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科普讲堂 | 让我们和各种微生物再次认识一下

时间: 2022-05-06 13:31:08 | 作者:百奥医药 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 99次

科普讲堂 | 让我们和各种微生物再次认识一下

微生物(microorganism, 简称microbe)是一些肉眼看不见的微小生物的总称。作为地球上最古老的生物,微生物无处不在。几乎所有生物体——植物或动物的生命,都与微生物有关。新冠病毒的爆发将大众带入了一个微观世界,其实自然界存在的微生物达数十万种,广泛分布在土壤、空气、水、人与动物的体表及其外界相通的腔道,如呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位。绝大多数微生物对人类和动植物的生存是有益的,有些甚至是必要的。只有少数能引起人类及动植物发生病害,称为病原微生物。

一、微生物的类型

按照微生物细胞结构和组成不同将其分成三种类型:

1、原核细胞型微生物:仅有原始核,无核膜、无核仁,染色体仅为单个裸露的DNA分子,无有丝分裂,缺乏完整的细胞器。如细菌、放线菌、螺旋体、支原体、衣原体、立克次体。

2、真核细胞型微生物:细胞核分化程度较高,有典型的核结构(有核膜、核仁、染色体,由DNA和组蛋白组成),行有丝分裂。胞浆内有多种完整的细胞器。如真菌、藻类。

3、非细胞型微生物:结构最简单,体积最微小,能通过细菌滤器,无细胞结构,由单一核酸(DNA或RNA)和(或)蛋白质外壳组成,无产生能量的酶系统。必须寄生在活的易感细胞内生长繁殖。如病毒、亚病毒和朊粒。

二、常见的几种微生物

下面我们来详细了解一下几种常见的微生物:

1、细菌:

细菌是一类细胞细短,结构简单,胞壁坚韧,多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物。分布在温暖,潮湿和富含有机质的地方。具有细胞膜、细胞壁、细胞质和核质。单个细菌用肉眼是看不见的,当单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时,便会形成一个肉眼可见的,具有一定形态结构的子细胞群落。菌落是菌种鉴定重要的依据。不同种类的细菌菌落的大小,形状光泽度颜色硬度透明度都不同。

细菌的主要形态和结构

细菌的结构
细菌的结构及其功能

2、真菌:

真菌是一种具真核的、产孢的、无叶绿体的真核生物。真菌具有真正的细胞核;没有叶绿素,以吸收为营养方式的异养生物;其典型的营养体为丝状分支结构;细胞壁的主要成分为几丁质或纤维素或两者兼有。包含霉菌、酵母、蕈菌以及其他人类所熟知的菌菇类。真菌的细胞含甲壳素, 能通过无性繁殖和有性繁殖的方式产生孢子。

各种各样的真菌
真菌的分类

真菌的形态:

单细胞真菌呈圆形、椭圆形或圆柱形,包括酵母型和类酵母型真菌。多细胞真菌形态较复杂,由菌丝(hypha)和孢子(spore)两大基本结构组成。

菌丝:由成熟的孢子在基质上生出嫩芽,称为芽管,芽管逐渐延长呈丝状,称为菌丝。菌丝可长出许多分支,交织成团,称菌丝体(mycelium)。菌丝根据结构,分为有隔菌丝(有隔膜,将一条菌丝分隔为数个细胞)和无隔菌丝(无隔膜,一条菌丝即为一个细胞)。

A、无隔菌丝 B、有隔菌丝

根据功能,分为营养、繁殖、气生菌丝。根据形态,分为结节状、球拍状、螺旋状、鹿角状等。

孢子:是真菌的繁殖结构,是由生殖菌丝产生的一种繁殖体。真菌的孢子分为无性孢子和有性孢子两大类。

1)无性孢子:是指不经过两个性器官或性细胞的结合而产生的孢子。

a)叶状孢子。由菌丝细胞直接形成的生殖孢子。有3种类型①芽生孢子②关节孢子③厚膜孢子。

b)分生孢子。生殖菌丝末端及分支的细胞分裂或浓缩形成的单个、成簇或链状的孢子,是多细胞真菌最常见的一种无性孢子,有大小之分,分为大分生孢子和小分生孢子。

c)孢子囊孢子。由菌丝末端形成一种囊状结构即孢子囊,内有许多孢子称为孢子囊孢子。

真菌的无性孢子

2)有性孢子:是由同一菌体或不同菌体的两个细胞或性器官融合,经减数分裂所产生的孢子。产生的有性孢子分为四类。

a)卵孢子。在一个菌丝上生出两个配子囊,小的为雄器,大的是藏卵器,二者配合,雄器的内容物经由受精管进卵球,形成卵孢子。见于鞭毛菌亚门的卵菌纲。

b)接合孢子。两个菌丝侧枝肿胀,顶端接触结合而形成接合孢子。见于半知菌亚门接合菌纲。

c)子囊孢子。子囊的形成有单纯的和复杂的多种方式,子囊内有4~8个子囊孢子,有的外面有子囊壳,包有子囊果。见于子囊菌亚门。

d)担孢子。在担子梗顶端产生4个担孢子,由此不断产生孢子。见于担子菌亚门。

3、病毒:

病毒是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的“非细胞生物”,但是它的生存必须依赖于活细胞。一般直径在100nm左右,最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒,最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒。

病毒的基本结构:病毒的蛋白质外壳称为衣壳,遗传物质多为RNA或DNA。衣壳与核酸分子统称为核衣壳。但以HIV为例,病毒表面还包裹着类似细胞膜的胞膜和刺突结构,与衣壳共同决定病毒的特异性。此外还有一些酶:如逆转录酶。多数常见病毒由蛋白质外壳和一种核酸(DNA或RNA)组成;但是朊病毒没有核酸,只有蛋白质;还有类病毒没有蛋白质,只有一种核酸。病毒的形态主要有三种,杆状、球状、蝌蚪状。此外还有弹状、砖状。而有些病毒可具有多形性,如流感病毒可呈球形、丝状和杆状等多形态。

不同形态的病毒
病毒的形态
新型冠状病毒

冠状病毒模式图

病毒分类:

病毒不仅分为植物病毒(如烟草花叶病毒等),动物病毒(如禽流感病毒、天花病毒、HIV等)和细菌病毒(噬菌体),也可根据戴维·巴尔的摩分类法(基于病毒mRNA的生成机制)分为以下几种:

(1)双链DNA病毒(如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒)

(2)单链DNA病毒(如小DNA病毒)

(3)双链RNA病毒(如呼肠孤病毒)

(4)(+)单链RNA病毒(如微小核糖核酸病毒、冠状病毒、披膜病毒)

(5)(−)单链RNA病毒(如正黏液病毒、炮弹病毒)

(6)单链RNA反转录病毒(如反转录病毒科)

(7)双链DNA反转录病毒(如肝病毒)

例如新冠病毒,属于一种冠状病毒,是一种具有包膜结构,含有单股正链RNA(+RNA)的病毒。包膜可以帮助病毒粒子以类似于胞吞的方式侵入宿主细胞内,而单股+RNA链可以充当mRNA,直接进行翻译过程合成蛋白质。遗传物质在复制时,先以+RNA链为模板,遵循碱基互补配对原则合成互补-RNA链,再用-RNA链指导合成多条+RNA链,新合成的蛋白质与+RNA遗传物质链组装成新的病毒粒子。新冠病毒归属于RNA复制型病毒(如图中所示的1,2过程),而HIV病毒则是反转录型病毒(如图中所示的5,6,7过程)。

产生病毒真正致病蛋白的mRNA的不同方式

病毒的生命活动中一个显著的特点为寄生性,只能寄生在某种特定的活细胞内才能生活。并利用宿主细胞内的环境及原料快速复制增殖。在非寄生状态时呈结晶状,不能进行独立的代谢活动。生命过程大致分为:吸附,注入(遗传物质),合成(逆转录/整合入宿主细胞DNA),组装(利用宿主细胞转录RNA,翻译蛋白质再组装),释放五个步骤。

病毒的生命周期

无处不在的微生物与人类共同生存了数百万年,它们曾造福于人类,也给人类造成过毁灭性的灾难,始终保持着“亦敌亦友”的奇妙关系。新冠肺炎疫情就是当今世界正在发生的最严重流行性疫病,已在世界各国蔓延近3年,尚未得到有效的控制。人类对微生物的了解、探索任重而道远,对微生物的认识和研究是我们打开未知世界大门的钥匙。通过不断进步的科技手段,我们期待着能够更好地了解和利用微生物,防治病原微生物,以应对当今和未来所面临的巨大挑战。

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