微生物 第二章 真核微生物的形态、构造和功能白色模版.ppt
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1、1,第二章,真核微生物的形态、构造和功能,2,冈比亚布氏锥形虫,3,微分干涉相差显微术 混合的硅藻细胞(100) 观察到的草履虫 (Paramecium)(115),第一节 真核微生物概述,4,水生真菌菌丝,酵母菌,5,青霉(Penicillium) 的菌落 霉菌菌丝和分生孢子的显微观察,6,喇叭虫(Stentor)有纤毛的原生动物,正伸展着活跃地进食,暗视野显微术(100) 哈蟆菌(Amanitamuscaria),一种大的有毒蘑菇(5),7,真核微生物的种类约占微生物总数的95%以上。从个体形态、群体形态、营养吸收、代谢类型、代谢产物、遗传特性、和生态分布诸方面,真核微生物都展现出一幅多样
2、化的画面。,8,一、真核微生物与原核微生物的比较,9,真核微生物与原核微生物的比较,10,凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的生物,称为真核生物。,二、真核微生物(Eucarvotic micro-organisms)的主要类群,真 菌 粘 菌 假 菌,单细胞酵母菌 丝状真菌霉菌 大型子实体蕈菌,真核微生物,植物界:显微藻类 动物界:原生动物 菌物界,11,真菌的分类,Ainsworth分类系统,G.W.Martin分类系统,真菌具有细胞壁,不含叶绿素,无根茎叶的分化,以产生大量孢子进行繁殖,以寄生或腐生方式生存的真核微生物。,12,真菌的特点,无叶
3、绿素,不能进行光合作用 一般具有发达的菌丝体 细胞壁多含几丁质 营养方式为异养型 以产生大量无性和(或)有性孢子的方式进行繁殖 陆生性较强,13,三、真核微生物的细胞构造,14,15,(一)细胞壁,1.真菌的细胞壁 主要成分:多糖,少量的蛋白质和脂类 不同分类地位真菌细胞壁成分差异见P42 表2-2,主要有纤维素、葡聚糖、几丁质、甘露聚糖、壳聚糖、半乳聚糖等 2.藻类的细胞壁 厚度:1020nm,也有仅35nm 组成:纤维素构成的微纤丝5080%,其余为杂多糖,16,(二)鞭毛与纤毛,鞭毛细胞表面较长(150200m)、数量较少的毛发状、具有运动功能的细胞器 纤毛细胞表面较短(510m) 、数
4、量较多的毛发状、具有运动功能的细胞器 基本构造:鞭杆、基体和过渡区 9+2型:9个微管二联体,一对中央微管,17,18,19,(三)细胞质膜,与原核微生物在构造和功能上相似,20,(四)细胞核,细胞遗传信息(DNA)的贮存、复制和转录的主要部位。 呈球状或椭圆状,有核膜包裹 一个或数个,在真菌的菌丝顶端细胞中常常找不到细胞核 由核被膜、染色质、核仁和核基质构成,21,(五)细胞质和细胞器 11,1.细胞基质和细胞骨架 细胞基质(cytomatrix)真核细胞中除细胞器以外的胶状溶液; 细胞骨架(cytoskeleton)由微管、肌动蛋白丝(微丝)和中间丝3种蛋白纤维构成的细胞支架,具有支持、运
5、输和运动等功能; 2.内质网和核糖体 内质网(endoplasmic reticulum,ER)指细胞质中与细胞基质相隔离、但彼此相通的囊腔和细管系统,由脂质双分子层围成; 核糖体(ribosome)又称核蛋白体,是存在于一切细胞中的无膜包裹的颗粒状细胞器; 主要功能:合成蛋白质;,22,23,3.高尔基体(Golgi aooaratus, Golgi body)又称高尔基复合体,由48个平行堆叠的扁平膜囊和大小不等的囊泡所组成的膜聚合体,其上无核糖体,功能是协调细胞生化功能,沟通细胞内外环境,为细胞提供一个内部的运输系统; 4.溶酶体(lysosome)由单层膜包裹,内含多种酸性水解酶的小球
6、形、囊泡状细胞器,功能是细胞内的消化作用;,24,5.微体(microbody)由单层膜包裹,与溶酶体相似的小球形细胞器,内含氧化酶和过氧化氢酶,又称过氧化物酶体,功能是使细胞免受H2O2毒害及氧化分解脂肪酸等; 6.线粒体(mitochondria)进行氧化磷酸化反应的重要细胞器,功能是把蕴藏在有机物中的化学潜能转化成生命活动所需的能量(ATP),是一切真核细胞的“动力车间”;,25,7.叶绿体(chloroplast)由双层膜包裹,能转化光能为化学能的绿色颗粒状细胞器; 由叶绿体膜(外被)、类囊体、基质组成 基质中有双链环状DNA ,能半自主复制;,26,8.液泡 (vacuole) :由
7、单位膜分隔,存在于真菌和藻类等真核微生物的细胞器; 主要含糖原、脂肪和多磷酸盐等贮藏物,精氨酸、鸟氨酸和谷氨酰胺等氨基酸,及蛋白酶、酸性和碱性磷酸酯酶、纤维素酶和核酸酶等各种酶; 功能:维持细胞的渗透压,贮存营养物及溶酶体的功能;,27,9.膜边体(lomasome)又称须边体或质膜外泡,真菌特有; 10.几丁质酶体(chitosome)又称壳体,位于真菌菌丝顶端的微小泡囊,内含几丁质酶,功能是使菌丝延伸; 11.氢化酶体(hydrogenosome)由单层膜包裹的球状细胞器,内含氢化酶、氧化还原酶、铁氧还蛋白和丙酮酸,在鞭毛附近,为运动提供能量。,28,29,第二节 酵母菌yeast,酵母菌
8、是一类单细胞真菌的俗称,分类学上分属于子囊菌纲和半知菌类。,特征: 1. 个体一般以单细胞状态存在; 2. 多数营出芽生殖,有的裂殖; 3. 能发酵糖类产能; 4. 细胞壁常含有甘露聚糖; 5. 喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。,Yeast, Sacchromyces sp. (SEM x17,250),30,一、分布及与人类的关系,分布:偏酸性的含糖环境。水果、蔬菜、蜜饯的表面,果园土壤中,与环境有关。 种类:据1982年的资料,已知的酵母有56属,500多种。酵 母菌与人类的关系极其密切。,31,酵母菌是人类应用比较早的微生物。 在食品方面酿酒、制作面包、生产调味品等。 在医药方
9、面生产酵母片、核糖核酸、核黄素、细胞色素C、B族维生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。 在化工方面使石油脱腊、以石油为原料生产柠檬酸等。 在农业方面生产饲料(例如SCP)。 在生物工程方面重要的科研模式微生物,作为基因工程的受体菌。,酵母的应用,酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。,32,腐生性酵母菌能使食物、纺织品和其他原料腐败变质; 少数耐高渗的酵母菌和鲁氏酵母、蜂蜜酵母可使蜂蜜和果酱等败坏; 有的酵母菌是发酵工业的污染菌,影响发酵的产量和质量; 某些酵母菌会引起人和植物的病害,例如白假丝酵母可引起皮肤、粘膜、呼吸道、消化道等多种疾病.,酵母菌的危害:,33,二、酵母菌的形态和构造,细胞直径比
10、细菌粗10倍左右,其直径一般为2-5m,长度为5-30m,最长可达100m。 酵母菌细胞的形态通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种,酵母的大小、形态与菌龄、环境有关。 一般成熟的细胞大于幼龄的细胞,液体培养的细胞大于固体培养的细胞。有些种的细胞大小、形态极不均匀,而有些种的酵母则较为均匀。,如Saccharomyces cerevisiae细胞的宽度为2.510m,长度为4.521m。因此在光学显微镜下可以模糊地看到它们细胞内的各种结构分化。,34,酵母菌的细胞结构与其他真核生物基本相同,右图是电子显微镜下的酿酒酵母细胞结构示意图。,一般具有: 细胞壁、细胞膜、细胞核、液泡、线粒体、
11、内质网、微体、微丝、及内含物等,有的菌体还有出芽痕、诞生痕。,35,外层:甘露聚糖(约占30%,以-糖苷键联结(并非所有酵母菌都有) 内层:葡聚糖(约占30-40%,由D-葡萄糖以-糖苷键联结) 中间层:蛋白质(含6-8%,多为酶类),细胞壁,1、细胞壁结构: 酵母细胞壁呈“三明治”结构,(一)细胞壁,2、壁外成分: 有些菌壁外含有由多糖构成的类似荚膜的结构。 包括异多糖、甘露聚糖和淀粉类物质。,3、细胞壁的少量组分脂类和几丁质(chitin):为聚乙酰氨基葡萄糖 几丁质并不是所有的酵母菌中都有,其含量也因种而异。裂殖酵母一般不含几丁质,酿酒酵母含12%,有的假菌丝酵母含量超过了2%。,36,
12、出芽痕和诞生痕: 在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕,子细胞细胞壁上的位点称诞生痕。 根据酵母细胞表面留下芽痕的数目,就可确定某细胞产生过的芽体数,因而可估计该细胞的菌龄。,37,(二) 细胞膜,酵母菌的细胞膜与原核生物的基本相同。但有的酵母菌如酿酒酵母中含有固醇类(甾醇)、VitD的前体-麦角固醇,这在原核生物是罕见的。,38,酵母细胞膜的功能: 调节细胞外溶质运送到细胞内的渗透屏障 细胞壁等大分子的生物合成和装配基地 部分酶的合成和作用场所,39,(三) 细胞核,核膜: 核孔4070nm ,透性比任何生物膜都大。 染色体:由DNA和组蛋白牢固结合而成,呈线状, 数目因种而异
13、。 核仁:核内有一或几个区域rRNA含量很高,这一区域为核仁,是合成核糖体的场所。 中心体: 在核膜外,由蛋白质亚基组成的细丝状结构,在细胞繁殖分裂中起作用。 细胞核的功能:携带遗传信息,控制细胞的增殖和代谢。,酵母细胞核是有双层膜结构的细胞器(核膜包裹,轮廓分明),40,(四)其他构造,细胞质:细胞质主要是溶胶状物质,在细胞质中含有各种功能不同的结构细胞器; 细胞器:液泡、核糖体、线粒体、内质网、高尔基体等。,41,(1)核糖体 酵母菌的核糖体为80S,由60S和40S大小亚基构成。它游离在细胞质中或附着在内质网上。,1.核糖体,42,2.线粒体:,1.双层单位膜包围的 细胞器;其中含脂 类
14、、蛋白质、少量 RNA和环状DNA。 2.其DNA可自主复制, 不受核DNA控制。决 定线粒体的某些遗 传性状。 3.生物氧化中心。,43,Shown here is an electron micrograph of a mitochondrion(线粒体). Mitochondira are surrounded by two membranes; the inner membrane folds inward to make a series of chelves called cristae(嵴). These cristae play important roles in the e
15、nergy-releasing chemical reactions of cellular respiration that occur in the mitochondria.,44,1)单层膜包裹的细胞器;含有机酸、盐类、水溶液和水解酶类,还有一些贮藏颗粒(如肝糖粒、脂肪粒、异染颗粒等)。 2)调节渗透压; 与细胞质进行物质交换; 储藏营养物质和水解酶类。 3)液泡常在细胞发育后期出现,它的大小可做为衡量细胞成熟的标志。,3.液泡,45,是分布在整个细胞中的由膜构成的管道和网状结构。在细胞中和核膜或细胞膜相连在一起。,4.内质网,根据表面结构分为: 粗糙型内质网:膜外附着有核糖体。 光滑
16、型内质网:表面没有附着的颗粒。 内质网功能: 起物质传递的作用,还有合成脂类和脂蛋白的作用,46,三、酵母菌的繁殖方式和生活史,根据能否进行有性繁殖,可将酵母菌分为: 假酵母:只有无性繁殖过程,也叫拟酵母。 真酵母:既有无性繁殖,又有有性繁殖过程。,芽殖,(各属酵母都存在),裂殖,(裂殖酵母属),节孢子,(地霉属),掷孢子,(掷孢酵母属),厚垣孢子,(白假丝酵母),产无性孢子,无性,有性,(产子囊孢子),酵母菌的繁殖方式,酵母属,接合酵母属,47,(一)无性繁殖: 1、芽殖 是酵母菌无性繁殖的主要 方式。 一个酵母能形成的芽数是 有限的。(平均24个) 出芽方式: 多边出芽、两端出芽、三 边出
17、芽、单边出芽。 环境适宜时,可出现假菌丝。,48,芽殖过程: 母细胞形成小突起(AD) 核裂(EG) 原生质分配(HI) 新膜形成(JK) 形成新细胞壁(L),49,出芽痕和诞生痕: 芽体又称芽孢子,酵母出芽繁殖时,子细胞与母细胞分离,在子、母细胞壁上都会留下痕迹。 在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕,子细胞细胞壁上的位点称诞生痕或蒂痕。 由于多重出芽,致使酵母细胞表面有多个小突起。,芽 痕,Bread Yeast with Bud,50,假菌丝:,Saccharomyces cerevisiae的芽殖过程,有的酵母菌进行芽殖后,长大的子细胞不与母细胞立即分离,并继续出芽,细胞
18、成串排列,这种菌丝状的细胞串就称为假菌丝。假菌丝的各细胞间仅以狭小的面积相连,呈藕节状。 而霉菌的菌丝为真菌丝,即相连细胞间的横隔面积与细胞直径一致,呈竹节状的细胞串,称为真菌丝。,51,52,借细胞横分裂法繁殖,与细菌类似。如Schizosaccharomyces octosporus(八孢裂殖酵母)。进行裂殖的酵母菌种类较少。,2、裂 殖;,53,为芽殖、裂殖的中间类型,母细胞在出芽的同时产生横隔膜。,芽裂,54,掷孢子(ballistospore)是掷孢酵母属等少数酵母菌产生的无性孢子,外形呈肾状。 是在卵圆形的营养细胞上生出的小梗上形成的。孢子成熟后通过一种特有的喷射机制将孢子射出。
19、如果用倒置培养皿培养掷孢酵母并使其形成菌落,则常因其射出掷孢子而可在皿盖上见到由掷孢子组成的菌落模糊镜像。 此外,有的酵母如Candida albicans(白色假丝酵母)等还能在假菌丝的顶端产生厚垣孢子(chlamydospore)。,3.产生掷孢子等无性孢子,55,56,适宜的条件下,二倍体细胞减数分裂形成子囊孢子。 1、有性繁殖的过程: 形成接合子一般通过邻近的两个性亲和性不同的细胞各自伸出一根管状的原生质突起,随即相互接触、局部融合并形成一个通道,再经过质配、核配形成双倍体细胞接合子。 形成子囊孢子接合子进行减数分裂,形成4个或8个子核,每一个子核和周围的细胞质一起,在其表面形成孢子壁
20、后就形成子囊孢子,形成子囊孢子的细胞称为子囊。一般一个子囊可产生4-8个子囊孢子。孢子数目、大小、形状因种而异。,(二)有性生殖,57,酵母的二倍体营养体细胞,减数分裂后产生四个单倍体的核,原细胞发育成子囊,里面有四个子囊孢子,将来发育成单倍体营养体细胞,子囊孢子的形成,58,各种类型酵母菌的子囊孢子,59,(三)酵母菌的生活史,上代个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程,称为该生物的生活史或生命周期。,各种酵母的生活史可分为三种类型: 1. 单倍体型 2. 双倍体型 3. 单双倍体型,60,1、单双倍体型,以酿酒酵母(S.cerevisiae)为代表 特点:单倍体营养细胞和双倍
21、体营养细胞均可进行芽殖。营养体既可以单倍体形式也可以双倍体形式存在;在特定条件下进行有性生殖。 单倍体和双倍体两个阶段同等重要,形成世代交替,61,2、单倍体型,以八孢裂殖酵母(Schizosaccharomyces)为代表 特点:营养细胞是单倍体;无性繁殖以裂殖方式进行;双倍体细胞不能独立生活,因为双倍体阶段短,一经生成立即减数分裂。,62,3、双倍体型,以路德类酵母(Saccharomycodes ludwigii)为代表 特点:营养体为双倍体,不断进行芽殖,双倍体营养阶段长,单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合。单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在,故不能独立生活。,63,二倍体酵母细胞在一定条件
22、下才能形成单倍体子囊孢子。 用营养充足的培养基和强壮活力旺盛的幼龄细胞(种子连续传代三次。) 培养时,温度:2530。须接触大量空气,促进细胞氧化作用。 选择适当的生孢子培养基(营养贫瘠的培养基),使细胞处于饥饿状态。常用石膏块或醋酸钠琼脂斜面等。,实验室子囊孢子的获得,64,啤酒酵母,菌落形态特征: 透明,大而厚,圆形,光滑湿润,易挑起,质地均匀,正反面及边缘与中心颜色较一致。 常见白色、矿烛色,少数红色,个别黑色。 不产假菌丝的酵母菌,菌落更为隆起,边缘圆整;产假丝的酵母菌菌落较扁平,表面和边缘较粗糙。,四、酵母菌培养的特征,65,酵母菌菌落,66,2.液体培养 在液体培养基上,不同的酵母
23、菌生长的情况不同。 好气性生长的酵母可在培养基表面上形成菌膜或菌醭,其厚度因种而异。 有的酵母菌在生长过程中始终沉淀在培养基底部。 有的酵母菌在培养基中均匀生长,使培养基呈浑浊状态。,67,(四)上面酵母与下面酵母,并非分类学上的名称,而是在啤酒酿造业中根据酵母菌在容器内的情况而对酵母菌株进行的分类: 上面酵母在发酵过程中细胞浮游在液体上层,是较活跃的发酵剂; 下面酵母在发酵过程中细胞沉于容器底层,是较缓慢的发酵剂。,68,(五)噬杀酵母,噬杀酵母是指某些在其生长繁殖过程生长能向菌体外分泌一种称作噬杀毒素的毒性蛋白的酵母菌株。噬杀酵母对噬杀毒素具有免疫力。噬杀酵母能杀死同族及亲缘酵母,这种特性
24、为一般物质抗生物质所没有。 中性菌株既不能杀死别的酵母,也不能被噬杀酵母杀死的酵母菌株。 敏感酵母可以被噬杀酵母杀死的酵母菌株。,69,酵母菌的代表属,1、酵母菌属 例:啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 2、裂殖酵母属(Schizosaccharomyces spp.) 3、假丝酵母属(Candida spp.) 例:热带假丝酵母(Candida tropicalis)、解脂假丝酵母和产朊假丝酵母 4、球拟酵母属 5、红酵母属 6、掷孢酵母属,70,第三节 丝状真菌霉菌(molds),本节提要: 霉菌的形态结构 霉菌的菌落特征 霉菌的繁殖及生活史 霉菌的代表属,概念
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