)（three domains theory），即细菌域、古菌域和真核生物域。,古细菌是生活在极端的环境（高温、缺氧、或高压等）的生物。,原核生物，但与其他原核生物有些不同的特征,第四节 古细菌,(Archaea),23,第二十三页，共28页。,极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90以上的高温环境。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100，80以下即失活，德国的斯梯特（K.Stetter）研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110以上高温中，最适生长温度为98，降至84即停止生长；的J.A.Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。,极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。,极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物(chnw)排出体外。,极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达以上，最适pH值810。,产甲烷菌（metnanogens）：是严格厌氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。,24,第二十四页，共28页。,在演化上，原核(yun h)界的生物是最古老的；在现今，原核(yun h)生物是数目最多的一类。他们能够自古代繁衍迄今，其成功的要素，从生物学的观点而言，则无疑是因为他们的细胞分裂速度快，以及代谢的多歧性。原核(yun h)类能生存于许多为其它生物所不能忍受的环境中，例如南极的冰块，海洋深处，乃至几近沸点的温泉中，有些种类能生存于缺乏游离氧的环境中，而以无氧呼吸的方式获得能量。,从生态学的观点而言，原核(yun h)类则担任分解者的角色，可以分解动植物的遗骸而释出能供植物利用的元素。原核(yun h)类在固氮作用方面，也扮演看重要的角色。大气中虽然富含氮，但真核生物并不能直接利用空气中的氮，必须藉原核(yun h)生物中有些种类所行的固氮作用，使气态的氮转变为无机化合物如氨或胺离子以后，始能利用。,25,第二十五页，共28页。,生命三域在rRNA、细胞和基因组结构方面(fngmin)的比较,rRNA,细胞结构,基因组结构,古细菌,16s-23s-5s,细胞壁：蛋白质或假肽聚糖,环状,DNA,分子，类组蛋白结合，存在质粒,细胞膜：支链烃和甘油分子以醚键相连,有关基因组成操纵子,有些基因有,intron,结构,细菌域,16s-23s-5s,细胞壁：肽聚糖,环状,DNA,分子，类组蛋白结合，存在质粒,细胞膜：直链脂肪酸和甘油分子以醚键相连,有关基因组成操纵子,个别基因有,intron,结构,真核生物域,18s-28s-5.8s),细胞壁：多糖或几丁质或无,线状,DNA,分子，与组蛋白结合,细胞膜：直链脂肪酸和甘油分子以醚键相连,有关基因组成操纵子,基因有,intron,结构,26,第二十六页，共28页。,细菌、古细菌和真核生物的主要(zhyo)异同点,特征,细菌,古细菌,真核,膜围细胞器,无,无,有,细胞核,无,无,有,DNA,环状,环状,线状,内含子,少数有,多数有,有,操纵子,有,有,无,rRNA,转录单位,16s-23s-5s,16s-23s-5s,18s-28s-5s,细胞壁中肽聚糖,有,无,无,组蛋白,无,有,有,烃链及其与甘油间的键型,脂肪酸，酯键,类异戊二烯，醚键,脂肪酸，酯键,27,第二十七页，共28页。,课后思考(sko),什么是内共生学说？该理论(lln)对生物进化有何意义？,蓝藻、细菌是最原始、最古老的生物，为什么至今地球上还广泛存在呢？,你如何看待原绿藻的发现及其在生物进化过程中的意义？,为什么古细菌都见于极端环境中？古细菌的发现对生物进化研究有何意义？,在流动和不流动水域中，分别取水样镜检。看一看两种生境条件下，蓝藻的种类、数量、分布情况，并探讨在水产养殖业中，如何避免“水华”的出现。,28,第二十八页，共28页。,