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第三章 真核微生物,具有核膜包被的真正细胞核、能进行有丝分裂、细胞质中有线粒体的微小生物，称为真核微生物。 真核微生物主要包括：真菌中的酵母菌和丝状真菌、微藻及原生动物。 因此，真核微生物实际上不是一个单系类群，而是包含了属于不同生物界的几个类群。这其中，真菌是种类较多、价值比较重要的一个类群。,定义及特点,真菌是一个自然的分类类群，其成员既有很微小的酵母，也有较大型的蘑菇。生物学家通常使用真菌（复数为fungi；单数为fungus，拉丁文意为蘑菇）这一术语来包括那些真核、产孢子、吸收营养物质、无叶绿体并以有性和无性方式繁殖的一类有机体。随着生物的系统学特别是真菌的系统学研究的深入，一些曾被认为属于真菌的类群现在已被划入到其他的生物界中，例如过去在丝状真菌中涉及到的以水霉、疫霉、霜霉等为代表卵菌以及丝壶菌等已被归于Chromista或Straminipila界中；还有一直存在分类学归属争议的粘菌、根肿菌等现在一般归于Protozoa界中。,真菌的主要特征：具有真正细胞核；没有叶绿素，不能进行光合作用；营养体一般为发达的丝状、分枝结构，也有单细胞；能进行有性和无性繁殖，产生孢子；细胞壁含几丁质（甲壳质）；营养方式为吸收式异养；陆生性较强。,原核微生物与真核微生物的 比较,一 、原核微生物与真核微生物的比较,二、真核微生物的细胞构造,1、细胞壁,酵母菌:甘露聚糖和葡聚糖 低等真菌：主纤维素；高等真菌：几丁质,2、鞭毛,3、细胞膜,4、细胞质和细胞核,“9+2”型：中间1对微管，外围9个微管二联体,甾醇、电子传递链,质膜与胞壁之间，可能与分泌水解酶或细胞壁 合成有关,1）溶酶体（lysosome）,2）微体（microbody）,3）膜边体（lomasome）,4）氢化酶体（hydrogenosome）,单膜包裹，内含40多种酸性水解酶，,氧化酶和过氧化氢酶，保护细胞免受H2O2毒害,厌氧性原生动物和真菌中。 氢化酶、铁氧还蛋白、氧化还原酶等 鞭毛基体附近，鞭毛运动提供能量,5）液泡,一般在老龄细胞中大而明显 内含各种酶（蛋白酶、纤维素酶等） 储藏物（糖原、脂肪等） 液泡破碎，细胞自溶,（6）微丝,酵母细胞表面，细如发丝，蛋白质。 与酵母凝聚性有关,（7）线粒体,酵母：一般紧靠细胞四周，红酵母除外 厌氧条件下，回分解形成嵴很差的前线粒体 霉菌：低等管状嵴；高等板状嵴,第一节 丝状真菌（filamentous fungi）霉菌 绝大多数真菌的营养体是菌丝体，因此，丝状真菌是真菌的最主要成员。霉菌是丝状真菌的一个通俗名称，这是因为这类真菌通常会在生长基质表面呈现为发霉的特征。它们往往在潮湿的气候下大量生长繁殖，长出肉眼可见的丝状、绒状或蛛网状的菌丝体（霉状物），有较强的陆生性，在自然条件下，常引起食物、工农业产品的霉变和植物的真菌病害。 在地球上，几乎到处都有丝状真菌的踪迹，种类多、数量大。,一、营养体 （vegetative body） （一）菌丝（hyphae）：是真菌营养体的基本单位，为分枝管状，有或无隔膜。它的直径一般为310m，与酵母细胞类似，比细菌或放线菌的细胞约粗10倍。 1、真菌菌丝细胞的构造：其外由厚实、坚韧的细胞壁所包裹，其内有细胞膜，再内就是充满着细胞质的细胞腔。细胞核也由双层的核膜包裹，其上有许多膜孔，核内有一核仁。在细胞质中存在着液泡、线粒体、内质网、核糖体、泡囊和膜边体（lomasome）等。膜边体是一种特殊的膜结构，位于细胞壁和细胞膜之间，由单层膜包围而成，形状变化很大，有管状、囊状、球状、卵圆状或为多层折叠状等存在于细胞周围，有点类似于细菌中的间体。其功能还不够清楚，可能与壁形成有关。,引自周茂繁著真菌属分类图索（1983）,引自周茂繁著真菌属分类图索（1983）,lomasome,引自邢来君、李明春著普通真菌学（1999）,2、菌丝顶端的构造：包括延伸区、硬化区、次生壁形成区、成熟区、隔膜区。 菌丝顶端延伸区和硬化区的内层是几丁质层，外层为蛋白质层；次生壁形成区就是亚顶端部位，其由内至外是几丁质层、蛋白质层和葡聚糖蛋白网层；再下面就是成熟区，其由内至外相应地为几丁质层、蛋白质层、葡聚糖蛋白质层和葡聚糖层；最后就是隔膜区。 真菌细胞壁特征性地含有几丁质，使细胞壁坚韧；也含有蛋白质、甘露聚糖和葡聚糖等无定型物质，它们混在上述纤维状物质构成的网内或网外，充实了细胞壁的结构。,引自周德庆著微生物学教程(1993),菌丝结构,顶端（延伸区和硬化区）、 成熟区、隔膜区等,（二）菌丝组织和菌丝组织体 1、菌丝组织：在真菌生活史的某些阶段，菌丝体进一步结合、组织化，形成疏松的或紧密地交织的组织。 （1）疏丝组织：比较疏松，菌丝体是长形的、多少互相平行排列的细胞。 （2）拟薄壁组织：有紧密排列的多角形或卵圆形的菌丝细胞组成，类似于维管束植物的薄壁细胞。,引自周茂繁著真菌属分类图索（1983）,2、菌丝组织体： （1）菌核（sclerotium）：是一种休眠结构、表面颜色黑或暗，颗粒状，由皮层、拟薄壁组织和疏丝组织组成，贮藏养料，并可抵抗逆境、渡过不良环境，条件合适时，可恢复生长，长出菌丝，或者产生子实体。 （2）子座（stroma）：结构、功能基本上与菌和相同，但形态上为垫状。 （3）菌索（rhizomorph）：形态上为索状，由皮层和髓部组成，具有延伸和生长能力，能够吸收营养，穿透性强，并可形成子实体。,菌丝组织体,菌核,子座,菌索,引自周茂繁著真菌属分类图索（1983）,引自邢来君、李明春著普通真菌学（1999）,三、菌丝的特化形式,营养体特化,子实体,假根、吸器、附着枝、菌核、菌环和菌网,无性：分生孢子头（座，盘）、孢子囊 有性：担子、子囊果等,营养体菌丝特化,假根,吸器,一、营养体特化,营养体特化,营养体特化,菌核,营养体特化,1、游动孢子囊和游动孢子囊梗：存在于鞭毛菌中，有菌丝顶端分化出孢子囊，其内原生质割裂产生具鞭毛的游动孢子，一般着生在菌丝分化形成的游动孢子囊梗上。 2、孢子囊和孢子囊梗：存在于接合菌中，不同于游动孢子囊之处在于，其内生的孢子成为孢囊孢子，无鞭毛、有细胞壁，还常有囊轴。 3、分生孢子梗：存在于子囊菌或半知菌中，由菌丝分化而来，直接外生于菌落表面或基质表面，外生分生孢子。单生或丛生。形态、颜色等多样。 4、分生孢子梗束：是成束状，紧密联结在一起的分生孢子梗。 5、分生孢子器：是一个球形或瓶状的结构，在其内壁四周或底部丛生有极短的分生孢子梗，在梗上产生分生孢子。 6、分生孢子盘：是一种盘状的结构，其表面簇生有分生孢子梗，生与寄主的角质层或皮层下。 7、分生孢子座：是一种垫状的结构，在子座上紧密聚集成簇有分生孢子梗。,（二） 、无性子实体,无性子实体-高等真菌,无性子实体- 低等真菌,孢子囊,（三）有性子实体 1、担子果：产生担子的子实体。担子由双核菌丝的顶端细胞膨大后形成的。其内进行核的融合和减数分裂，最终在表面外生担孢子。有裸果型，被果型和半被果型三类。 2、子囊果：产生和含有子囊的子实体。 （1）闭囊壳：是一个球形的，闭合无孔口的结构。 （2）子囊壳：是一个具有孔口的球形或瓶状的结构。 （3）子囊盘：是一个盘状，杯状或碗状的结构。 （4）子囊座：含有子囊的子座，子囊生于子座内部的溶腔中。,有性子实体-高等真菌,子囊,3、真菌的孢子,1）无性孢子,低等真菌：游动孢子、孢囊孢子,高等真菌：分生、厚垣、掷孢子等,孢囊成熟释放 孢囊孢子,青霉分生孢子,曲霉无性孢子-分生孢子,厚垣孢子,低等霉菌: 卵孢子(鞭毛菌亚门)、接合(接合菌亚门) 高等霉菌: 子囊(子囊菌亚门)、担孢子(担子菌亚门),接合孢子,2）有性孢子,担子及担孢子 子囊孢子,2）有性孢子,四、霉菌的菌落 霉菌的细胞呈丝状，在固体培养基上有营养菌丝和气生菌丝的分化，气生菌丝间没有毛细管水，故它们的菌落与细菌和酵母的不同，而与放线菌的接近。霉菌的菌落形态较大，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，不易挑取，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(mould),菌落 (colony),构巢曲霉A. nidulans 的孢子颜色突变体菌落形态,第二节 酵母菌,“酵母纤维素” 外内： 甘露聚糖（mannan）、葡聚糖 蛋白质：葡聚糖酶、甘露聚糖酶等 糖蛋白外层（磷酸化的甘露聚糖-蛋白质复合物） 葡聚糖中间层（碱可溶性）、 -葡聚糖内层（碱非溶性）,一、细胞形态与结构,1、细胞壁,麦角甾醇,2、细胞膜,3、细胞核,1821%明胶培养基，相差显微镜观察 含DNA、RNA及2040磷酸残基的链状聚磷酸盐 2m质粒（6kb），60100个/细胞，复制受核基 因组控制。功能不清。,二、酵母菌的繁殖方式和生活史,母细胞壁变薄 新合成物质堆积形成隔壁 子细胞脱离 （出）芽痕：母细胞；蒂痕（诞生痕）：子细胞,（一）无性繁殖,1、芽殖（budding）,2、裂殖（fission）,芽痕在细胞表面稍微隆起 一个酿酒酵母一般20个芽，多达40个,出芽位点,双倍体酵母：芽的分布或多或少随机 单倍体酵母：出芽痕多以排、环或 螺旋状出现,裂殖酵母（Schizosaccharomyces）,（二）有性生殖,两个形态相同、性别不同的细胞经过质配、核配和减数分裂，生成孢子的过程。,核配（2N）,子囊孢子（有性，N） 营养体（N）,子代（N）,质配（N+N）,后代（2N）,减数分裂,出芽,出芽,（三）酵母菌的生活史,1、单倍体和二倍体共存,萌发,特点,N 体细胞 子代（N） 质配,核配（2N）,子囊孢子（N）,裂殖,萌发,1）无性：出芽生殖（N、2N体营养细胞） 2）有性：4个子囊孢子 代表：酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）,2、单倍体（N）时间长，2倍体不能生存,八孢裂殖酵母 (Schizosaccharomyces octosporus),3次分裂,特点:,1）营养细胞N体，2N不能独立生活 2）无性繁殖：裂殖 3）有性：8个子囊孢子,3、营养体2N体形式存在,2N营养体 子代（2N）,4个子囊孢子,质配,核配,萌发,（2N） （N+N） （N）,出芽,减数分裂,1）营养体2N， 2）无性：芽殖 3）有性：4个子囊孢子（N）,路得类酵母（Saccharomycodes ludwigii）,特点,Saccharomyces cerevisiae,引自邢来君、李明春著普通真菌学（1999）,Schizosaccharomyces octosporus,引自邢来君、李明春著普通真菌学（1999）,Sacchromycodes ludwigii,引自邢来君、李明春著普通真菌学（1999）,三、酵母菌菌落,色单调：乳白或矿烛色 易挑取，边缘整齐或粗糙 酒香味,第四节 蕈菌,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。 为什么是微生物？ 进化历史 细胞构造 早期发育 生物学特性 研究方法,担子菌示意图,伞菌子实体结构,蘑菇生活史,蕈菌的发育,菌丝的分化阶段 1）形成一级菌丝 2）形成二级菌丝 3）形成三级菌丝,4）形成子实体,5）产生担孢子,害：霉变：农副产品、食品、衣物等 引起疾病：灰指甲、皮癣 毒素：致癌,真菌的应用,益：工业应用,柠檬酸、葡萄糖酸等有机酸 酶制剂：纤维素酶、蛋白酶等 抗生素：青霉素、赤霉素 传统食品 酱油、腐乳等,真菌对于工农业生产、医疗实践、环境保护和生物学基本理论研究等方面都具有重要意义：在有益方面真菌是酶工业的重要基础，可用于生产淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等多种酶制剂；真菌还被用于多种有机化合物的生产：如柠檬酸、苹果酸和乳酸等多种有机酸；真菌在医药工业上可用于生产青霉素、头孢霉素和灰黄霉素等抗生素，硫胺素、核黄素和抗坏血酸等维生素，以及生物碱、免疫调节剂、激素类药物等；真菌在发酵工业上则具有传统的重要地位，用于生产酒、醋、酱、酱油、乳酪等，酵母被称为人类的第一种“家养微生物”。在农业生产上，真菌可用来生产植物生长调节素，例如赤霉素，也可用于进行农田病虫草害的生物防治，例如白僵菌；在环境保护方面，真菌在工业三废处理、农田秸秆降解和生物测定等也发挥着特别重要的作用；真菌在科学研究上常常被作为重要的实验或模式材料而应用广泛、作用重要，例如在遗传学领域最著名的真菌俗称红色面包霉的粗糙脉孢菌Nurospora crassa等。在自然生态系统中，真菌不仅是物质和能量转换的重要中间体，而且还会与植物、昆虫、藻类等共生，促进了整个生物圈的繁荣。,在有害方面：食品、纺织品、皮革、木器、纸张、光学仪器、等工农业产品和日常用品都易经常地因真菌而霉变或腐败；真菌是引起传染性植物病害的主要病原微生物。仅就造成严重经济损失的就可以列出一个很长的目录，如：众所周知的稻瘟病、小麦锈病、小麦黑穗病、棉花枯萎病等等；真菌感染也能引起严重的动物真菌病（mycoses），如非常著名的俗称“白念”的白色假丝酵母菌Candida albicans，而有丝状真菌引起的曲霉病，严重时可致深部感染，并在某些条件下致命；不仅如此，许多霉菌产生毒素，污染食品，给人类生活和健康带来巨大问题，如黄曲霉毒素、赭曲霉素等；丝状真菌也是木材腐烂的罪魁祸首之一，从而给林业生产、日常生活以及其他经济活动造成较大损害。,主要参考书： 周德庆著，微生物学教程，第二版，高等教育出版社，2002 沈萍主编，微生物学，高等教育出版社，2000 邢来君、李明春编著，普通真菌学，高等教育出版社，1999 Madigan,MT. Martinko, JM. Parker, J. Brocks Biology of Microorganisms, 8th ed. Prentice-Hall Inc., Upper Saddle River, NJ.1997 Prescott, L. Harley, JP. Klein, DA. Microbiology, 5rd ed, Wm C. Brown Communications Inc. Dubuque, IA. 2002 Alexopoulos, CJ., Mims, CW., Blackwell, M. Introductory Mycology. 4th. ed. Ney York: John Wiley &Sons, Inc. 869pp. 1996,