真核微生物的形态与结构.ppt
第四章真核微生物的形态与结构,什么是真核微生物？,真核微生物即真菌，包括酵母菌和霉菌。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微小生物，都称为真核微生物。,定义,通常情况下 酵母菌是单细胞真核微生物 霉菌是多细胞真核微生物,真核微生物,酵母菌霉菌蕈菌（大型真菌）,第一节 酵母菌,酵母菌（yeast）是一通俗名称，没有确切定义。一般认为酵母菌具有以下五个特点：个体一般以单细胞状态存在 多数出芽繁殖，也有的裂殖 能发酵糖类产能 细胞壁常含有甘露聚糖 喜在含糖量较高、酸度较大的环境中生长,一、概述,酵母菌的种类很多，并且与人类的关系极其密切。可以认为，酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。酵母菌及其发酵产品大大改善和丰富了人类的生活，例如乙醇和有关饮料的生产，面包的制造等。有益的方面有害的方面,有益的方面,酵母菌种类多，分布广，是发酵工业的基础。酵母菌 可被用于酿酒、制作面包、生产调味品等；还可生产酵母片、核糖核酸、核黄素、细胞色素C、B族维生素、乳糖酶、氨基酸等；还可用于石油降解与转化、油品脱蜡等；在 可以生产饲料（SCP），在 上是基因工程受体菌的良好材料。,食品,医药,化工,农业方面,生物工程,有害的方面,目前已知少数酵母菌能引起人或其他动物的疾病，其中最常见的是Candida albicans（白色假丝酵母菌，即“白色念珠菌”）和Cryptococcus neoformans（新型隐球菌）。,二、酵母菌的大小和形态,酵母菌是单细胞真核微生物，细胞直径一般比细菌大10倍，因此，在光学显微镜下，可模糊地看到它们细胞内的种种结构分化。酵母菌细胞的形态大多为卵圆状和球状、另外还有柱状或香肠状等多种形态。可因串生芽殖后，子细胞暂不脱离母细胞而形成假菌丝和真菌丝。,假菌丝和真菌丝P112,酵母菌进行一连串的芽殖后，如果长大的子细胞与母细胞并不立即分离，它们之间仅以狭小的面积相连，这种藕节状的细胞串称称假菌丝；如果子细胞和母细胞相连的横隔面与细胞直径一致，则这种竹节状的细胞串称真菌丝。,三、酵母菌的细胞结构,细胞壁细胞膜细胞核细胞质和细胞器,核糖体线粒体内质网液泡,1.细胞壁,酵母细胞壁厚度2570nm，重量占细胞干重的18%25%。化学组成：葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质、脂类、几丁质。葡聚糖和甘露聚糖都是复杂的分枝状聚合物，维持细胞壁强度的物质主要是位于内层的葡聚糖。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%。,2.细胞膜,酵母细胞膜是双磷脂层构造，其间镶嵌着蛋白质。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），这在原核生物是罕见的。,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,3.细胞核,酵母具有由多孔核膜包裹着的细胞核（真核），核膜是一种双层单位膜，上面有大量的核孔。（核膜包裹，轮廓分明）。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。酵母细胞核是其遗传信息的主要贮存库。但在核外，线粒体和环状的质粒中也含有DNA。,5.细胞质和细胞器,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。线粒体 细胞骨架 高尔基体 溶酶体 内质网和核糖体 叶绿体 液泡 微体,（1）细胞基质和细胞骨架,（2）内质网和核糖体,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。根据表面结构分为：粗糙型内质网和光滑型内质网。内质网功能：物质传递，合成脂类和脂蛋白。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。,内质网,核糖体,（3）高尔基体,（4）溶酶体（5）微体,由单层膜包裹、内含不同酶类的囊泡状细胞器。,（6）线粒体,双层单位膜包围的细胞器；其中含脂类、蛋白质、少量RNA和环状DNA。其DNA可自主复制，不受核DNA控制。含70S核糖体。细胞的生物氧化中心，“动力车间”。直径0.51.0m，长度1.53.0m。,（7）叶绿体,双层单位膜包围的细胞器，进行光合作用将二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气，是真核细胞内的“食品车间”。一般只存在于绿色植物细胞和部分藻类中。叶绿体中含70S核糖体和双链环状DNA。,“内共生假说”,（8）液泡,由单层膜包裹的囊泡物，液泡中含水、有机酸、盐类、水解酶类，还有一些贮藏颗粒（如肝糖粒、脂肪粒、异染颗粒等）。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。功能：储藏营养物和水解酶类，与细胞质进行物质交换；调节渗透压。,四、酵母菌的繁殖和生活史,1.繁殖方式：芽殖 分类1 裂殖 产生孢子繁殖 无性繁殖 分类2 有性繁殖,无性孢子有性孢子,（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、三边出芽、单边出芽。环境适宜时，可出现假菌丝。,（2）裂殖,酵母菌的裂殖与细菌的二分裂繁殖相似。过程：细胞伸长，核分裂为二，细胞中央出现隔膜，将细胞横分为两个相等大小的、各具有一个核的子细胞。进行裂殖的酵母菌种类很少，代表属为裂殖酵母属。,（3）产生无性孢子繁殖,P113,（4）产生有性孢子繁殖,由相邻的两个性别不同的细胞结合，双方的原生质融合为一个细胞(质配)，然后发生核配和减数分裂。原有的细胞发育成子囊，其内部围绕子核和其周围的原生质形成子囊孢子。P113 图4-15,2.酵母菌的生活史,单倍体型，如八孢裂殖酵母。双倍体型，如路德类酵母。单双倍体型，如啤酒酵母。,五、酵母菌菌落,大部分酵母菌菌落特征：菌落较大、较厚、光滑、湿润。,第二节 霉菌（丝状真菌）,一、概述,1.概念为丝状真菌的统称。凡是在营养基质上能形成绒毛状、网状或絮状菌丝体的真菌（除少数外），统称为霉菌。,2.分布,在自然界分布相当广泛，无所不在，而且种类和数量惊人。在自然界中，霉菌是各种复杂有机物，尤其是数量最大的纤维素、半纤维素和木质素的主要分解菌。一般情况下，霉菌在潮湿的环境下易于生长，特别是偏酸性的基质当中。,3.作用,有利的方面食品工业：制酱、制曲、制酱油、干酪等。发酵工业：生产酒精、有机酸（如柠檬酸、葡萄糖酸等）；医药工业：生产抗生素（如青霉素、灰黄霉素等）、酶制剂（淀粉酶等）、维生素等；农业：发酵饲料、生产农药；霉菌还可分解自然界中的淀粉、纤维素、木质素、蛋白质等复杂大分子有机物，使之变成葡萄糖等微生物能利用的物质，从而保证了生态系统中的物质得以不断循环。,有害的方面使纺织品、皮革、木器、纸张、光学仪器、电工器材和照相胶片等霉坏、变质。使食品、粮食等发生霉变、腐烂。据统计每年因霉变造成的粮食损失达2%；霉菌能产生100多种毒素，许多毒素的毒性大，致癌力强，即使食入少量也会对人畜有害。引起植物病害。如：马铃薯晚疫病；小麦锈病；稻瘟病等。引起动物疾病。如皮肤癣。,二、霉菌的形态与结构,按形态分：无隔菌丝有隔菌丝按分化程度分：营养菌丝（基内菌丝）气生菌丝 繁殖菌丝,1.菌丝体形态,无隔菌丝：为长管状单细胞，细胞质内含多个核。其生长表现为菌丝的延长和细胞核的增多。这是低等真菌所具有的菌丝类型。,有隔菌丝：菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝由多个细胞组成，每个细胞内有一至多个核。隔膜上有单孔或多孔，细胞质和细胞核可自由流通，每个细胞功能相同。这是高等真菌所具有的类型。,2.霉菌细胞结构,由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、线粒体、核糖体、内质网及各种内含物等组成。幼龄菌往往液泡小而少，老龄菌具有较大的液泡。,细胞壁：大部分霉菌细胞壁主要由几丁质、纤维素组成。几丁质是由数百个N-乙酰葡萄糖胺分子以-1，4糖苷键连接而成的。几丁质和纤维素分别构成高等和低等霉菌细胞壁的网状结构 微纤丝。微纤丝使细胞壁具有坚韧的机械性能。组成真菌细胞壁的另一类成分为无定型物质，主要是一些蛋白质、甘露聚糖和葡聚糖，它们填充于上述纤维状物质构成的网内或网外，充实细胞壁的结构。霉菌的细胞膜、细胞核、线粒体、核糖体等结构与其他真核生物（如酵母）基本相同。,3.霉菌的菌落特征,菌落特征：霉菌的菌落大、疏松、干燥、不透明，有的呈绒毛状或絮状或网状等，菌体可沿培养基表面蔓延生长，由于不同的真菌孢子含有不同的色素，所以菌落可呈现红、黄、绿、青绿、青灰、黑、白、灰等多种颜色。,液体培养时的特征：如果是静止培养，霉菌往往在表面上生长，液面上形成菌膜。如果是震荡培养，菌丝有时相互缠绕在一起形成菌丝球，菌丝球可能均匀地悬浮在培养液中或沉于培养液底部。,繁殖方式,菌丝片段,无性孢子,有性孢子,孢囊孢子 分生孢子节孢子厚垣孢子,卵孢子 接合孢子 子囊孢子担孢子,孢子,三、霉菌的繁殖,1.霉菌的无性繁殖,无性繁殖：不经过两个性细胞的结合，只是由营养细胞分裂或分化而形成同种新个体的过程。霉菌的无性繁殖主要通过产生以下四种类型的无性孢子来实现。孢囊孢子 分生孢子 节孢子 厚垣孢子,（1）孢囊孢子,由于生于孢子囊内，又叫内生孢子。它是由气生菌丝顶端膨大形成特殊囊状结构孢子囊，孢子囊逐渐长大，在囊中形成许多核，每一个核外包以原生质并产生细胞壁，形成孢囊孢子。藻状菌纲毛霉目及水霉目一些属以这种方式繁殖.,（2）分生孢子,是霉菌中常见的一类无性孢子，生于细胞外，所以又叫外生孢子。是大多数子囊菌纲及全部半知菌的无性繁殖方式。分生孢子是由菌丝顶端细胞，或由分生孢子梗顶端细胞经过分割或缩缢而形成的单个或成簇的孢子。分生孢子的形状、大小、结构、着生方式、颜色、因种而异。,（3）节孢子,又称粉孢子它是由菌丝断裂形成的外生孢子。当菌丝长到一定阶段，出现许多横膈膜，然后从横膈膜处断裂，产生许多孢子。孢子是成串的短柱状、筒状或两端钝圆的细胞。例：白地霉,（4）厚垣孢子,这类孢子具有很厚的壁，又叫厚壁孢子。菌丝顶端或中间的个别细胞膨大、原生质浓缩、变圆，然后细胞壁加厚形成圆形、纺锤形或长方形的厚壁孢子。厚垣孢子也是霉菌的休眠体，对热、干燥等不良环境抵抗力很强。,2.霉菌的有性繁殖,有性繁殖：经过两个性细胞结合而产生新个体的过程。有性繁殖一般包括三个阶段：质配：两个性细胞的核共存于一个细胞中，形成双核细胞，每个核的染色体数目都是单倍的（即 n+n）。核配：形成二倍体接合子，核的染色体数目是双倍的（即2n）。减数分裂：形成单倍体有性孢子。核的染色体数目是单倍的（即n）。,大多数霉菌是单倍体，二倍体仅限于接合子。在霉菌中，有性繁殖不如无性繁殖普遍，有性繁殖多发生在特定的条件下，往往在自然条件下较多，在一般培养基上不常出现。常见的有性孢子有卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子。,（1）卵孢子,（2）接合孢子,（3）子囊孢子,（4）担孢子,四、霉菌的代表属,1.毛霉属分布：广泛分布于土壤、空气中，也常见于水果、蔬菜、各类淀粉食物、谷物上，引起霉腐变质。特征：低等真菌，菌丝发达、繁密，为白色、无隔多核菌丝，为单细胞真菌。菌落蔓延性强，多呈棉絮状。代表种：高大毛霉、总状毛霉和梨形毛霉。,应用：能产生蛋白酶，具有很强的蛋白质分解能力，多用于制作腐乳、豆豉。有的可产生淀粉酶，把淀粉转化为糖。在工业上常用作糖化菌或生产淀粉酶。有些毛霉还能产生柠檬酸、草酸等有机酸，有的也可用于甾体转化。,毛霉,2.曲霉,分布：广泛分布于土壤、空气和谷物上，可引起食物、谷物和果蔬的霉腐变质，有的可产生致癌性的黄曲霉毒素。形态特征：菌丝发达多分枝，有隔多核的多细胞真菌。分生孢子梗由特化了的厚壁而膨大的菌丝细胞向上垂直生出；分生孢子头状如“菊花”或“蒲公英”。,代表种：黑曲霉、黄曲霉应用：是制酱、酿酒、制醋的主要菌种。是生产酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、果胶酶）的菌种。生产有机酸（如柠檬酸、葡萄糖酸等）农业上用作生产糖化饲料的菌种。,3.青霉,分布：广泛分布于土壤、空气、粮食和水果上，可引起病害或霉腐变质。形态特征：与曲霉类似，菌丝也是由有隔多核的多细胞构成。分生孢子梗从基内菌丝或气生菌丝上生出，有横隔，顶端生有扫帚状的分生孢子头。分生孢子多呈蓝绿色。,代表种：产黄青霉、展青霉应用：是生产抗生素的重要菌种，如产黄青霉和点青霉都能生产青霉素。生产有机酸，如葡萄糖酸、柠檬酸。,细菌、放线菌和真菌的比较,P136,小结,
