生物思维导图：细菌
中心主题：细菌
基本特征
- 1 原核生物
- 无成形细胞核,只有 拟核 (一个环状DNA分子集中的区域)。
- 无核膜、核仁。
- 无膜结构的细胞器（如线粒体、叶绿体、高尔基体）。
- 2 细胞壁
- 主要成分：肽聚糖。
- 功能：保护、维持细胞形态。
- 与青霉素作用机制相关（抑制肽聚糖合成）。
- 革兰氏染色差异的基础（革兰氏阳性菌 vs. 革兰氏阴性菌）。
- 3 细胞膜
- 成分：磷脂双分子层和蛋白质。
- 功能：控制物质进出，进行物质运输。
- 部分细菌（如蓝细菌、光合细菌）含有 光合作用片层。
- 4 细胞质
- 核糖体：70S 型（由50S和30S亚基组成），是抗生素（如四环素、红霉素）作用的靶点。
- 质粒：小型环状DNA，携带非必需但可能有利的基因（如抗生素抗性基因）。
- 内含体：如糖原颗粒、聚β-羟基丁酸颗粒等储存物。
- 核区：即拟核。
- 5 特殊结构
- 荚膜：粘性多糖或多肽，保护细菌免受干燥和吞噬，与毒力相关。
- 鞭毛：长丝状结构，用于运动。
- 菌毛：比鞭毛短而细，数量多，与附着和接合有关。
- 芽孢：某些细菌（如芽孢杆菌属、梭菌属）在不利环境下形成的休眠体，抗逆性极强（耐高温、干燥、辐射等）。
营养方式
- 1 自养型
- 光能自养：利用光能，如蓝细菌、光合细菌（进行光合作用）。
- 化能自养：利用无机物氧化释放的化学能，如：
- 硝化细菌（将氨氧化为亚硝酸/硝酸）
- 硫细菌（将硫化氢氧化为硫）
- 铁细菌（将亚铁离子氧化为高铁离子）
- 2 异养型
- 腐生：分解动植物尸体、粪便等有机物，如大多数细菌。
- 寄生：生活在活的生物体（宿主）内，获取营养，可能导致宿主生病，如结核杆菌、伤寒杆菌。
- 共生：与另一种生物互利共生，如根瘤菌（与豆科植物共生，固氮）。
呼吸作用
- 1 有氧呼吸
- 条件：有氧气。
- 过程：将有机物彻底分解为二氧化碳和水，释放大量能量。
- 细菌：如醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌。
- 2 无氧呼吸
- 条件：无氧气。
- 过程：利用无机物（如硝酸盐、硫酸盐）作为最终电子受体，释放少量能量。
- 细菌：如反硝化细菌。
- 3 发酵
- 条件：无氧气。
- 过程：有机物不彻底分解，释放少量能量，产生中间代谢产物（如乳酸、酒精、二氧化碳）。
- 细菌：
- 乳酸发酵：乳酸菌（制作酸奶、泡菜）。
- 酒精发酵：酵母菌（真菌，但原理类似，某些细菌也能进行）。
代谢产物与应用
- 1 对人类有益的产物
- 抗生素：由某些微生物（主要是放线菌，部分细菌）产生，可抑制或杀死其他微生物（如青霉素、链霉素）。
- 氨基酸、维生素：作为食品或饲料添加剂。
- 酶：用于洗涤剂（蛋白酶）、食品工业（淀粉酶）等。
- 有机酸、酒精：用于酿酒、酿醋、生产味精等。
- 生物塑料：如聚羟基脂肪酸酯。
- 2 对人类有害的产物
- 毒素：
- 外毒素：细菌在生长繁殖过程中分泌到菌体外，毒性极强（如肉毒杆菌毒素、破伤风毒素）。
- 内毒素：是革兰氏阴性菌细胞壁的组分，在菌体死亡裂解时释放，引起发热、休克等（如大肠杆菌内毒素）。
- 气体：如肉毒杆菌在罐头中生长产生气体，导致罐头膨胀。
- 毒素：
繁殖方式
- 1 主要方式：二分裂
- 一个细菌细胞分裂成两个大小、形态、遗传物质完全相同的子代细胞。
- 速度快：在适宜条件下，某些细菌（如大肠杆菌）每20-30分钟可分裂一次。
- 2 遗传变异
- 基因突变：DNA复制过程中发生错误，是细菌变异的主要来源。
- 基因重组：
- 接合：通过性菌毛，一个细菌（供体菌）将质粒或DNA片段转移给另一个细菌（受体菌）。
- 转化：细菌吸收周围环境中的游离DNA片段，并整合到自身基因组中。
- 转导：以噬菌体为媒介，将一个细菌的DNA转移到另一个细菌中。
- 意义：使细菌能快速适应环境，产生抗生素抗性等。
分类
- 1 形态学分类
- 球菌：球形，如链球菌、葡萄球菌。
- 杆菌：杆状，如大肠杆菌、结核杆菌。
- 螺旋菌：螺旋形，如霍乱弧菌、梅毒螺旋体（严格说是螺旋体，但常归入此类）。
- 2 革兰氏染色分类
- 革兰氏阳性菌：呈紫色，肽聚糖层厚。
- 革兰氏阴性菌：呈红色，肽聚糖层薄，外有脂多糖层。
- 3 生理生化分类
- 根据代谢类型、对氧气的需求、最适生长温度等划分。
- 如：好氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌、嗜热菌、嗜冷菌等。
与人类的关系
- 1 有益方面
- 工业应用：食品发酵、制药、生产化工原料。
- 农业应用：生产生物农药、生物肥料（根瘤菌固氮）。
- 环境保护：污水处理（分解有机污染物）、降解塑料、石油泄漏修复。
- 科研工具：分子生物学研究的模式生物（如大肠杆菌）。
- 人体共生：肠道菌群（帮助消化、合成维生素、抵抗病原体）。
- 2 有害方面
- 引起疾病：是多种人类、动物和植物疾病的病原体。
- 食物腐败：分解食物中的有机物，导致变质。
- 物品腐蚀：如金属的细菌腐蚀。
在生态系统中的角色
- 1 分解者
生态系统中最重要的分解者,将动植物尸体和排泄物分解为无机物，实现物质的循环。
- 2 生产者
光能自养和化能自养细菌是生态系统中的初级生产者,尤其在深海热泉、土壤等生态系统中扮演重要角色。
- 3 消费者和共生者
作为食物链中的环节,或与其他生物形成互利共生、寄生等关系。
