根据细菌的细胞结构的特点,分析举例说明为什么它们能在自然界中分布广泛

根据细菌的细胞结构的特点,分析举例说明为什么它们能在自然界中分布广泛

细菌细胞的结构可分为基本结构和特殊结构两部分.基本结构是指任何一种细菌都具有的细胞结构,包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质体等.特殊结构是指某些种类的细菌所特有的结构,如芽孢、荚膜、鞭毛和菌毛等.这些结构的功能特点决定了细菌在自然界中的生存能力和分布范围.
细胞壁(cellwall).细胞壁是细菌外表面的一种坚韧而具弹性的结构层.厚度为10～80nm,约占细胞干重的10％～25％.细胞壁的主要功能是保护细胞免受机械性或渗透压的破坏；维持细胞特定外形；协助鞭毛运动,为鞭毛运动提供可靠的支点；作为细胞内外物质交换的第一屏障,阻止胞内外大分子或颗粒状物质通过而不妨碍水、空气及一些小分子物质通过；为正常的细胞分裂所必需；决定细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的特异敏感性.
细胞膜的特性与功能.细胞膜的特性可归纳为：a．磷脂双分子层排列的有序性、可运动性和不对称性.Jain和White(1977)提出的“板块模型”认为,脂质双层中存在着有序与无序结构间的动态平衡.b．膜蛋白分布的镶嵌性、运动性和不均匀性.c．负电荷性.由于磷脂和蛋白质中极性基团的解离和因呼吸等作用使H+向膜外排出等原因,可使细胞膜具有-20～-150mV的电位差. 细胞膜是细胞型生物的一个极其重要的结构,也是一个重要的代谢活动中心.其主要功能：a．作为细胞内外物质交换的主要屏障和介质,具有选择吸收和运送物质、维持细胞内正常渗透压的功能.b．是原核生物细胞产生能量的主要场所,细胞膜上含有呼吸酶系和ATP合成酶.c．含有合成细胞膜脂类分子及细胞壁上各种化合物的酶类,参与细胞膜及细胞壁的合成.d．传递信息.膜上某些特殊蛋白质能接受光、电及化学物质等的刺激信号并发生构象变化,从而引起细胞内的一系列代谢变化和产生相应的反应.
质粒的主要特性：a．可自我复制和稳定遗传.b．为非必要的遗传物质,通常只控制生物的次要性状.c．可转移.某些质粒可以较高的频率(>10-6)通过细胞间的接合作用或其他机制,由供体细胞向受体细胞转移.d．可整合.在一定条件下,质粒可以整合到染色体DNA上,并可重新脱落下来.e．可重组.不同质粒或质粒与染色体上的基因可以在细胞内或细胞外进行交换重组,并形成新的重组质粒.f．可消除.经高温、吖啶橙或丝裂霉素C等处理可以消除宿主细胞内的质粒,同时质粒携带的表型性状也随之失去.质粒的种类：a．抗性质粒.又称为R因子或R质粒,指对某些抗生素或其他药物表现出抗性.b．接合质粒.又称为F因子、致育因子或性因子,是决定细菌性别的质粒,与细菌有性结合有关.c．细菌素质粒.使细菌产生细菌素,以抑制其他细菌生长.d．降解质粒.可使细菌利用通常难以分解的物质.e．Ti质粒.又称诱瘤质粒,根瘤土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的Ti质粒可引起许多双子叶植物的根瘤症.f．固氮质粒.因比一般质粒大几十倍至几百倍,故又称巨大质粒,它与根瘤菌属的固氮作用有关.
膜不是细菌的重要结构,如采用稀酸、稀碱或专一性酶处理将荚膜除去,并不影响细菌的生存.荚膜的主要生理功能有：a．保护菌体.使细菌的抗干燥能力增强；寄生在人或动物体内的有荚膜细菌不易被白细胞所吞噬,与致病性有关.b．贮藏养料.在营养缺乏时,细菌可直接利用荚膜中的物质.c．堆积某些代谢产物.某些细菌由于荚膜的存在而具有毒力.d．黏附物体表面.有些细菌能借荚膜牢固地黏附在牙齿表面,发酵糖类产酸,腐蚀牙齿珐琅质表面,引起龋齿.荚膜的形成主要受遗传因素决定,但也与环境条件有关.有些细菌在碳素营养丰富而氮素营养缺乏的养基上容易形成荚膜,如肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)只有在含糖高,而含氮量低的培养基中才能产生荚膜；炭疽杆菌(Bacillus anthracis)只有在其感染的宿主体内或在二氧化碳分压较高的环境中才能形成荚膜.产生荚膜的细菌并不是在整个生活期内都能形成荚膜,如某些链球菌在生长早期形成荚膜,后期则消失.
鞭毛(fagella).某些细菌在细胞表面着生有一根或数根由细胞膜中或膜下长出的细长呈波浪状的丝状物,称之鞭毛.它是细菌的运动器官.鞭毛可以推动菌体以20～80μm·s-1的高速度前进.细菌借鞭毛运动趋向有利环境的特性称为细菌的趋向性(taxis或tactic movement),而细菌借鞭毛运动避开不利环境的特性称为细菌的趋避性.可以运动的细菌具有接受环境信号的受体分子,如果信号是化学物质,则表现为趋化性(chemotaxis).在革兰氏阴性细菌中,受体分子存在于壁膜间隙,有的受体分子也具有运输功能的蛋白质.在革兰氏阳性细菌中,受体分子是胞壁蛋白,有的也起运输作用.光合细菌也能借鞭毛运动表现出趋光性.在水体沉积物中的有些细菌,如磁性水螺旋菌(Aquaspirillum magnetotacticum)具有趋磁性(magnetotaxis),沿地球磁场方向运动.端生鞭毛菌运动较快,从一地旋转直撞另一地；周生鞭毛菌一般按直线慢而稳重地运动和旋转.在不良的环境条件下,如培养基成分改变、培养时间过长、过于干燥、芽孢形成、防腐剂的加入等都会使细菌丧失鞭毛.
颗粒状内含物大多是细胞的贮藏物质,其种类常因菌种而异.即使同一种菌,颗粒的数量也随菌龄和培养条件不同而有很大变化.在某些营养物质过剩时,细菌就将其聚合成各种贮藏颗粒；当营养缺乏时,它们又可被分解利用.某些颗粒状贮藏物的形成可避免不适宜的pH和渗透压的危害.
另外还有淀粉粒、异染粒、脂肪粒、硫滴和磁粒等等.
芽孢
芽孢的结构及特性.在光学显微镜下只能看见芽孢的外形,而在电镜下不仅可以观察到芽孢表面特征,如光滑、脉纹等,而且还可以看到成熟芽孢具有如下结构(图2-12)：a．芽孢囊(sporangium).为含有芽孢的营养细胞.b．孢外壁(exosporium).位于芽孢的最外层,是母细胞的残留物,有的芽孢无此层,主要成分是脂蛋白和少量氨基糖,透性差.c．芽孢衣(sporecoat).层次很多(3～15层),主要含疏水性的角蛋白.芽孢衣对溶菌酶、蛋白酶和表面活性剂具有很强的抗性,对多价阳离子的透性很差.d．皮层(cortex).在芽孢中占有很大体积,含有大量的芽孢肽聚糖,还含有占芽孢干重7％～10％的2,6-吡啶二羧酸钙盐：(DPA-Ca).皮层的渗透压高达2026.5kPa左右.e.核心(core).它是由芽孢壁、芽孢膜、芽孢质、和核区四部分构成.芽孢壁含有肽聚糖,可发展成新细胞的壁；芽孢膜含有磷脂,可发展成新细胞的膜；芽孢质含有DPA-Ca、核糖体、RNA和酶类；核区含有DNA.
芽孢含水量低(40％左右),含有特殊的DPA-Ca和耐热性的酶以及具有多层次厚而致密的芽孢壁,具有极强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等不良环境的能力.一般芽孢在普通条件下可保持活力数年至数十年之久,肉毒梭状芽孢杆菌在pH7.0的100℃水中煮8h后才能致死,即使在18℃的干热中仍可存活10min.
芽孢抗热性极强的机理主要有两种解释：a．芽孢中含有独特的DPA-Ca,占芽孢干重的5％～15％.Ca2+与DPA的螯合作用使芽孢中的生物大分子形成一稳定的耐热凝胶.营养细胞和其他生物细胞中均未发现DPA存在.芽孢形成过程中,随着DPA的形成而具抗热性.当芽孢萌发DPA释放到培养基后,抗热性丧失.但研究发现,有些抗热的芽孢却不含DPA-Ca的复合物.b．渗透调节皮层膨胀学说(osmoregulatory expanded cortex theory)认为,芽孢的抗热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性差及皮层的离子强度高,使皮层具有极高的渗透压去夺取核心部分的水分,造成皮层的充分膨胀,而核心部分的生命物质却形成高度失水状态,因而具有极强的抗热性.
细菌从自然环境或培养基中获取能量和营养物质,经代谢转化后形成新的细胞物质,菌体随之形成,最后由一个母细胞产生两个或两个以上子细胞的过程称为繁殖.细菌的繁殖主要是以无性繁殖为主,其中又以裂殖方式为主要形式.
细菌除无性繁殖外,少数种类也存在有性接合.
细菌的结构特点实在太多了,我就只说这点了.
你要是想更明白的话看一看看这个网址上讲得,太全了!
http://151.fosu.edu.cn/caiwsw/sbwsw/sb02z/sb02text/sb02zmain.htm