真核微生物的形态与结构.ppt
第三章 真核微生物的形态与结构,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、细胞质中存在线体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物，统称真核微生物。,第一节 酵母菌,酵母菌在自然界分布很广，主要生长在偏酸性的含糖环境中。例如，在水果、蔬菜、蜜饯的内部和表面以及在果园土壤中最为常见。,第一节 酵母菌,一.酵母菌的形态结构 酵母菌的形态通常有球状、卵圆状、柠檬状和柱状或香肠状等多种。酵母菌比细菌大，用光学显微镜可以看得很清楚。其大小通常为,第一节 酵母菌,56m720m，小型的酵母菌大小为3m34m。酵母菌细胞壁和细胞膜1.细胞壁 细胞壁在细胞的最外侧，,第一节 酵母菌,包围着细胞膜，保持着细胞的形态、韧性。细胞壁上存在着许多种酶及雌、雄两性的识别物质。它们对物质的通透及细胞间的识别反应等方面起着重要作用。,第一节 酵母菌,细胞壁的细微结构。分离到的热带假丝酵母(C.tropicalis)的细胞壁仍保留原细胞形状，除芽痕外，表面是光滑的，细胞壁内侧有薄纤维质的网孔状结构。,第一节 酵母菌,细胞壁的组成成分。葡聚糖。啤酒酵母葡聚糖的结构研究得最为清楚，现已知有三种类型：a.碱可溶性葡聚糖(约占细胞壁,第一节 酵母菌,的20)。b.碱不溶、热醋酸可溶性葡聚糖(约占细胞壁的6)。c.碱不溶、热醋酸不溶性葡聚糖(约占细胞壁的34)。除去3的-1，6糖苷键外，几乎都是-1，3糖苷,第一节 酵母菌,键，因此也称-1，3糖苷键，分子量约为2.4104。甘露聚糖。酵母的甘露聚糖结合了550的蛋白质。除上述的同质型葡聚糖外，亦含有,第一节 酵母菌,半乳糖的半乳糖甘露聚糖的菌种。几丁质。几丁质在啤酒酵母及假丝酵母中含量很少(12)，在红棕色拿逊酵母(N.fulvescens)、红酵母,第一节 酵母菌,(Rhodotorula glutinis)、掷孢酵母(Sporobolomyces roseus)中含量很多，从而成为细胞壁的物质。蛋白质。细胞壁的蛋白质大部分,第一节 酵母菌,都和多糖类相结合。啤酒酵母及假丝酵母属酵母，常由于某种蛋白酶的作用而发生溶菌现象。这就表明蛋白质与细胞壁的稳定性有关。研究发现具有二硫键的蛋白质,第一节 酵母菌,有助于细胞壁的稳定。脂质。啤酒酵母细胞壁的脂质大多是酰化甘油及固醇类等中性脂质组成。这些脂质同细胞壁其他成分之间究竟有什么样的关系还不,第一节 酵母菌,清楚。但细胞一经干燥后就成扁平，因此，可以溯旨质能使细胞具有刚性。2.细胞膜细胞膜紧贴细胞壁内侧，包裹着,第一节 酵母菌,细胞核、细胞质和各类细胞内含物。细胞膜的结构及其成分。通过超薄切片可以观察到细胞壁下面约8nm处的三层结构的单层膜。,第一节 酵母菌,细胞膜的分离方法及其成分。细胞膜为大的条纹状结晶。细胞膜的功能。细胞壁的合成。细胞壁的合成是在紧贴细胞壁的细胞膜上进行的。,第一节 酵母菌,起电泵作用。细胞膜是与外界连接的膜系，以氨基酸为主的许多分子与质子发生共轭作用，通过这种作用进行主动运输。输送系统。细胞膜具有选择性地,第一节 酵母菌,输送钾离子、磷酸根离子等无机离子和各种有机分子的功能。二.酵母菌细胞的繁殖 酵母菌的繁殖方式有芽殖、裂殖和产生孢子繁殖三种。,第一节 酵母菌,出芽生殖 出芽方式有两种：两端芽殖。即酵母细胞两极端轮番出芽；周身芽殖，即酵母细胞表面都可出芽。裂殖,第一节 酵母菌,进行分裂繁殖的只是少数裂殖酵母菌的繁殖方法。其过程是：酵母细胞延长、细胞内的核分裂成两个，同时在延长的细胞中央产生一横隔，形成两个具有单核的子,第一节 酵母菌,细胞。而且子细胞可以继续进行裂殖，出现酵母菌细胞排列的短链状。产生孢子繁殖 在一定的环境条件下，某些种,第一节 酵母菌,的酵母菌可以产生孢子而繁殖。无性繁殖的孢子。酵母细胞内的核经过13次的分裂后，每个分裂核的表面即形成一层膜，这样就形成了28个孢子，,第一节 酵母菌,原有的酵母细胞即成为一个子囊，子囊内的孢子就称为孢囊孢子。有性繁殖的孢子。酵母菌的有性繁殖是产生子囊和子囊孢子。,第一节 酵母菌,孢子的发芽。孢子在适宜的条件下，特别是适宜的营养和温度，促使孢子膨胀进行发芽。,第一节 酵母菌,三.酵母菌菌落 酵母菌的菌落形态变化较小。在麦芽汁琼脂培养基上形成的菌落与细菌相似，但菌落一般较大、较厚。在固体培养基上酵母菌形成,第一节 酵母菌,光滑湿润的菌落，常带黏性，呈白色或粉红色等。培养时间较长的菌落呈皱缩状，并较干燥。液体培养基中，酵母繁殖时，许多增殖的酵母细胞浮游于液体上层，这种酵母,第一节 酵母菌,在称为上面酵母；如果酵母增殖后，酵母细胞沉降于底层，这种酵母称为下面酵母。四.食品中常见的酵母菌酵母菌属(Saccharomyes)。,第一节 酵母菌,细胞圆形、椭圆形、腊肠形。发酵力强，主要产物为乙醇及二氧化碳。裂殖酵母属(Schizosaccharomyces)。,第一节 酵母菌,细胞椭圆形、圆柱形。由营养细胞接合，形成子囊。有发酵能力，代表种为粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)，最早分离自非洲粟米酒，能使菊芋,第一节 酵母菌,发酵产生酒精。汉逊酵母属(Hansenula)。细胞圆形、椭圆形、腊肠形。多边芽殖营养细胞有单倍体或二倍体，发酵或不发酵，可产生乙酸乙酯，,第一节 酵母菌,同化硝酸盐。此菌能利用酒精为碳源在饮料表面形成皮膜，为酒类酿造的有害菌。毕赤酵母属(Pichia)。细胞形状多样，多边出芽，能形成,第一节 酵母菌,假菌丝，常有油滴，表面光滑，发酵或不发酵，不同化硝酸盐，能利用正癸烷及十六烷，可发酵石油以生产单细胞蛋白，在酿酒业中为有害菌，代表种为粉状毕赤酵母,第一节 酵母菌,(Pichia farinosa)。假丝酵母属(Candida)。细胞圆形、卵形或长形。多边芽殖。有些种有发酵能力，有些种能氧化碳氢化合物，用以生产,第一节 酵母菌,单细胞蛋白，供食用或作饲料。少数菌能致病。球拟酵母属(Torulopsis)。细胞球形、卵形或长圆形。无假菌丝，多边芽殖，有发酵力，能将,第一节 酵母菌,葡萄糖转化为多元醇，为生产甘油的重要菌种，利用石油生产饲料酵母。代表种为白色球拟酵母(Torulopsis candida)。红酵母属(Rhodotorula)。,第一节 酵母菌,细胞圆形、卵形或长形。多边芽殖，少数形成假菌丝。无发酵能力，但能同化某些糖类，有的能产生大量脂肪，对烃类有弱氧化力。常污染食品，少数为致病菌。代表种为黏红酵母(Rhodotorula,第二节 丝状真菌,glutinis)。构成，许多菌丝交织在一起称为菌丝体。菌丝平均直径为2lOm，比一般细菌和放线菌的菌丝大几倍到几十倍，与酵母菌相似。二.丝状真菌的结构,第二节 丝状真菌,真菌是真核生物，因此具有典型的细胞结构，即细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、线粒体及各种内含物。细胞壁,第二节 丝状真菌,细胞壁是真菌细胞的最外层结构单位，约占细胞干重的30。主要的化学成分是几丁质(甲壳质)、纤维素、葡聚糖、甘露聚糖。另外还有蛋白质、类脂、无机盐等。,第二节 丝状真菌,细胞膜 真菌的细胞膜在电子显微镜下观察和所有生物的单位膜一样，呈流体镶嵌模型，具有典型的三层结构，主要成分为磷脂分子。它规则,第二节 丝状真菌,地排列成两层，蛋白质非对称地排列在磷脂两边，呈镶嵌状。细胞核 真菌的细胞核比其他真核生物的细胞核小，一般直径为23m，,第二节 丝状真菌,个别大的.核直径可达25m。线粒体线粒体是细胞质内含有的细胞器之一，是酶的载体，是细胞呼吸产生能量的场所，能为细胞运动，物质,第二节 丝状真菌,代谢，活性运输提供足够的能量。核糖体 真菌细胞中有两种核糖体，即细胞质核糖体和线粒体核糖体，是细胞和线粒体中的微小颗粒，是,第二节 丝状真菌,蛋白合成的场所。内质网 真菌的内质网具有两层膜，有管状、片状、袋状和泡状等。多与核膜相连，而很少与原生质膜,第二节 丝状真菌,相通。幼龄细胞里的内质网比老龄细胞中明显。内质网是细胞中各种物质运转的一种循环系统。同时，还供给细胞质中所有细胞器的膜。边体,第二节 丝状真菌,边体是某些真菌菌丝细胞中的一种特殊细胞结构，真菌的孢子中尚未发现。当原生质与细胞壁分开时，原生质膜有时形成折叠旋回的小袋，袋内贮藏有颗粒,第二节 丝状真菌,状或泡沫状物质，这种小袋称为边体。液泡 大多数真菌的液泡都有明显的结构形，一般有两层膜。液泡常,第二节 丝状真菌,靠近细胞壁。多为球形或近球形，少数为星形或不规则形。除上述这些细胞器以外，真菌细胞中有许多其他内含物；类脂质、淀粉粒、异染颗粒和肝糖粒,第二节 丝状真菌,等。三.菌丝体及其功能菌丝体 菌丝通常分为有隔膜或无隔膜两种类型。多数真菌的菌丝具,第二节 丝状真菌,隔膜，叫有隔菌丝；少数真菌的菌丝无隔膜，叫无隔菌丝。一般菌丝的直径增长是有限的，而长度的伸长在条件适宜的情况下是无限的。菌丝的直径，,第二节 丝状真菌,最小的不到0.5m，最大的可超过100m，一般56m。真菌菌体除鞭毛菌中某些种为原生质团和酵母菌中为单细胞或假菌丝外，其他种类菌体的基本构造,第二节 丝状真菌,都是分枝和不分枝的菌丝。鞭毛菌和接合菌中的菌丝体有发达的多重分枝，但真菌菌丝管道无横隔，因此这种菌丝含有许多细胞核，而被称为管状多核体。,第二节 丝状真菌,子囊菌(除酵母外)、担子菌和绝大多数半知菌的菌丝都具有隔膜。担子菌的菌丝体另有一个显著特点，即它在生活史中有一段较长时期的双核细胞时期。,第二节 丝状真菌,由于双核细胞的形成构成了担子菌菌丝体另一个特征，即锁状联合。菌丝细胞结构 在显微镜下观察到的真菌菌丝一般均呈管状。有隔膜的菌丝分隔,第二节 丝状真菌,为结状菌丝，每两节中间的一段菌丝叫做菌丝细胞。它的结构一般包括细胞壁、原生质膜、边体、细胞核、线粒体、内质网、高尔基体和液泡等细胞器。,第二节 丝状真菌,菌丝的变态和组织体菌丝的变态。真菌的营养菌丝演化出许多变态物(如吸器、菌环和菌网等)，以更有效地吸取养料来满,第二节 丝状真菌,足生长和繁殖的需要。这些均是长期自然选择的结果。吸器(吸胞)。寄生真菌的菌丝可生长在寄主的体表，在寄主体内可寄生在细胞间，,第二节 丝状真菌,也可寄生在细胞内，在菌丝某处生出特殊形态的菌丝或菌丝变态物，伸入寄主体内吸取养料。菌网和菌环。某些捕食性真菌菌丝还会形成环状,第二节 丝状真菌,或网状等变态物结构。前者称做菌环(菌套)，后者称做菌网。菌丝的组织体。随着外界条件的不断变化和自身变异而适应的结果。很多真菌在,第二节 丝状真菌,生活史的某个阶段，有些分散的菌丝体可以交织起来形成菌丝组织，这种组织统称为密丝组织(Plectenchyma)。密丝组织中有1种是比较疏松的组织，菌丝体相互,第二节 丝状真菌,排列在一起，多少能看到典型菌丝体的长菌核(sclerotium)。真菌在它生长一定阶段，菌丝体不断分化，相互纠结形成1个颜色较深,第二节 丝状真菌,而坚硬的菌丝体组织颗粒，称为菌核。子座(stroma)。真菌的子座也是由菌丝分化形成的垫状结构，或是由菌丝与部分寄主,第二节 丝状真菌,组织或基物结合而构成。子座的形状不规则，最简单的仅为一层相互交织在一起的菌丝。但有的与菌核很相似，常在子座中或子座上产生各种子实体。子座是一般不经休眠,第二节 丝状真菌,萌发的休眠体，因此，既可度过不良环境，也可作为繁殖体的一部分。菌索(rhizomorph)和菌丝束(coremium)。,第二节 丝状真菌,菌索多生于树皮下或地下，形似根状结构。多种伞菌，如假蜜环菌(Armillariella mellea)具有根状菌索。,第二节 丝状真菌,它具有抵抗不良环境和帮助输送营养物和侵染寄主的功能。当环境适宜时，可从生长点恢复生长，在不良环境条件下呈休眠状态。菌丝束是由菌丝平行排列而成,第二节 丝状真菌,的绳状结构，多种木材腐朽菌具有菌丝束。四.真菌的繁殖方式和孢子类型真菌的的繁殖方式 真菌的生活史是指真菌从孢子,第二节 丝状真菌,萌发开始，经过一定的生长发育阶段，最后又产生同一种孢子为止，其中所经过的过程，就是它的生活史。真菌的繁殖方式按其生物学,第二节 丝状真菌,性质，可分为无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖是指不经过两性细胞结合而直接由菌丝分化形成孢子的过程，所产生的孢子叫无性孢子。有性繁殖则是经过不同性别细胞的,第二节 丝状真菌,结合，经质配、核配和减数分裂形成孢子的过程，所产生的孢子叫有性孢子。无性繁殖。真菌的无性繁殖是指不经过两,第二节 丝状真菌,性细胞的配合便能产生新的个体。大多数真菌是通过无性孢子来实现的。如节孢子、芽孢子、厚垣孢子、顶生厚垣孢子、分生孢子、孢囊孢子等。这些孢子萌发后形成新,第二节 丝状真菌,个体。节孢子。节孢子是由菌丝细胞断裂而形成的。芽孢子(芽生孢子)。,第二节 丝状真菌,它是从一个细胞生芽而形成的。当芽长到正常大小时，或脱离母细胞，或与母细胞相连接，而且继续再发生芽体，如此反复进行，最后成为具有发达或不发达分枝的假,第二节 丝状真菌,菌丝。厚垣孢子(厚膜孢子)。厚垣孢子是真菌的一种休眠(或静止)细胞。它是在菌丝中细胞质密集在一处，特别是类脂质物质的密集，,第二节 丝状真菌,然后在其四周生出厚壁，或原细胞壁加厚而成。分生孢子。分生孢子是真菌中最常见的一类无性孢子。其形状、大小、结构以及,第二节 丝状真菌,着生的情况多种多样，因此丰富了真菌的形态学。半知菌的分类，大都是以分生孢子特征作为依据而进行的。它们或为单胞或为有规律的多细胞，就其产生的方式大致可,第二节 丝状真菌,归结为以下几种类型：孢囊孢子。藻状菌无性繁殖产生的孢子生在孢子囊内，所以称孢囊孢子。孢子囊一般生在营养菌丝的顶端，或生在,第二节 丝状真菌,孢囊梗的顶端。孢子囊的形状不一，因种而异。或为长筒形，或为圆球形，或为梨形。藻状菌中许多种的孢子囊和孢囊梗之间的横隔是凸起的。此凸起多膨大为球形、,第二节 丝状真菌,半球形或锥形，这种突起称为囊轴。毛霉、根霉、犁头霉等，其孢子囊中都有囊轴。某些种类孢子囊中无囊轴，仅含有少数孢囊孢子，这种无囊轴的孢子囊成为,第二节 丝状真菌,小型孢子囊。有性生殖。真菌的有性生殖是经过不同性别的细胞配合(质配和核配)后，产生一定形态的孢子来实现的。真菌,第二节 丝状真菌,有性生殖所产生的孢子，大致可归纳为卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子等4种类型。前两类孢子产生于藻状菌中，后两种类型分别为子囊菌和担子菌的有性孢子。,第二节 丝状真菌,卵孢子。卵孢子是由两个大小不同的配子囊结合发育而成的。其小型配子囊称雄器，大型的称藏卵器。当雄器与藏卵器配合时，雄器中的内容物细胞质和细胎核，通过授精,第二节 丝状真菌,管而进入藏卵器与卵球配合，此后卵球生出外壁即成为卵孢子。接合孢子。接合孢子是由菌丝生出形态相同或略有不同的配子囊接合而成。两个,第二节 丝状真菌,邻近的菌丝相遇，各自向对方生出极短的侧枝，称为原配子囊。原配子囊接触后，顶端各自膨大并形成隔，隔成一细胞，此细胞即配子囊。,第二节 丝状真菌,子囊孢子。子囊孢子是子囊菌的主要特征。它是有性生殖的产物。它发生在子囊中。子囊是一种囊状的结构，球形、棒形或圆筒形，因种而异。,第二节 丝状真菌,子囊中孢子数目通常18个，或为2n，典型的子囊中有8个孢子。子囊菌这个名称就是根据它们能产生子囊，故称为子囊菌。子囊菌形成子囊的方式不一。最简单的是由两个,第二节 丝状真菌,营养细胞结合后直接形成子囊高等子囊菌形成子囊的两性细胞，多半已有分化，因而形态上也有区别。担孢子。担孢子是担子菌独有的特征。,第二节 丝状真菌,它是一种外生孢子，经过两性细胞核配后产生的。因为它们着生在担子上，所以称为担孢子。前面介绍锁状联合时，曾提到担子菌有双核菌丝，担子就起源于双核菌丝的顶,第二节 丝状真菌,细胞。典型的担子菌的担子上都有四个担孢子。准性生殖。半知菌是未发现或不形成有性生殖的真菌，但在许多半知真菌中已,第二节 丝状真菌,发现有性生殖现象，它是真菌在无性繁殖中的一种遗传性状重新组合，这种重组与有性生殖是殊途同归的，所以称它为“准性生殖”。它们的主要差别是：,第二节 丝状真菌,准性生殖的过程：质配-核配-单倍体化 有性生殖的过程：质配-核配-减数分裂五.真菌的菌落,第二节 丝状真菌,真菌的菌落是指在一定的固体基质上，接种某一种真菌的孢子或菌丝，经过培养后向四周蔓延生长出菌丝状的群体，这种群体在微生物学中称之为菌落。菌落是呈放射,第二节 丝状真菌,状生长的，因而菌落外围的生命力最旺盛；生长在液体培养基内的菌落，多数为球形。在自然界，也有菌落形成，最突出的一些大型土生真菌，在它们产生子实体的季节,第二节 丝状真菌,往往很容易见到。六.真菌形态鉴定与分类要点真菌分类的原则 真菌(主要是丝状真菌)划分各级分类单位的基本原则是以,第二节 丝状真菌,形态特征为主，生理生化、细胞化学和生态等特征为辅。若仅依菌丝体的特征，则这些区别还不足以辨认及命名某个菌种。由于真菌孢子(有性或无性)在不同的种类之间有,第二节 丝状真菌,较大的变化，且在任何一个种中孢子的大小、形态及颜色又更为固定。所以，丝状真菌主要根据其孢子产生的方法和孢子本身的特征，以及培养特征来划分各级的,第二节 丝状真菌,分类单位。对于生理生化等性状，在丝状真菌中采用极少。真菌分类的依据形态性状。,第二节 丝状真菌,丝状真菌的形态性状，包括群体形态(或菌落形态)和个体形态(包括外部形态、内部解剖)两个方面。群体形态通常是鉴别丝状真菌时一项重要的依据，一般以肉眼或借助,第二节 丝状真菌,低倍显微镜观察其生长在标准培养基上和一定的培养条件下的菌落外观(质地)、色泽、生长速度和渗出物等。个体形态是指在显微镜下观察菌丝和孢子或子实体,第二节 丝状真菌,的结构形态、颜色、大小和表面特征等。此外，还可以采用电子显微镜来观察其超微形态和结构特征。生理性状。除酵母菌以外，已有采用生理,第二节 丝状真菌,特征鉴别丝状真菌。真菌在生长过程中对温度的反应比较灵敏，而且多数真菌对温度的要求常有差别，可以区分为低温、中温和高温3个菌群；丝状真菌的生长发育需要许多,第二节 丝状真菌,营养要素。鉴别真菌时大多测定其对碳源、氮源的利用情况。如发酵或同化某些糖类的测定是鉴定酵母菌的主要生理性状。丝状真菌往往将其是否利用硝态氮、亚硝态氮、,第二节 丝状真菌,铵态氮或有机氮源等列为区分种的辅助性状。生化性状。由于分子生物学的迅速发展，核酸和蛋白质等分子生物学性状用来,第二节 丝状真菌,探索真菌的种、属、科、目、纲、门等各级分类阶元的进化和亲缘关系。DNA中G+Cmol的比较。DNA的G+Cmol在真菌中同样可显示,第二节 丝状真菌,出与细菌相似的变化幅度。细菌G+Cmol范围为2575，真菌为2770。DNA-DNA和DNA-RNA分子杂交。凝胶电泳。,第二节 丝状真菌,本法是用琼脂、淀粉或聚丙烯酰胺(acrylamide)等凝胶电泳分析，测定真菌蛋白质种类和含量，也可测定它们经水解后所产生的多肽和氨基酸，具有很高的分辨力。在不同,第二节 丝状真菌,真菌之间的蛋白质进行比较，根据其异同，来探索它们之间的亲缘关系。血清反应法。血清反应法目前多用于真菌,第二节 丝状真菌,系统发育的研究以及酵母菌和医学真菌的分类鉴定。蛋白质分子氨基酸顺序的测定。在演化的历史长河中，有些蛋白质中氨基酸的变化有快有慢，,第二节 丝状真菌,有的适用于种间或种以下的分类标准，有的可作为高级分类单元之间亲缘关系的线索。,
