单细胞生物

简介

第一个单细胞生物出现在35亿年前。单细胞生物在整个动物界中属最低等最原始的动物。包括所有古细菌和真细菌和很多原生生物。根据旧的分类法有很多动物，植物和真菌多是多细胞生物。变形虫算作单细胞动物，它的一些种类却算作黏菌，带鞭毛的鞭毛虫如眼虫有时被归为单细胞藻类或者是单细胞动物。新的分类法中，所有的真核单细胞生物都算作原生生物。

粘菌根据最近的研究认为可以独立成界(生物)，虽然他们正常情况下为单细胞，但其直径大小可达80微米。它还可以勉强被归到真菌中，因为它们也会呈现出变形虫样的状态。

单或多细胞生物的分类只是描述性的，并不能提供任何亲缘，新陈代谢，构造和习性方面的信息。

植物单细胞生物一个特殊的形式是它们有被膜。

单细胞生物虽然只由一个细胞构成，但也能完成营养、呼吸、排泄、运动、生殖和调节等生命活动。

分类介绍

概括

单细胞生物主要分有核和无核的单细胞。

它包括：线粒体、高尔基体、核糖体、细胞膜--这是动物型单细胞。如果是植物型单细胞比如红藻，组成就是细胞壁、细胞核、细胞质，它的细胞器就包括线粒体、高尔基体、核糖体、叶绿体、细胞膜。

无核的单细胞生物，虽称无核细胞，但并不是把核除掉了的细胞，而是E．H．Haeckel（1866）假定的在进化道路发展过程中存在的一种无核细胞质团，称为无核原生质团（monera）。以后P．J．vanBeneden（1875）把极体出现前一如在胚胞消失的（卵母）细胞，以及L．Auerbach（1876）对一般细胞分裂对细胞核消失的细胞团，也都应用了这一名称。

草履虫

酵母菌

单细胞真菌，因为能发酵糖类，也叫糖真菌。具有圆形、卵圆形、长形、矩形、哑铃状等各种形状。一般长2～3μm，宽1～10μm。营出芽生殖时，大小酵母菌连在一起，而成株状。酵母菌可以在固体和液体培养基中生长，在固体培养基上的酵母菌菌落，多数不透明，光滑、湿润、黏稠，易被挑起。啤酒酵母是常见的酵母菌，多用于研究有关酵母菌形态、结构、繁殖特点和代谢途径，也是发酵糖类产生乙醇和许多有机酸、酶制剂的材料。酵母菌也可在缺氧环境中生存。已知有1000多种酵母，根据酵母菌产生孢子（子囊孢子和担孢子）的能力，可将酵母分成三类：形成孢子的株系属于子囊菌和担子菌。不形成孢子但主要通过出芽生殖来繁殖的称为不完全真菌，或者叫“假酵母”（类酵母）。已知大部分酵母被分类到子囊菌门。酵母菌在自然界分布广泛，主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境中，而在酿酒中，它也十分重要。而且猫吃了还会胀大，非常的危险。

变形虫

单细胞动物，分布很广。生活在清水池塘或在水流缓慢藻类较多的浅水中。它体表的任何部位都可形成临时性的细胞质突起，称为伪足。喂足是变形虫的临时运动器，也可以包围住食物，完成摄食的作用。痢疾类变形虫是寄生在人肠道里的变形虫，寄生生活，能够溶解肠壁组织引起痢疾。

衣藻

单细胞藻类，生活在淡水中。细胞呈卵形或球形，有细胞壁、细胞质和细胞核；细胞质里有一个杯状的叶绿体。细胞前部偏在一侧的地方有一个红色的眼点，眼点对光的强弱很敏感。衣藻细胞的前端有两根鞭毛，能够摆动，因而衣藻可以在水中自由游动。衣藻的全身都能够吸收溶解在水中的二氧化碳和无机盐，并且能够依靠眼点的感光和鞭毛的摆动，游到光照和其他条件都适宜的地方，进行光合作用，利用空气中的二氧化碳制造有机物维持自己的生活。

眼虫

单细胞植物，细胞质内含有大量卵圆形叶绿体，其中含有叶绿素，有光时可以进行光合作用，自己制造有机物。在无光的条件下，眼虫也可以通过体表吸收溶解于水中的有机物质。身体前端有储蓄泡，鞭毛从储蓄泡孔伸出体外。在鞭毛基部有一红色眼点，紧贴着眼点有一膨大部分，是能接受光线的光感受器，所以眼虫在运动中有趋光性。

疟原虫

单细胞动物，分布极广，遍及全世界，主要以寄生生活。寄生在人体的疟原虫主要有四种：间日疟原虫、三日疟原虫、恶性疟原虫和卵形疟原虫。疟原虫能引起疟疾。在我国以间日疟原虫、恶性疟原虫最为常见，由疟蚊(按蚊类)叮咬而传播，即疟原虫由寄生于疟蚊的消化道而进入人的血液，寄生于人的肝细胞、红细胞中。疟原虫对人的危害很大，它能破坏的红细胞，使血液中的血红蛋白严重减少而造成贫血，使肝脾肿大，也能伤害脑组织，严重地影响人们的健康甚至造成死亡。

蓝藻

又名蓝绿藻(blue—greenalgae)，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体(区别于真核生物的藻类)、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。与光合细菌区别是：光合细菌(红螺菌)进行较原始的光合磷酸化作用，反应过程不放氧，为厌氧生物，而蓝细菌能进行光合作用并且放氧。它的发展使整个地球大气从无氧状态发展到有氧状态，从而孕育了一切好氧生物的进化和发展。至今已有120多种蓝细菌具有固氮能力，特别是与满江红鱼腥蓝细菌(Anabaenaazollae)共生的水生蕨类满江红，是一种良好的绿肥。但是，有的蓝细菌在受氮、磷等元素污染后引起富营养化的海水“赤潮”和湖泊的“水华”，给渔业和养殖业带来严重危害。此外，还有少数水生种类如微囊蓝细菌属(Microcystis)会产生可诱发人类肝癌的毒素。蓝细菌广泛分布于自然界，包括各种水体、土壤中和部分生物体内外，甚至在岩石表面和其他恶劣环境(高温、低温、盐湖、荒漠和冰原等)中都可找到它们的踪迹，有“先锋生物”之美称。它们在岩石风化、土壤形成以及水体生态平衡中起着重要的作用。另外，蓝细菌具有经一定济价值，包括许多食用种类，如普通木耳念珠蓝细菌(即葛仙米，俗称地耳，N．commun)、盘状螺旋蓝细菌(Spirulinaplatensis)、最大螺旋蓝细菌(Smaxima)等，后两种已开发成有一定经济价值的“螺旋藻”产品。

主要特征

单细胞生物只由单个细胞构成。

单细胞生物的结构和生活

1.单细胞生物的概念：肉眼很难看见，身体只有1个细胞的生物，称为单细胞生物。

2.结构：

(1)整个生物体由1个细胞构成，具有一般细胞的基本结构：细胞膜、细胞质和细胞核，但也有其本身的特殊结构，如纤毛等，无组织、器官等层次结构。

(2)所具有的一切生命现象，能独立地完成一般器官所能完成的生理功能，如营养、呼吸、排泄、运动、生长、生殖，对外界刺激作出反应等生命活动。

(3)分布：种类很多，广泛分布于淡水、海水和潮湿的土壤中，直接与其生活环境进行物质和能量交换。不能生活在干燥的环境中。

生态环境影响

单细胞生物虽然个体微小，但是与人类的生活有着密切的关系。多数单细胞生物是浮游生物的组成部分，是鱼类的天然饵料。草履虫对污水净化有一定的作用，据统计，一只草履虫每小时大约能形成60个食物泡，每个食物泡中大约含有30个细菌，因此，一只草履虫每天大约能吞食43000个细菌。但是单细胞生物也有对人类有害的一面，如疟原虫，痢疾类变形虫等人体内寄生虫危害人类健康；海水中的某些单细胞生物大量繁殖可能造成赤潮。

简单地说，单细胞生物与人类的关系可以分为有利和有害两个方面，有利：鱼类饵料、净化污水等，有害：危害健康，造成赤潮等。

部分结构

以草履虫为例子，它的细胞器功能分工如下：

外膜：呼吸，排泄（吸收水里的氧气，排出二氧化碳）。

大核：营养代谢。

小核：生殖作用。

食物泡：食物泡是草履虫进行胞吞作用产生的，进入细胞后将与初级溶酶体融合形成次级溶酶体。

伸缩泡及收集管：收集代谢废物和多余的水，并排出体外。

胞肛：排出未被完全消化的食物残渣。

纤毛：草履虫靠纤毛的摆动在水中旋转前进。

科技应用

单细胞分析

科学家第一次利用单细胞培育出人类胚胎干细胞

在2008年7月9日举行的欧洲人类繁殖及胚胎学协会第24届会议上，科学家称人类第一次成功的通过单细胞（处于四细胞阶段的胚叶细胞）培育出了人类胚胎干细胞（hESC）。来自布鲁塞尔大学的维尔德博士称这次研究的成功意味着未来将有可能在不破坏胚胎细胞的更早阶段进行人体胚胎干细胞系的培养。据报道，胚叶细胞是在胚胎发育得很早的阶段形成的。而至今胚叶细胞在胚胎早期发育的什么阶段失去形成人体所有细胞特性的问题，仍有待研究。

裸小鼠移植瘤单细胞分离培养

无菌条件下取出小鼠移植瘤组织，剪成1mm3小块，用0.5%胶原酶室温消化30分钟到1小时，再加等体积0.2%胰酶消化5～8分钟，在消化过程中用吸管吹打组织块或用自制装置（分别作为加样和收集器的两注射器中间加一小滤器连接而成，滤器中间垫两层丝质材料以隔断组织块与单细胞）来回推动注射器吹打组

与单细胞海藻共生的珊瑚

织以分离单细胞，终止酶消化方法同上。常规方法接种培养收获细胞。

珊瑚的存活离不开氧气及碳水化合物，而它借助与单细胞海藻的共生，二者各取所需，相互提供食物。奇特的安排是自然界最精美也最复杂的合作，但现在，面对气候变化，两种生物间的共生关系正面临着严重挑战。珊瑚是海洋里的低级动物，虫黄藻则是一种珊瑚体内的单细胞藻，它们之间的共生现象形成了地球上最大的活珊瑚体———大堡礁，很多热带沿海国家居民还可以在珊瑚礁体上种植食物，作为生活和食品来源。同时，珊瑚礁上优美的环境也是人们旅游观光的好去处，旅游业为当地居民提供了重要的经济来源。但珊瑚和单细胞藻类之间的共生是否牢固到足以抵挡全球气候变化带来的影响和挑战？这个问题促使全世界范围内的科学家正努力研究和破解珊瑚与单细胞藻类之间的共生关系。

单细胞凝胶电泳技术的改良方法探讨

单细胞凝胶电泳技术，又名彗星试验，是近年来发展起来的在单细胞水平上检测DNA损伤的新方法。Singh氏法为经典的彗星试验方法，为国内外常用，但步骤较多，且受多因素的影响。本人经过多次试验，发现如在常规彗星试验基础上稍做修改，将可使实验步骤简单，省时，且不会影响试验结果。下面为常规彗星试验和改良彗星试验分别检测大鼠外周血淋巴细胞体外H2O2染毒后DNA损伤情况比较。

单细胞测序

单细胞测序，即以单个细胞作为模板进行下游二代测序研究。最常见的单细胞测序的应用是在肿瘤研究上。

虽然第二代测序技术的发展使人类对疾病相关的基因组变异的认识越来越深刻，但是由于多种疾病尤其是肿瘤性疾病发生多是在单克隆水平发生的，使对单个细胞核苷酸水平变异的检测成为必要。此外，对于植入前产前筛查的胚胎、循环肿瘤细胞、穿刺取样等比较珍贵稀少的样本，对其进行宏观组学研究（基因组或者转录组）可以更加全面的分析其遗传变异信息。

单细胞测序主要涉及单细胞基因组测序和转录组测序两方面，分别针对单个细胞的DNA和RNA进行序列分析和比较，进而揭示基因组和转录组的变化。常用的方法是基于随机引物的连置换反应，但该方法用于扩增偏倚较大使得测序结果往往不准确。2012年12月21日，哈佛大学谢晓亮院士在《Science》发表一篇关于MALBAC（MultipleAnnealingandLoopingBasedAmplificationCycles）的方法论文章，该方法解决了单细胞微量初始模板进行基因组扩增时过大的扩增偏倚，使扩增更加均匀一致，且使基因组测序的模板需求量从µg级降至单细胞水平。该技术已经在人类精子重组方面、植入前产前筛查、胚胎发育方面进行了广泛应用，为单细胞生物研究提供了新思路。

单细胞蛋白

单细胞蛋白质是单细胞或具有简单构造的多细胞生物的菌体蛋白的统称。单细胞蛋白质曾被称为发酵蛋白、生物合成蛋白、生物蛋白、石油蛋白、工业蛋白及菌体蛋白等。可供作饲料用的单细胞蛋白质微生物主要有酵母、真菌、藻类及非病原性细菌4大类。

营养特性

单细胞蛋白质饲料由于原料及生产工艺不同，其营养成分组成变化较大，一般风干制品含粗蛋白质在50%以上。因为这类蛋白质是由多个独立生存的单细胞构成，所以富含多种酶系。动物对其消化率高。例如，猪对啤酒酵母的消化率可达92%，对木糖酵母的消化率可达88%。必需氨基酸组成和利用率与优质豆饼相似。单细胞生物是B族维生素的良好来源，如啤酒酵母含核黄素每千克38．5毫克，硫胺素每千克94．6毫克。微量元素中富含有铁、锌、硒。酵母类单细胞生物一般具有苦味，适口性不佳，因此，在配合日粮时比例不宜太高。

生产特性

单细胞蛋白质生产周期短。单细胞生物繁殖特别快，世代周转迅速。如酵母菌在良好条件下每接种100千克，1天即可获得2500千克酵母，其生长繁殖速度约为大豆的1300倍，为动物生长的2000倍。所以，这类饲料生长速度快，世代周转迅速。

生产单细胞蛋白质饲料产品的原料多为烃类及其衍生物、天然气、石油加工副产品、有机垃圾、纸浆、糖蜜、蒿秆粉等，原料来源广，可充分利用工农业的废物，净化污水，减少环境污染；另一方面，可以工业化生产，不与农业争地，也不受气候条件限制。

相关讨论

单细胞生物只由单个细胞组成，个体微小，全部生命活动在一个细胞内完成，一般生活在水中。”

根据“细胞→组织→器官→系统→个体”这种层层的递进与进化关系，人属于个体，比那些单细胞生物不知道要高级多少倍；

参考资料

[1] 单细胞生物有哪些？ · 搜狐[引用日期2021-07-15]