第三章真核微生物.ppt

第三章 真核微生物,第三章 真核微生物,教学目标与要求：,1. 了解酵母菌、霉菌和大型真菌的主要特征及其生物学特性；,2. 重点掌握，酵母菌与霉菌的形态结构和繁殖方式；,3. 掌握常见霉菌的主要特征及区别；,4. 了解酵母菌在生产实践中的应用及原核微生物与真核微生物的主要区别。,原核微生物细胞结构的主要特征是细胞核没有核膜； 而真核微生物的细胞核具有核膜，并且进行有丝分裂，细胞质中有线粒体，有些还有内质网等细胞器。真核微生物包括：真菌（fungi） 、单细胞藻类(single cell algae)和原生动物(protozoon)等 。,第一节 真核微生物概述,一、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,菌物界：,假菌,真菌,单细胞真菌酵母菌,丝状真菌霉菌,大型真菌蕈菌,真菌是一类低等真核微生物的通称,过去真菌在 分 类 上 分 为 三 纲 一 类,藻状菌纲 子囊菌纲 担子菌纲 半知菌类,真菌的种类很多，既包括大型真菌，如 蘑菇、马勃，也包括小型的霉菌和酵母菌等。,目前在真菌界分类上仍有许多不同看法，大体可分为真菌门（Eumycota）和粘菌门（Myxomycota）,真菌门依据其形成有性孢子的情况又分为 :,鞭毛菌亚门,接合菌亚门,子囊菌亚门,担子菌亚门,半知菌亚门,二、真菌的特点,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（壳多糖） 营养方式为异养吸收型只能靠渗透自体外吸取营养 以产大量无性（或）有性孢子的形式进行繁殖 陆生性较强,基于上述特点把真菌独立于动、植物之外而成为单独的一类真核微生物。,（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,三、真菌的细胞结构,（二）、鞭毛与纤毛,（三）、细胞质膜 Plasma Membrane,（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,（五）细胞质和细胞器,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,糙面内质网 Rough endoplasmic reticulum (RER),Smooth endoplasmic reticulum (SER) 滑（光）面内质网,2、内质网和核糖体,核糖体（ribosomes）,Golgi apparatus,3、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,Lysosymes,4、溶酶体,单层膜 内含多种酸性水解酶 功能是细胞内消化,5、微体,microbody,单层膜包裹、内含多种酸性水解酶,主要功能是使细胞免受H2 O2毒害，并能氧化分解脂肪酸等,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(能量转换中心),6、线粒体,7、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,四、真菌的分布及与人类的关系,真菌的种类很多，真菌的分布很广，土壤、水、空气和动植物体中均有其存在，而且与人类关系极为密切。, 工业上有机酸、酶制剂、抗生素、维生素、生物碱等发酵生产 进行生物防治，污水处理和生物测定 参与自然界的物质循环 在基础理论研究方面，真菌是良好的实验材料,有益方面：,有害方面：,植物病害,动物和人类疾病,真菌性中毒,酱油、大酱、食用醋生产发酵池,蕈菌,生物防治(biological control),用虫霉菌使“吊死瘟”在蝗虫中流行，用白僵菌防治松毛虫等,生物工程产品柠檬酸,生物工程产品乳酸,蛋白酶,淀粉酶,生物工程产品酶制剂,酵母菌与人类,棉花枯萎病,病原 Fusarium oxysporum f. sp.vesinfectum (Atk.) Snyder et Hansen尖孢镰刀菌,霉菌与人类植物疾病,曲霉病(aspergillosis),肺囊虫病(aspergillosis) (pcp),霉菌与人类动物和人类疾病 引起表层、皮肤和皮下真菌病,和黄曲霉毒素,Aspergillus flavus,霉菌与人类真菌毒素,黄曲霉毒素（aflatoxin）的理化性质,黄曲霉毒素的去除:,物理吸附法-活性碳,加水搓洗、淘洗去除,剔除霉粒法，排除破碎的花生粒,植物油强碱处理,碾压加工法,紫外线法,微生物法,臭氧法,第二节 酵母菌,什么是酵母菌 酵母菌的形态构造 酵母菌的繁殖方式和生活史 酵母菌的菌落 酵母菌与人类的关系,什么是酵母菌(yeast) ？,一类单细胞真菌的统称。无分类学的意义，广义上凡单细胞时代时间较长、通常以出芽方式进行无性繁殖的低等真菌。,多数出芽繁殖少数裂殖或产生子囊孢子；,能发酵糖类产能；,细胞壁常含葡聚糖和甘露聚糖；,分属于子囊菌纲、担子菌纲及半知菌类（亚门）,喜在含糖量高、酸性的水生环境生长,酵母菌的共性：,个体一般以单细胞状态存在；,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。 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。,酵母菌与人类的关系：“第一个家养微生物”,酵母菌,传统食品发酵,生长单细胞蛋白,石油脱腊,生化药物,基因工程的表达系统,（一）酵母菌的形态和大小,球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种,二、酵母菌的形态结构,酵母菌细胞的大小，由于种类不同，差别很大，一般长23m，有些种类可长达2050m,其宽度变化较小，通常为110m。,子细胞,芽痕,出生痕,2,3,子细胞,母细胞,（二）酵母菌的细胞结构,酵母菌属真核微生物，其细胞结构类似于高等生物。酵母菌细胞中有细胞器、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体、微体、核糖体、内质网、类脂颗粒和异染粒等，不存在具有分化的高尔基体。有些种类还具有荚膜、菌毛等。,酵母菌的形态构造模式图,细胞壁 细胞膜 细胞核 其他细胞构造,线 粒 体,芽体液泡,细 胞 壁,核,芽 体,液 泡 膜,细 胞 膜,1 细胞壁,细胞的最外层为细胞壁，幼龄时较薄，具有弹性，以后逐渐变硬厚,但不及细菌细胞壁坚韧。有些进行出芽繁殖的酵母菌，因在细胞壁上有芽痕及出生痕，其壁粗糙。芽痕是芽脱落后，在母细胞上留下的瘢痕。出生痕是子细胞从母细胞脱落时所带的瘢痕。,厚约25nm，主要成分为酵母纤维素，它呈三明治状外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖，都是分枝状聚合物，中间夹着一层蛋白质。,2 酵母菌细胞膜,有甾醇：以麦角甾醇多,有糖脂,无电子传递链,磷脂种类不同,细胞膜位于细胞壁内侧，厚约7.5nm,结构与于原核微生物基本相似，其差异主要是构成细胞膜的磷脂和蛋白质的种类不同，此外，细胞膜上还具有固醇，主要是麦角固醇。其功能主要是调节渗透压，吸收营养及分泌物质等，并与细胞的合成有关。,3、细胞核,真核,核孔,4、其它构造,液泡 线粒体 内质网 微体,核糖体、贮藏颗粒等,酵母菌的内含物（贮藏颗粒）,异染颗粒、脂肪粒、糖（原）粒、海藻糖,三、酵母菌的繁殖方式和生活史,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（Schizaccharomyces）中存在,产无性孢子,节孢子,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）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,Saccharomyces cerevisiae的芽殖过程,芽殖,2、裂殖（fission）,少数酵母具有与细菌相似的二分裂繁殖方式,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,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。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喷射机制将孢子射出。,3.掷孢子,4.厚垣孢子 -是真菌的一种休眠体,（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 （2n）,减数分裂,适宜的条件下，二倍体细胞减数分裂形成子囊孢子。,酵母的二倍体营养体，细胞接合质配核配,经2次分裂其中1次为减数分裂后产生四个单倍体的子核,原细胞发育成子囊(ascus)，里面有四个子囊孢子，将来发育成单倍体营养体细胞即子囊孢子,有性生殖,(三) 酵母菌生活史的三种类型,营养体以单倍体/双倍体两种形式存在,营养体只以单倍体形式存在,营养体只以双倍体形式存在,单倍体型 以八孢裂殖酵母为代表 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，故双倍体阶段短，一经生成立即减数分裂。,酵母菌的生活史-1,双倍体型 以路德类酵母为代表 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。,酵母菌的生活史-2,单双倍体型 以啤酒酵母为代表 特点：单倍体营养细胞和双倍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。,酵母菌的生活史-3,啤酒酵母,菌落形态特征：大而厚，圆形，光滑湿润，粘稠性，颜色单调。常见灰（乳）白色、土黄色、红色。,四、酵母菌的培养特征,液体培养 在液体培养基上，不同的酵母菌生长的情况不同。 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。,上面酵母与下面酵母,并非分类学上的名称，而是在啤酒酿造工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（或发酵终了）细胞悬浮在液体上层，是较活跃的发酵剂； 下面酵母在发酵过程中（或发酵终了）细胞沉于容器底层，是较缓慢的发酵剂（我国大部分厂家均为该种酵母）。,噬杀酵母是指某些在其生长繁殖过程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，这种特性为一般抗生物质所没有。 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。,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,第三节 霉菌,霉菌（mold）不是一个分类学上的名词，而是一些丝状真菌的通称。即凡是在基质上长成绒毛状、棉絮状、或蜘蛛网状的丝状真菌通称霉菌。,藻状菌纲 分属于真菌界的 子囊菌纲 半知菌类,或分属于鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门、半知菌亚门,一、霉菌的菌丝与形态构造,（一）无隔菌丝和有隔菌丝进化程度,（二）真菌菌丝横隔类型,（三） 菌丝及其延伸过程,（四）菌丝类型及其各种分化形式：,丝状真菌的菌丝体，虽然没有根、茎、叶的分化，但其菌丝功能有一定程度的分化。,生长在固体培养基内部，具有吸收营养物质能力的菌丝称营养菌丝或基质菌丝；,由营养菌丝向上生长，伸展在空气中的菌丝称为气生菌丝。,由许多菌丝相互交织而成的一个菌丝集团称菌丝体,这两类菌丝体在长期的进化中，因其自身的生理功能和对不同环境的高度适应，已明显地发展出各种特化的构造。,（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：是根霉属(Rhizopus)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。,1、营养菌丝体的特化形态,（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。,1、营养菌丝体的特化形态,（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,（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。,（7）菌索：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。,在树皮下或地下的白色根状菌丝组织，促进菌丝蔓延和抵御不良环境。,（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。,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。,（1）结构简单的子实体,产无性孢子,分生孢子头(穗) ：曲霉属、青霉属,孢子囊：根霉属、毛霉属,产有性孢子：担子菌的担子,（2）结构复杂的子实体,产无性孢子 的构造,分生孢子器,分生孢子座,分生孢子盘,b) 产有性孢子的子囊果,闭囊壳,子囊壳,子囊盘,（2）结构复杂的子实体,子囊果(Ascocarp)：是能产生有性孢子，结构复杂的子实体。多个子囊外部由菌丝体组成共同的保护组织结构, 称为子囊果。子囊包在其中。子囊果有三种类型：,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。,二、真菌的孢子,真菌的繁殖能力极强，主要是通过产生无性孢子 或有性孢子来完成的,（一）无性孢子,1.厚垣孢子： 这类孢子具很厚的壁，是真菌的休眠体，可抵抗热、干燥等不良环境。,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。,二、真菌的孢子 - （一）无性孢子,3、分生孢子： 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而成的单个或成簇孢子。,二、真菌的孢子 -（一）无性孢子,4、孢囊孢子： 形成于一个特殊的囊状结构的孢子 囊内。 游动孢子:是有鞭毛能游动的一种孢囊孢子。,二、真菌的孢子 -（一）无性孢子,二、真菌的孢子,（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。,2、接合孢子 ：接合孢子是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。,二、真菌的孢子 -（二）有性孢子,3、子囊孢子 ：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，再于子囊内产生有性孢子，即子囊孢子。,二、真菌的孢子 - （二）有性孢子,各种类型的子囊孢子,担子菌产生有性孢子的担子,双核菌丝的顶端细胞膨大后而形成，担子内的两性细胞经过核配后形成一个双倍体的细胞核，再经过减数分裂便产生4个单倍体的核，这时担子顶端长出4个小梗，小梗顶端稍微膨大，最后4个单倍体的核就分别进入小梗的膨大部位，从而形成4个外生的单倍体担孢子。,4、担孢子 ：真菌的菌丝经过特殊分化和有性结合形成 担子， 再在担子上形成的有性孢子。,-,根霉（rhizopus）,毛霉 (mucor),曲霉 (aspergillus),青霉 (penicillium),三、与人类关系密切的常见霉菌,根霉（rhizopus）,分类：藻状菌纲（接合菌亚门） 毛霉目根霉属； 形态：菌丝发达、繁密； 属于单细胞微生物，菌丝无分隔； 具有弧形匍匐菌丝和假根； 孢子囊的囊轴明显，囊轴基部与柄 相连处形成囊托； 应用：糖化酶（淀粉酶） 也会引起食物腐败,孢囊梗,孢子囊,囊轴,囊托,霉菌生活史根霉,黑根霉的生活史,根霉的用途:,酿酒工业常用的糖化菌种,发酵饲料,转化甾族化合物的生产菌,毛霉（Mucar）,分类：藻状菌纲（接合菌亚门） 毛霉目毛霉属； 形态：菌丝发达，繁密，白色无隔多核，单细胞真菌； 繁殖：孢囊孢子。厚垣孢子。接合孢子； 应用：糖化能力强，用于糖化和发酵， 腐乳生产等。也会引起食物腐败,毛霉的用途:,生产有机酸,生产酶制剂,生产腐乳、豆豉,对甾族化合物具转化作用,甾族,曲霉Aspergillus,分类：子囊菌纲（亚门） 曲霉属； 形态：菌丝有隔，具有足细胞 分生孢子梗及膨大顶囊； 繁殖：分生孢子； 应用：酿造产业，有机酸发酵 酶制剂生产。,曲霉的用途:,是做酱、酿酒、制醋的主要菌种,有机酸、酶制剂,生产糖化饲料,食用色素,青霉（Penicillium）,分类：子囊菌纲（亚门）青霉属； 形态：多细胞，菌丝分隔，有分枝； 分生孢子梗具隔，分生孢子梗顶端不膨大，无顶囊，经多次分枝产生几轮对称或不对称的小梗，小梗顶端产生成串分生孢子； 分生孢子穗：状如扫帚； 应用：抗生素。,青 霉 的 用 途,青霉素发明者、英国科学家弗莱明爵士,澳大利亚病理学家霍华德.弗罗里，因进行青霉素化学制剂的研究，而与弗莱明于1945年诺贝尔生理学和医学奖.,图中央是青霉菌，周围是致病菌。,葡萄球菌：青霉素的敏感菌,四种霉菌的比较,霉菌与放线菌的特征比较,霉菌与酵母菌的特征比较,菌落,三 霉菌的培养特征与菌落,液体培养特性和固体培养特性,菌落形态较大，质地一般比放线菌疏松，外观干燥， 不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状； 菌落与培养基的连接紧密或不紧密，（不）易挑取，孢子和菌丝易被沾起，菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致等。,霉菌菌落,第四节 产大型子实体的真菌蕈菌,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,担子菌的一般形态,蕈菌的发育过程中，菌丝的分化：,形成一级菌丝,形成二级菌丝,形成三级菌丝,形成子实体,产生担孢子,锁状联合是指双核菌丝上的横隔膜处产生的一个具有特征性的侧生突起。它往往发生在菌丝顶部双核细胞的两核之间。双核细胞构成的二级菌丝通过形成钩（喙）状突起而联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。这是双核细胞分裂和向前伸长的一种特有形式。,多姿多态的大型真菌,黑鲍菇,鸡腿菇,香菇,近年来山东省发展的十大经济真菌,翅鲍菇,白鲍菇,舞茸菇,榆黄菇,杏鲍菇,巴西蘑菇,珍珠菇,柱状田头菇,蟹味菇,鹿角灵芝,复习与思考题,1 名词解释：真菌，酵母菌，霉菌，真核生物，原核生物，真酵母，假酵母，酵母菌的芽殖与裂殖 2 举例说明3种酵母菌生活史的不同 3 你如何能从众多的菌落中分辨出霉菌与酵母菌的菌落？ 4 霉菌可以形成哪些无性孢子和有性孢子，它们的主要特征是什么？有何分类意义？ 5 请将霉菌与酵母菌、霉菌与放线菌作比较 6 试列表说明真核微生物与原核微生物的主要区别,