第三章真核微生物-32.ppt
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1、第三章 真核微生物,学习要求: 通过本章学习,要求学生掌握真核细胞的结构与功能及其与原核细胞的主要区别,真菌、藻类、原生动物的形态特点、繁殖方式和代表种类的主要特征。 重 点: 真菌的无性繁殖,有性繁殖和代表种类。 难 点: 真菌的各种无性繁殖和有性繁殖过程。 细菌鞭毛与真核生物鞭毛亚显微结构的比较。,真核生物(Eukaryotes) 是一大类细胞核具有核膜,核仁,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多种细胞器的生物。 真核微生物(Eukaryotic microorganism) 属于真核生物类的微生物。,真核微生物的类群:,藻 类 (Algae) 原生动物(Protozoa
2、) 黏 菌 (slime mold),丝状真菌,酵 母,真 菌 (Fungi),大型真菌子实体真菌蕈 菌,真菌(fungus,复fungi):,特 点:,无叶绿素,不能进行光合作用 一般具有发达的菌丝体(酵母是单细胞真菌) 细胞壁多含有几丁质 营养方式为异养吸收型 以产大量无性和(或)有性孢子的形式进行繁殖 陆生性较强,真菌的形态:,单细胞:酵母菌,丝状真菌:霉菌、蕈菌,真菌的繁殖:,无性繁殖:不经过两种性细胞的结合便能产生新个体的繁殖方式。 包括菌丝繁殖、裂殖、芽殖、无性孢子繁殖,有性繁殖:不同性别的细胞或器官配合后产生不同类型的有性孢子 有性孢子繁殖,真菌的有性繁殖过程:,核配 (kary
3、ogamy):两个细胞核结合 在低等真菌中,质配后立即核配,而高等真菌常有双核阶段,质配后两个核并不立即结合,需经很长时间才能核配。在此期间,双核细胞甚至又可同时各自分裂。,质配 (plasmogamy):性细胞细胞质融合,减数分裂 (meiosis) 核中的染色体数目又恢复到单倍体状态。大多数真菌在核配以后一般都立即发生减数分裂,菌体核的染色体数都是单倍的。双倍体只限于接合子(zygote)。,真菌的分类地位:,无鞭毛菌类,接合菌纲 担子菌纲 子囊菌纲 半知菌纲,有鞭毛菌类,游动菌纲 藻菌纲,裸菌类,粘菌纲 聚粘菌纲,真菌的生活类型,腐生 寄生,有利 有害,第一节 酵母菌,本节内容: 酵母菌
4、的形态结构 酵母菌的培养特征 酵母菌的繁殖方式和生活史,一、酵母菌的形态结构,分类,子囊菌纲 裂殖菌纲 半知菌纲,酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌,形状为圆形、椭圆形或圆柱形,细胞宽约15m,长约530m。,特点:,个体一般以单细胞状态存在 膜中有固醇 细胞壁由葡聚糖、蛋白质和甘露聚糖三层组成 能发酵糖类产能 多数为出芽繁殖 常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中,1.多分布在含糖的偏酸性环境,也称为“糖菌”;,如水果、蔬菜、叶子、树皮等处,及葡萄园和 果园土壤中等。,2.重要的微生物资源;,酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。,分布及与人类的关系,5. 应用于环境保护。,3.重要的
5、科研模式微生物;,啤酒酵母(Saccharomyces cerevisae)第一 个完成全基因组序列测定的真核生物(1997)。,4.有些酵母菌具有危害性;,有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、 泌尿生殖道疾病。,酵母菌可利用污水中有机物、净化水质。,(一)形态大小,酵母菌的形态结构,酵母菌为单细胞。 1.形态:因种而异,多呈 圆形,卵圆形。也有特 殊形态,如柠檬形、三 角形、藕节状、腊肠形, 假菌丝等 。 2.大小:宽约15m, 长约530 m。发酵 培养中的细胞平均直径 45m.,假菌丝:,酵母菌的形态结构,酵母菌在一定条件下培养,产生的芽体与母细胞不分离形成的特殊形态。,(二)细胞结构
6、,酵母菌的形态结构,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。,真菌细胞壁主要成分是多糖,另有少量的蛋白质和脂类,低等真菌的细胞壁的主要成分以纤维素为主,酵母的细胞壁的主要成分以葡聚糖为主,高等真菌的细胞壁的主要成分以几丁质为主,藻类的细胞壁主要是纤维素、间质多糖,真核微生物的细胞壁,1 . 细胞壁(以酿酒酵母为例),酵母菌的形态结构,外层:甘露聚糖,约占30%,以-糖苷键联结(并非所有酵母菌都有),(1)化学组成:,甘露聚糖 蛋白质、脂类、几丁质 葡聚糖,内层:葡聚糖,酵母菌的形态结构,约占30-40%,由D-葡萄糖以-糖苷键联结。,中层:蛋白质,
7、酵母菌的形态结构,含6-8%,多为酶类。,细胞壁的少量组分脂类和几丁质 几丁质(chitin):为聚乙酰氨基葡萄糖,酵母菌的形态结构,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%,有的假丝酵母含量超过了2%。,(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)细胞壁的功能: 半透性; 保护性; 与细胞合成有关。,酵母菌的形态结构,2 . 细胞膜,酵母菌的形态结构,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。,真核
8、生物与原核生物细胞质膜的差别,细胞膜的功能: 调节渗透压; 吸收与分泌。,酵母菌的形态结构,是细胞遗传信息(DNA)的贮存、 复制和转录的主要部位,外形固定,有核膜、核仁,由核被膜、染色质、核仁和核基质 组成,3 . 细胞核,核膜,核仁,八聚体组蛋白 (H2A,H2B、H3和H4各一对) 组蛋白H1与连接DNA结合 DNA:盘绕八聚体,真核结构,核基质:由蛋白纤维组成的网状结构,有支撑细胞核和 提供染色质附着点的功能。,核仁,染色质,核被膜,RNA,蛋白质,核膜:由两层78nm的膜组成,中间有1050nm的核周间隙;上被核孔(4070nm),透性比任何生物膜都大。,核纤层:成分为核纤层蛋白,核
9、小体,RNA,非组蛋白:DNA聚合酶,RNA聚合酶,是真核细胞合成和组装核糖体的场所。,真核细胞细胞核的核小体构造模式图:,核小体,组蛋白八聚体,双链DNA,组蛋白H1,4、细胞质和细胞器,除细胞器以外的胶状溶液,称细胞基质,细胞骨架是由微管、肌动蛋白丝(微丝)和中间丝3种蛋 白质纤维构成的细胞支架,膜边体亦称边缘体或“真菌中体”,它只存在于真菌细胞中。是位于细胞膜和细胞壁之间的由单层膜包围的结构。其形状有管状、囊状、球状、卵圆形或多层折叠膜。边体既可出现在膜的外侧,也可出现在膜的内侧。,膜边体(lomasome),细胞壁 肽聚糖(古细菌除外) 纤维素、几丁质、葡聚糖等 细胞膜 一般没有甾醇
10、常有甾醇 细胞器 无 有线粒体、叶绿体等 核糖体 70s(50s+30s) 80s(60s+40s) 细胞核 原核、无核膜、核仁、单个 真核、有核膜、核仁、多 染色体,DNA不与组蛋白结 条染色体,DNA与组蛋白 合,没有有丝分裂 结合,有丝分裂。 大 小 直径通常小于2m 直径从2-100m 运动器官 靠鞭毛,鞭毛是1条中空 靠鞭毛或纤毛, 管状蛋白质丝 结构为9+2型 呼吸链位置 细胞膜 细胞中的线粒体上,结构 原核细胞 真核细胞,真核细胞与原核细胞的比较,二、繁殖方式和生活史,酵母菌的 繁殖方式,无性,有性(产子囊孢子),芽殖:各属都存在,裂殖:在裂殖酵母菌(Schizaccharomy
11、ces)中存在,产无性孢子,掷孢子,厚垣孢子,只进行无性繁殖的酵母菌称假酵母 具有有性繁殖的酵母菌称真酵母,(一)繁殖方式,节孢子,1、芽殖(budding),芽殖是酵母菌进行无性繁殖的主要方式。成熟的酵母菌细胞,先长出一个小芽,芽细胞长到一定程度,脱离母细胞继续生长,尔后出芽又形成新个体。如此循环往复。一个成熟的酵母菌通过出芽繁殖可平均产生24个子细胞,子细胞也称芽孢子。,可有多边芽殖、两端出芽、 三边出芽等。 环境适宜时,可出现芽簇、 假菌丝。,繁殖方式和生活史,假菌丝:酵母菌进行芽殖过程中,几次出芽不脱落形成几个或几十个酵母状细胞连在一起时称为假菌丝。,假菌丝,假菌丝与真菌菌丝的区别是假
12、菌丝两细胞连接处呈细腰状。,芽殖过程: 1)母细胞形成小突起 (A-D) 2)核裂(E-G) 3)原生质分配(H-I) 4)新膜形成(J-K) 5)形成新细胞壁(L),酵母菌(Saccharomycres cervisiae)的芽殖过程,2.裂殖:,借细胞横分裂法繁殖,与细菌类似,如裂殖酵母。 在快速生长期,细胞可以分裂而不分开形成细胞链假菌丝。,繁殖方式和生活史,3.产生无性孢子,繁殖方式和生活史,产生掷孢子(ballistospore) 产生节孢子和厚垣孢子,掷孢子是掷孢酵母属等少数酵母菌产生的无性孢子,外形呈肾状。这种孢子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
13、喷射机制将孢子射出。,掷孢子(ballistospore),厚垣孢子(chlamydospore),细胞壁中的原生质聚集成圆形,细胞壁加厚形成厚垣孢子。,4. 有性繁殖: 以形成子囊和子囊孢子的方式进行繁殖,细胞原生质体接触,质配,核配,减数分裂,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,子囊里面的子囊孢子将发 育成单倍体营养体细胞,1)二倍体细胞的形成:,形成:相邻单倍体细胞间接合;两细胞内质配、核配,形成二倍体接合子。 特点:可进行二倍体营养细胞的无性繁殖。 应用:细胞个体大、生存力强;发酵工业多用此进行生产。,繁殖方式和生活史,2)子囊孢子(ascospore)形成:,形成:
14、适宜条件下,二倍体细胞减数分裂形成子囊孢子。 子囊:此时的二倍体细胞称作子囊(ascus)。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。 单倍体孢子繁殖:可经无性繁殖产生单倍体营养细胞。,繁殖方式和生活史,(二)酵母菌的生活史:,生活史又称生命周期,指上一代生物个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代的全部过程,单、双倍体型 单倍体型 二倍体型,c. 在特定的条件下才进行有性繁殖,营养体既能以单倍体(n)也能以二倍体(2n)形式 存在,1、单、双倍体型,一般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖,特点:,S.cerevisiae (酿酒酵母) 的生活史,在其生活史中,单倍体营养阶
15、段和二倍营养阶段都可以出芽方式继续繁衍,所以两个阶段是同等重要的,这就使生活史形成了世代交替。,芽殖,有性繁殖,子囊孢子,2、单倍体型,特点:,b. 营养细胞为单倍体,a. 无性繁殖为裂殖,c. 二倍体细胞不能独立生活,此期极短,Schizosaccharomces octosporus(八孢裂殖酵母)的生活史,代表:八孢裂殖酵母Schizosaccharomyces octosporus 特点: 1)营养细胞是单倍体 2)无性繁殖以裂殖方式进行 3)双倍体细胞不能独立生活,因为双倍体阶段短,一经生成立即连续分裂两次(第一次为减数分裂),形成8个单倍体子囊孢子。,3、二倍体型,特点:,c. 营
16、养体为二倍体不断进行芽殖,此阶段较长,a. 单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合,b. 单倍体阶段仅以子囊孢子的形式存在,不 能进行独立生活,Saccharomycodes ludwigii(路德氏酵母)的生活史,相对接合型的邻近单倍体子囊孢子在子囊内就成对结合,发生质配和核配,形成二倍体的细胞;该细胞萌发,芽管穿过子囊壁而成为芽生菌丝,酵母细胞从此处出芽。芽细胞以一横隔与母细胞隔离,后即分开;这些二倍体核营养细胞经减数分裂转变为子囊,每个子囊内产生4个单倍体的子囊孢子。,三、酵母菌的培养特征,菌落与细菌的相似,但由于细胞比细菌的大,细胞内有许多分化的细胞器,细胞间隙含水量相对较少,以及不能运动等
17、特点,因此菌落较大,较厚,表面湿润,粘稠和较不透明,易挑取,有些种因培养时间太长使菌落表面皱缩。颜色单调,常见白色、土黄色、红色。,1. 固体培养基,2. 液体培养基,好气性生长; 可在液面上形成:醭、岛、环; 亦可沉淀生长。,酵母菌的培养特征,第二节 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 霉菌的代表属及其生活史,隶属于,藻状菌纲 子囊菌纲 半知菌纲,霉菌(molds):为丝状真菌的俗称。通常指那些菌丝体较为发达又不产生大型肉质子实体结构的真菌。,(一)菌丝和菌丝体 构成真菌营养体的基本单位是菌丝 (hypha)。 具有菌丝结构的真菌又称霉菌 (mold)
18、 或丝状真菌(filamentous fungi)。 菌丝相互交错而成的集合体称为菌丝体(mycelium)。 菌丝也是繁殖单位,任何一小段菌丝都可以发育成一个新的个体。 菌丝在光学显微镜下呈管状,由含几丁质的细胞壁包被,直径约2-10 m,比一般细菌和放线菌菌丝大几倍到几十倍。,一、丝状真菌的一般形态,有隔膜菌丝:菌丝由横隔膜分隔成成串的多细胞,每个细胞内含有 一个或多个细胞核,在菌丝生长过程中细胞核的分裂 伴随着细胞的分裂。如青霉菌、曲霉菌、白地霉等绝 大多数真菌菌丝均属此类。,无隔膜菌丝:菌丝中无横隔膜,整个细胞是一个单细胞,菌丝内有 许多核,在生长过程中只有核的分裂、原生质量的增 加和
19、菌丝的延长,没有细胞数目的增多。如根霉、毛 霉、犁头霉等。,无隔膜菌丝(A)与有隔膜菌丝(B),(二)菌丝体的特化结构,(1)匍匐菌丝:毛霉目真菌在固体基质上常形成与表面平行、 具有延伸功能,并连接两丛孢囊梗的菌 丝,又称匍匐枝。,(2)假根:是毛霉目低等真菌的菌丝与固体基质接触处分化出 来的须根状结构,具有固着、吸取养料、支撑孢子 囊和孢囊梗的功能。,营养菌丝体的特化形式,(3)吸器:病原真菌侵染宿主后,在宿主细胞间隙蔓延,从 菌丝上分化出短枝,侵入细胞内以吸收宿主细 胞的养料而不使其致死。,(4)附着胞:许多寄生于植物的真菌在其芽管或老菌丝顶端 会发生膨大,分泌粘状物,借以牢固地粘附在 宿
20、主的表面,(5)附着枝:若干寄生真菌由菌丝细胞生出12个细胞的短枝,将菌丝附着于宿主体上,(6)菌环和菌网 :捕虫类真菌常由菌丝分枝组成环状或网状组 织来捕捉线虫类原生动物,然后从环上或网 上生出菌丝侵入线虫体内吸收养料。,(7)菌核:由菌丝聚集和粘附而形成的坚硬的团块结构,也 是一种休眠体,同时它又是糖类和脂类等营养物质 的储藏体。,雷丸:又名雷矢、雷实、竹苓、竹林子、竹铃芝、木连子,(8)菌索:大量菌丝平行聚集,并分化成根状或绳状结构,能在缺少营养的环境中为菌体生长提供基本的营养来源,尤其是在高等担子菌中较为常见。,子实体:由真菌的营养菌丝和生殖菌丝缠结而成的具有一定 形状的产孢结构,气生
21、菌丝体的特化形式,菌落由分枝状菌丝组成,由于菌丝较粗而长, 形成的菌落较疏松,呈绒毛状、絮状、蜘蛛网 状等,比细菌、放线菌大的多; 有些生长快,其菌丝在固体培养基上蔓延,使 菌落无固定大小; 霉菌形成的孢子形状、构造、颜色各有不同, 故菌落表面呈现出肉眼可见的结构和颜色; 有些水溶性色素等,可分泌至培养基中,使菌 落背面也有不同颜色。,二、霉菌的菌落特征,液体培养特征: 静止培养,菌丝往往在液体表面生长形成菌膜。 震荡培养,菌丝相互缠绕形成菌丝球,亦可形成絮片状,与震荡速度有关。,菌落特征:菌落大、疏松、不透明,多呈绒毛状、絮状或网状等,不同的霉菌孢子含有不同的色素,所以菌落呈红、黄、绿、青绿
22、、青灰、黑、白、灰等多种颜色,霉菌的菌落特征,丝状真菌的繁殖能力极强,主要是通过产生无性孢子或有性孢子来完成。,无性孢子:厚垣孢子 节孢子 分生孢子 孢囊孢子 游动孢子,有性孢子:合 子 卵孢子 接合孢子 子囊孢子 担孢子,三、丝状真菌的繁殖,(一)无性孢子的繁殖:,无性繁殖:不经两性孢子的结合,仅营养细胞分裂或分化而形成同种新个体的过程。,霉菌的繁殖及生活史,无性孢子的特点:量大、分散、生存力强。,应用:繁殖、扩大培养、菌种包藏。,1. 厚垣孢子(chlamydospore,又称关节孢子),细胞圆或柱形,壁厚,类脂质和原生质浓缩; 有顶生、侧生、间生等多种着生方式; 对热、干燥、不良环境抵抗
23、力很强; 是霉菌的休眠体和繁殖体。例如,总状毛霉,霉菌的繁殖及生活史,由菌丝断裂形成。菌丝生长到一定 阶段,出现许多横隔膜,然后从横隔膜处断裂,产生很多单个孢子。,白地霉,2.节孢子(arthrospore,又称粉孢子):,菌丝分枝顶端细胞或菌丝分化来的分生孢子梗的顶端细胞分割或缢缩而成的单个或成簇孢子。分生孢子是子囊菌和半知菌亚门的霉菌产生的一类无性孢子。,3.分生孢子(conidiospore):,曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium) 具有明显分化的分生孢子梗,梗的顶端再形成孢子。 分生孢子是最常见的无性孢子,大多数真菌均以此方式进行繁殖。是一种外生孢子,借助
24、空气传播。,分生孢子器,无性孢子结构复杂的子实体,4、孢囊孢子(sporangiospore) :,真菌发育到一定阶段,菌丝加长,顶端细胞膨大成圆形、椭圆形或梨形的“囊状”结构。囊的下方有一层无孔隔膜与菌丝分开而形成孢子囊,并逐渐长大。囊中密集细胞质和许多核,每个核外包围细胞质,并形成孢子壁,随后发育成孢囊孢子。,孢囊孢子有两种类型,一种为生鞭毛,能游动的叫游动孢子,如鞭毛菌亚门中的绵霉属;另一种是不生鞭毛,不能游动的叫静孢子,如接合菌亚门中的根霉属。,霉菌的静孢子 毛霉的孢子囊 孢子囊壁破裂,露出静孢子 囊轴,霉菌无 性孢子,分生孢子,芽生孢子,节孢子,孢囊孢子,厚垣孢子,(二)有性孢子的繁
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