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1、1,第 二 章 真核微生物的形态、构造和功能,2,第一节 真核微生物概述,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,具有上述特征的微小生物 真菌、显微藻类、原生动物,3,典型真核细胞构造模式图(动物细胞),4,典型真核细胞构造模式图(植物细胞),5,原核微生物的细胞构造,真核微生物的细胞构造,6,一、真核生物与原核生物的比较,7,二、真核微生物的主要类群,真核微生物,植物界:显微藻类,动物界:原生动物,微型后生动物,菌物界:,假菌,真菌,单细胞真菌酵母菌,丝状真菌霉菌,大型真菌子实体真菌蕈菌,粘菌,8,真菌是最重要的真核微生物,约有十几万种,它们的特点是,
2、无叶绿素,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,9,(一)、细胞壁,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,真核细胞构造,10,(二)、细胞质膜 Plasma Membrane,11,12,13,鞭毛与纤毛构造:鞭杆、基体,14,(四)细胞核,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,由核被膜、染色质、核仁和核基质 组成,15,(五)细胞质
3、和细胞器 位于细胞质膜和细胞核间的透明、粘稠、不断流动并 充满各种细胞器的溶液,称为细胞质。,1、细胞基质和细胞骨架,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,16,糙面内质网:合成和运送胞外分泌蛋白 Rough endoplasmic reticulum (RER),Smooth endoplasmic reticulum (SER) 光面内质网:脂类和钙代谢有关。,2、内质网和核糖体,17,核糖体(核蛋白体):存在于一切细胞中的无膜包裹的颗粒状细胞器,具有蛋白质合成功能。40%蛋白质,60%RNA。沉降系数80S,18,
4、19,真核生物核糖体,原核生物核糖体,20,mitochondria,两层膜 外形和大小酷似杆菌 每个细胞有数百到数千个 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能量ATP,3、线粒体,21,4、叶绿体,chloroplast,双层膜包裹、只存在于绿色植物的细胞中,具有光合作用,外形多为扁平的圆形 或椭圆形,构造由三部分组成: 叶绿体膜、类囊体、 和基质,22,Golgi apparatus,5、高尔基体,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 功能是协调细胞生化功能 和细胞内外环境的重要的 细胞器,23,Lysosymes,6、溶酶体,单层膜 内含多种酸性水
5、解酶 功能是细胞内消化,24,7、微体,microbody,单层膜包裹、内含多种氧化酶和过氧化氢酶,主要功能是使细胞免受H2 O2毒害,并 能氧化分解脂肪酸等,25,8、液泡,9、膜边体,10、几丁质酶体,11、氢化酶体,真菌特有,位于质膜与细胞壁间,可能与分泌水解酶或合成细胞壁有关。,真菌菌丝体顶端微小泡囊,合成几丁质微纤丝。,鞭毛基体附近,为鞭毛运动提供能量。,维持渗透压,贮存营养物质,还具溶酶体功能。,26,第二节 酵母菌(Yeast),酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌,特点:,个体一般以单细胞状态存在 多数营出芽繁殖 能发酵糖类产能 细胞壁常含甘露聚糖 常生活在含糖量较高、酸度
6、较大的水生环境中,27,一、分布及与人类的关系,分布:偏酸性的含糖环境,也称为“糖菌”。 水果、蔬菜、蜜饯、果园土壤中。 种类: 据1982年的资料,已知的酵母有56属,500多种。,28,关系密切,(1)重要的微生物资源;人类的第一种“家养微生物”。单细胞蛋白(SCP)。 (2) 重要的科研模式微生物;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)。 (3)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。,29,二、细胞的形态构造,1形态:大,典型的单细胞真核微生物,通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠
7、状等多种。 2构造:细胞壁、细胞膜、细胞核、其它构造。,菌体无鞭毛,不能游动,30,31,32,(一)、细胞壁,外层:主要为甘露聚糖 中间层:主要是蛋白质 内层:主要为葡聚糖,细胞壁,酵母细胞壁结构,33,(二)、细胞膜,蛋白质:包括一些酶,类脂,甘油的单、双、三酯,甘油磷酯,磷脂酰胆碱(卵磷脂),磷脂酰乙醇胺,甾醇,麦角甾醇,酵母甾醇,糖类:甘露聚糖等(可能是合成细胞壁的前体),麦角甾醇,34,(三)、细胞核 遗传信息的主要贮存库。 2um质粒:复制受核基因组控制,真核,核孔,(四)、其它构造,液泡 线粒体 叶绿体 微体,35,1. 弄清几个名词 芽痕蒂痕; 真酵母和假酵母 真菌丝和假菌丝,
8、三、酵母菌的繁殖方式和生活史,36,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,2、,37,(一)无性繁殖,1、芽殖(budding),子细胞,出芽痕,假菌丝,芽殖是酵母菌最常见的一种繁殖方式,38,啤酒酵母(Saccharomycres cervisiae)的芽殖过程,39,2、裂殖(fission),少数酵母(裂殖酵母)具有与细菌相似的二分裂繁殖方式,40,3、产生无性孢子,少数酵母菌可在卵圆形营养细胞上长出小梗,其上产生 肾形的掷孢子。孢子成熟后,以喷射机制将孢子射出。,41,(二)有性繁殖,酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖的,细胞原生质体接触,质配,核配
9、,减数分裂,其繁殖过程为:1)两个性别不同的单倍体细胞靠近,相互接触; 2)接触处细胞壁消失,质配; 3)核配,形成二倍体核的接合子;有些以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖,独立生活;下次有性繁殖前进行减数分裂。有些进行减数分裂,形成4个或8个子囊孢子,而原有的营养细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。,42,(三)酵母菌的生活史,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,酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在,生活史有三种类型: 1)营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在,都可进行出芽繁殖。 酿酒酵母是这类生活史的代表。,43,c. 在特定的条件下才
10、进行有性繁殖,b. 营养体既能以单倍体(n)也能以二倍体(2n)形式存在,芽殖,有性繁殖,子囊孢子,一般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖,特点:,44,45,2)营养体只能以单倍体形式存在(核配后立即进行减数分裂);,特点:,a. 营养细胞为单倍体,b. 无性繁殖为裂殖,c. 二倍体细胞不能独立生活,此期极短,46,3)营养体只能以双倍体形式存在(核配后不立即进行减数分裂);,47,特点:,a. 营养体为二倍体不断进行芽殖,此阶段较长,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,c.单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合,d. 二倍体营养细胞内的核发生减数分裂,营养细胞成为子囊,其中形成
11、4个单倍体子囊孢子。,48,四、酵母菌的菌落,啤酒酵母,菌落与细菌的相仿,但由于细胞比细菌的大,菌落较大、较厚、易挑起,外观较稠和较不透明,正反面颜色一致。 乳白色、矿烛色、红色,红酵母菌落,49,酵母菌的主要代表,酵母菌属(Saccharomyces):啤酒酵母(S. cerevisiae)。除用于酿酒外,酵母菌还可产生维生素、蛋白质、核酸、辅酶A、ATP等,具有广泛的工业用途。 内孢霉属(Endomyces) 拟内孢霉属(Endomycopsis) 地霉属(Geotrichum) 假丝酵母属(Candida):如产朊假丝酵母(Candida utilis)可用于制造食用酵母;有些种如解脂假
12、丝酵母( Candida lipolytica)用于石油脱蜡(除去正烷烃)。,50,第三节 丝状真菌霉菌,霉菌(mold)是丝状真菌的一个俗称,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。,特点 不能进行光合作用; 以孢子进行繁殖; 具有发达的菌丝体和各种子实体构造; 营养方式为分解吸收型的角色扮演有机物分解者 细胞壁的主要成分为几丁质; 陆生性较强;,51,一、分布及与人类的关系,工业上的有机酸、酶制剂抗生素、维生素、生物碱等 的发酵生产,食品制造方面,如酱油的酿造和干酪的制造,引起工农业产品霉变,进行生物防治,污水处理和生物测定,在基础理论研究方面,霉菌是良好的实验材料,植物
13、、动物、人的病原菌(黄曲霉素),52,在居家环境中大约有300种霉菌 它会严重影响人类的健康,53,54,(一)菌丝的形态和构造,菌丝(Hypha)是霉菌营养体的基本单位; 其直径通常为310mm,与酵母菌相似; 根据菌丝中是否存在隔膜 无隔菌丝 Mucor、Rhizopus等低等真菌具有; 有隔菌丝 Aspergillus、Penicillium等高等真菌具有;,55,无隔菌丝 有隔菌丝,霉菌的菌丝,56,(二)菌丝体及其各种分化形式,由许多菌丝相互交织而成的一个菌丝集团称菌丝体,营养菌丝体密布在固体营养基质内部,主要 执行吸收营养物功能的菌丝体,气生菌丝体伸展到空间的菌丝体,57,菌丝体在
14、长期进化过程中,因其自身生理功能和对不同环境的高度适应性,已明显发展出各种特化的构造。,58,59,(2)匍匐菌丝:毛霉目真菌在固体基质上常形成与表面平 行、具有延伸功能的菌丝,又称匍匐枝。,1、营养菌丝体的特化形态,(1)假根:是Rhizopus(根霉属)等低等真菌匍匐菌丝与固体 基质接触处分化出来的根状结构,具有固着和、 吸取养料等功能。,60,(3)吸器:只在宿主细胞间隙蔓延的营养菌丝上分化出来的短枝,可侵入细胞内以吸收宿主细胞的养料而不 使其致死。,61,(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 宿主的表面,62,(5)附着枝:若干
15、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,63,(6)菌核:由菌丝聚集和粘附而形成的一种休眠体,同时它 又是糖类和脂类等营养物质的储藏体。,64,(7)菌索:促进菌体蔓延和抵御不良环境。尤其是在高等担子菌中较为常见。,65,(8)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。,66,2、气生菌丝体的特化形态,气生菌丝体主要特化成各种形态的子实体。 子实体:在里面或上面可产生无性或有性孢子,有一定形状与构造的任何菌丝体组织。,(1)结构简单的子实体,产无性孢子,分生孢子头:曲霉属、青霉属,孢子囊:
16、根霉属、毛霉属,产有性孢子:担子菌的担子,67,68,产有性孢子 简单子实体类型,69,(2)结构复杂的子实体,产生无性孢子,分生孢子器 分生孢子座 分生孢子盘,70,71,72,3、菌丝体在液体培养时的特化形态,真菌在液体培养基中进行振荡培养时,往往会产生菌丝球,有利于氧的传递以及营养物和代谢物的输送, 对菌丝的生长代谢产物有利。,73,三、霉菌的繁殖方式,74,(一)无性孢子,1.厚垣孢子: 孢子具很厚的壁,是真菌的休眠体,可抵抗热、干燥等不良环境。,75,2、节孢子: 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。,76,3、分生孢子: 菌丝
17、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而成的单个或成簇孢子。,77,4、孢囊孢子: 形成于一个特殊的囊状结构的囊内孢子 。,游动孢子 静孢子,78,(二)有性孢子,1、卵孢子:由两个大小不同的配子囊结合后发育而成,小 型配子囊叫雄器,大型配子囊叫藏 卵器。它们均由菌丝分化而来,当雄 器与藏卵器配合时,雄器中的内含 物通过授精管进入藏卵器与卵球结 合,随后卵球生出外壁即成为卵孢 子。,79,2、接合孢子 :由菌丝生出的结构基本相似、形态相同或略有不同的两个配子囊接合而成。,80,3、子囊孢子 :在子囊内形成的有性孢子 真菌的菌丝可分化为产囊器和雄器,然后二者结合形成子囊,再于子囊内
18、产生有性孢子,81,4、担孢子 :真菌的菌丝经过特殊分化和有性结合形成 担子, 在担子上形成有性孢子,82,无性孢子: 孢囊孢子:内生孢子,毛、根、犁头霉 分生孢子:外生孢子,最普遍 节孢子:粉孢子,菌丝断裂形成 厚垣孢子:真菌休眠体 有性孢子 卵孢子:配子囊(雄器、藏卵器) 接合孢子:同宗、异宗配合,接合菌特征 子囊孢子:形态多样。子实体、子囊果。子菌特征 担孢子:担子菌特征,83,四、霉菌菌落,菌落特征:霉菌的菌落形 态大,质地疏松,外观干 燥,不透明,呈现或松或 紧的蛛网状、绒毛状、棉 絮状或毡状;菌落与培养基间的连接紧密,不易挑取,菌落下面与反面的颜色、构造,以及边缘与中心的颜色、构造
19、常不一致等。,84,85,86,87,指能形成大型肉质子实体的真菌; 包括大多数担子菌类和极少数的子囊菌类; 担子菌纲的真菌很少进行无性繁殖; 蕈菌资源十分丰富,可供食用的种类2000多种,已利用的400种,进行人工栽培的50种;,第四节 大型真菌蕈菌,88,食用菌: 营养:蛋白含量高,氨基酸多达18种左右,特别是人体必需氨基酸。还含有多种维生素、糖类和矿物质。 药用真菌:茯苓,灵芝,银耳,冬虫夏草等, 真菌代谢物药物:青霉素,头孢霉素等抗生素。 少数有毒或引起木材朽烂。,与人类关系,89,蕈菌(mushroom)又称伞菌,通常是指那些能形成 大型肉 质子实体的真菌,包括大多数担子菌类和极少数
20、的子囊菌类,与人类的关系密切,其中可供食用的种类有2000种, 目前已利用的食用菌约有400种,90,从外表看,蕈菌不象微生物。 进化历史、细胞构造、早期发育、生物学特点、研究方法。与显微真菌一致。 新品种:杏鲍菇、真姬菇、雪杉耳等,91,菌丝分化的5个阶段,蕈菌菌丝分化过程分为五阶段(如担子菌): 1)一级菌丝:单核菌丝 2) 二级菌丝:双核菌丝锁状联合 3)三级菌丝:多种菌丝束 4)子实体 5)担孢子,92,锁状联合双核细胞构成的二级菌丝通过形成喙状突起而连合两个细胞不断使双核细胞分裂,从而使菌丝尖端不断向前延伸。,93,4)形成子实体,94,5)产生担孢子,95,单核菌丝 由担孢子萌发形
21、成的菌丝,其细胞内含有一个细胞核,在整个生活史中占据的时间短; 双核菌丝 由性别不同的两初生菌丝只进行质配,不进行核配所形成的双核菌丝。具有双核的次生菌丝细胞常以锁状联合的方式来增加细胞的个体。次生菌丝占据生活史的大部分时期。 三生菌丝 双核菌丝体发育到一定阶段,在一定的环境条件下,又会相互交接聚合起来,形成三生菌丝体。三生菌丝体已高度分化,成为特殊的十分致密的菌丝组织。特化后的三生菌丝形成各种子实体 ; 子实体 菌丝束在适宜条件下迅速膨大形成菌蕾,并进一步开伞成熟; 担孢子 在蕈菌的有性繁殖过程中,双核菌丝的顶端细胞发育成担子,在担子上形成的有性孢子称为担孢子。,蕈菌的发育过程,96,1. 蘑菇子实体 2. 担孢子 3. 担孢子萌发生 出芽管 4. 单核菌丝 5. 双核菌丝 6. 三生菌丝 7. 子实体 8. 子实体膨大, 开伞、成熟 9. 担孢子,97,98,杏鲍菇,白灵菇,99,茶树菇,草菇,100,思考题,比较细菌与酵母菌、放线菌与霉菌个体形态差异。,
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