单细胞生物
单细胞生物（Single cell organism）是由一个细胞组成的生物，单细胞生物可以在在单一的细胞内能完成所有生命活动过程，(如新陈代谢，生殖、生长、感应性和运动等)，并能独立生存在自然界。单细胞生物包括鞭毛类有机体、原生植物(如兰绿藻、细菌等)、粘菌、地衣、原生动物、原生真菌等。
单细胞生物，最早可以追溯到35亿年前，而细胞一词由英国物理学家罗伯特·胡克（Robert Hooke）于1665年提出，真正的单细胞生物则有由荷兰微生物学家安东尼·列文虎克（Antonie Philip van Leeuwenhoek）于1674年发现。
从生物进化的角度看，单细胞生物是生物界最原始的生物，是生命的源头。单细胞生物的发现，对人类研究细胞学、细胞生物学、分子细胞学等领域有着重要的意义。
历史发展
35亿年前，温暖的海洋酝酿出了地球上最初的生命形式，最早进化出来的生物是细菌和蓝藻，也是最基本的单细胞生物，属于原核生物界。
1665年，英国物理学家罗伯特·虎克（Robert Hooke）自制了世界上第一台显微镜，并用其发现了木栓结构是由许多微小孔洞组成的。他将这些小孔洞称为cells（小室），后来被证明只是植物死细胞的纤维质细胞壁。
1674年，荷兰微生物学家安东尼·列文虎克（Antonie Philip van Leeuwenhoek）发现真正的单细胞生物。
1995年7月，《Science》首次刊登了TIGR (The Institude of Genomic Research)采用全新测序方法完成的流感嗜血杆菌(Haemopophilus influenzae Rd)的全基因组测序与组合的论文，这是人类完成的第一个单细胞微生物的全基因组序列的测定，标志着基因组时代的真正开始。
生物特点
结构特点
单细胞生物的细胞直径一般都大于数微米，其内部都有与胞浆的密度不同的核、线粒体、空泡等结构。
功能特点
一个细胞就是一个生物体，具有维持生命活动的所有功能，能独立生存于世界，有些单细胞生物没有核膜和核仁，只是由脱氧核糖核酸构成拟核，成为贮存和复制遗传信息的部位，单细胞生物没有特化或分化的组织，用伪足、鞭毛或纤毛作为运动的细胞器，以食物泡进行消化，通过细胞膜与外界进行气体交换，还有的单细胞生物含有叶绿素或其他色素进行光合作用，营自养生活。
分类
原核生物
该类微生物的细胞核分化程度低，没有核膜和核仁的分化，只有脱氧核糖核酸盘绕而成的拟核，细胞器不是很完善。除核糖体外，无其他细胞器。该类微生物的种类很多，细菌、衣原体、枝原体属、立克次体、螺旋体、蓝菌门、放线菌及古细菌等均属于该类微生物。
细菌
细菌（bacteria）也称真细菌（eubacteria），是一类个体微小、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖的原核生物。根据其形态分为三类，球菌、杆菌和螺旋菌（包括弧菌、螺菌、螺杆菌）。
细菌细胞小而透明，直径在0.1微米-1毫米之间，只有通过适当的染色之后才能在光学显微镜下观察到。细胞结构简单，大多数细菌均具有的构造称为一般结构，如细胞壁、细胞膜、细胞质、内含物等；只有少数细胞具有特殊结构，如鞭毛、糖被、芽孢、菌毛和性毛等。
衣原体
衣原体（chlamydia）是一组极小的，非运动性的，专在细胞内生长的微生物。衣原体可分为４种，即肺炎衣原体、鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体和牛衣原体。
支原体
支原体（支原体）是一类没有细胞壁、高度多形性、能通过滤菌器、可用人工培养基培养增殖的最小原核细胞型微生物，大小为0.1～0.3微米。由于能形成丝状与分枝形状，故称为支原体。支原体广泛存在于人和动物体内。
蓝菌门
蓝菌门是一类农杆菌，也被称为蓝细菌、蓝绿菌、蓝藻或蓝绿藻。它们是一类大型单细胞原核生物，含有叶绿素a，但不含叶绿体，能进行产氧性光合作用。蓝菌门已存在于地球上约35亿年，是最早的光合放氧生物之一，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。蓝菌门广泛分布于自然界，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中都可找到它们的踪迹。蓝菌门在岩石风化、土壤形成以及水体生态平衡中起着重要的作用。
真核细胞型微生物
该类微生物的细胞核分化度较高，含有核膜、核仁和染色体。细胞质内含有完整的细胞器，如内质网、高尔基体、线粒体等行有丝分裂，真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、单细胞藻类和原生动物界等属于该类微生物。
酵母菌属
酵母菌属是子囊菌门、半子囊菌纲、内孢霉目、酵母科中的一属重要真菌。形状呈细胞圆形、椭圆形或柱形，其大小比细菌大得多，高倍镜可看到。并且细胞结构还有细胞壁、膜、质、核。其特点是核有核膜、核仁和染色体。
霉菌
霉菌是褐腐菌（ filamentous fungi ）的一个俗称，意即"会引起物品霉变的真菌"，通常指那些菌丝体较发达又不产生大型肉质子实体结构的真菌。霉菌是真核生物，其细胞包含有细胞核和其他细胞器。霉菌的细胞壁由纤维素、甲壳质和其他配位化合物构成。它们通过菌丝体（Hyphae）构成的网络进行繁殖和生长。
蕈菌
菌是一种大型真菌，具有菌丝、子实体和孢子。它们属于真菌界中的子囊菌亚门和担子菌门。蕈菌是真菌中进化最高级的，能产生肉眼可见、供人采摘的子实体，通常包括人们所称的蘑菇、木耳等。
鞭毛类有机体
鞭毛有机体生活在水中，能摄取有机化合物，营异养生活。其体内含有光合色素，也能进行光合作用营自养生活。
原生动物
原生动物可以作为多种细菌的宿主或载体，这些细菌适应原生动物胞内条件，与原生动物形成兼性（Facultative）或专性（Obligate）共生，甚至可复制增殖。其中，兼性共生细菌在原生动物胞内生存和繁殖，一定条件下能裂解原生动物细胞并被释放到环境中；专性共生细菌的复制严格依赖原生动物宿主，与原生动物建立长期稳定的内共生体。
单细胞生物的形态
大小
不同细胞的大小（体积）也有很大差别。
一般来说原核生物细胞直径处于1-10μm，真核生物细胞直径在10-100μm，因此原核生物小于真核生物；同时，高等动物细胞小于植物细胞。
细胞大小的差异由细胞的来源组织、细胞代谢活动、细胞功能、外界条件共同决定，但不管差异有多大，细胞的大小通常处于一个恒定的范围，尤其是同一组织或同一器官。即便是差异最大的神经细胞也只相差两倍作用，因此器官的大小主要取决于细胞的数量。
参考资料：
形状
细胞因结构、功能、所处环境不同，具有多种形状。
单细胞生物通常独立生活、互不相干，因此形态相对固定，有呈棒状的（杆菌）、球状（球菌）、弯曲样的（弧菌）等，也有如草履虫一样呈鞋底状，如眼虫呈梭状。
多细胞生物往往是高等生物，细胞的形态受本身分化以及所执行的生理功能影响。如具有收缩功能的肌肉细胞呈长梭形，神经细胞有很长的细胞突起（有的可超过1m）是为了实现神经冲动的传导。
生殖方式
单细胞生物的繁殖方式为无性生殖，主要为分裂生殖(纵裂或横裂)、出芽生殖和孢子生殖等。
分裂生殖
单细胞生物的分裂生殖是将机体分成大致相等的两半，每一半随后又充分长足，这个过程能重复地进行。在适宜的条件下细菌能每隔20~30分钟分裂一次，变形虫和大多数其他原生动物也用这种方法生殖。
出芽生殖
单细胞生物的出芽生殖，出芽生殖不同于分裂生殖是所产生的两部分大小不一。如酵母细胞就是出芽生殖，母细胞的核分裂，一个子核进入芽体，在适当的条件下，芽体在最后与母细胞分离之前又可以产生另一个芽体。
孢子生殖
孢子生殖是由母体产生孢子，这种无性生殖细胞不经过两两结合而直接形成新个体的生殖方式。如衣藻属、小球藻等原生藻类，可由营养细胞(体细胞)扩大、胞壁加厚而形成孢子囊，细胞在孢子囊内进行2—3次分裂，形成无性孢子。
营养方式
营养方式：有自养型、异养型、兼有自养和异养型，还有些行寄生或腐生生活。
异养型
单细胞生物的营养方式有异养型，如细菌一般不含有叶绿素，只能靠吸收现成的有机化合物来维持生活。异样的细菌又分寄生和腐生型两种，寄生的细菌是从活的动植物体内吸取有机物来生活的。如大肠杆菌、痢疾杆菌、结核分枝杆菌、肺炎双球菌等都是寄生型细菌。除大肠杆菌一般不致病外，其余三种常常致人畜患病。腐生的细菌则是靠分解动植物的遗体（尸体、粪便和枯枝败叶）来吸取有机物为生的，如枯草芽孢杆菌就是腐生型细菌。
自养型
自养型的单细胞生物是具有叶绿体的，可以自己制造自己所需的营养。如单细胞藻类就是自养型单细胞生物。
应用与研究
单细胞生物传感器
被广泛用于细胞代谢产物的检测，并且它可以与高通量筛选体系结合来优化筛选流程。其原理是利用一些感应蛋白或核糖核酸来感知胞内的代谢物浓度，并偶联输出信号(如荧光信号)。其中以转录调控因子为元件构建的单细胞生物传感器最多。生物中存在着众多的转录调控因子，它们被广泛用于构建各种代谢物(比如氨基酸、有机酸、醇类等)检测的单细胞生物传感器。
单细胞微生物基因组学研究
单细胞微生物基因组学研究主要源于人类基因组计划的实施。1990年10月开始实施的人类基因组计划，是希望用15年时间，完成人类全部23对染色体的遗传图谱、序列图谱和转录图谱，同时还对大肠杆菌(埃希氏菌属 coli)、酵母(Saccharomyces cerevisiae)、美丽线虫(Caenorhabditis elegans)，果蝇(Drosophila melanogaster)和老鼠(Mus musculs)等5种模式生物的全基因组序列进行测定。
单细胞光导平台
单细胞光导平台采用的数字细胞生物学技术，能够自动一体化处理单个细胞的分选、在线分析、克隆培养以及导出，从而高效、快速、精准地进行各种基于单细胞的免疫学研究以及其他细胞生物学研究。尤其在生物制药研发领域，可将传统的细胞处理过程从数月缩短至数周甚至数天，大大提高生物制药研发效率。
单细胞蛋白饲料
与植物源蛋白饲料相比，微生物单细胞蛋白具有较快的合成速率，无须日照和大量土地。项目组从自然生境中分离出两株具有自养、异养和混合营养产SCP能力的氢氧化细菌——脱氮副球菌（副球菌属 denitrificans Y5）和善变副球菌（Paracoccus.versutus D6）。这两株氢氧化细菌具有独特的代谢特点，能以葡萄糖等有机碳源和氨氮异养合成SCP，且在提供还原力H2的条件下能够以CO2为无机化合物碳源和氨氮自养合成SCP。菌株Y5和D6的单细胞蛋白含量为细胞干重的67.34%~73.73%，高于大豆的蛋白含量。而氢氧化细菌的细胞生物质（菌体干重）浓度较低，自养、混合营养和异养条件下最高仅为2.13g/L、3.19g/L、5.17g/L。
培育人类胚胎干细胞
2008年在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。
人体胚胎干细胞系主要从处于桑葚胚阶段的内细胞获得。之前人类都是从处于八细胞阶段的胚胎获得人体胚胎干细胞系的，这种方法的成功率不稳定，同时培养的人体胚胎干细胞需要在一个形成的人体胚胎干细胞系环境中进行培养。而利用胚胎发育的更早阶段获得人体胚胎干细胞系就可以去掉人体胚胎干细胞系的环境。
参考资料
知网星空·心可书馆.中国知网.2023-11-02
清远地区男性性传播性疾病患者沙眼衣原体与淋球菌感染情况分析.中国知网.2023-11-02
支原体营养代谢特征的研究进展.中国知网.2023-11-02
大庆湿地中噬藻体、蓝藻附着细菌及其噬菌体分离与鉴定.中国知网.2023-11-02
微生物所真菌学国家重点实验室在酵母菌系统学研究方面取得重大进展 - 中国科学院大学新闻网.中国科学院大学新闻网.2023-11-02
孢子植物的生活史.中国知网.2023-11-02
知网星空·心可书馆.中国知网.2023-11-02
知网星空·心可书馆.中国知网.2023-11-02
单细胞光导平台落户南京.今日头条.2023-11-02
沼液生产单细胞蛋白饲料研究获进展.今日头条.2023-11-02
科学家第一次利用单细胞培育出人类胚胎干细胞.细胞生物学-网易探索.2023-11-02