03-第二章-真核微生物的形态和构造-食品微生物学-江南大学

食品生物技术教研室1食品生物技术教研室1真核微生物的形态和构造食品生物技术教研室2食品生物技术教研室2本章主要内容（6学时）一、真核微生物细胞与原核微生物细胞的差别二、酵母菌三、霉菌四、蕈菌食品生物技术教研室3食品生物技术教研室3第一节真核微生物概述•真核微生物(EukaryoticMicroorganisms)：–凡细胞核具有核膜，–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。•真菌是一类低等真核生物的通称食品生物技术教研室4食品生物技术教研室4真核微生物的主要类群植物界：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——霉菌真核微生物大型真菌子实体真菌——蕈菌食品生物技术教研室5食品生物技术教研室5真核微生物与原核微生物的区别：项目真核微生物原核微生物细胞壁纤维素，几丁质肽聚糖细胞膜通常含甾醇无呼吸或光合组分一般无甾醇有呼吸或光合组分细胞质含多种细胞器核糖体为80S无细胞器核糖体为70S细胞核真核，多条染色体有有丝分裂,减数分裂原核，一条染色体无有丝分裂,减数分裂繁殖方式有性，无性多数进行二分裂食品生物技术教研室6食品生物技术教研室6原核生物和真核生物在遗传物质上的主要差别原核生物真核生物DNA在细胞质中游离DNA在膜包围的核中，只有一个核仁只有一个染色体多于一个染色体，每个染色体是双拷贝(双倍体)DNA与类组蛋白连系DNA与组蛋白连系含有染色体外的遗传物质，称为质粒只在酵母中发现质粒在mRNA中没有发现内含子所有基因中都发现内含子细胞分裂以二等分裂方式，只有无性繁殖细胞分裂为有丝分裂遗传信息传递可通过接合、转导、转化发生遗传信息交换发生在有性繁殖过程，减数分裂导致产生单倍体细胞(配子)，它们能融合。食品生物技术教研室7食品生物技术教研室7原核生物和真核生物在细胞构成上的主要差别原核微生物真核微生物细胞壁含有肽聚糖、脂多糖和磷壁酸质膜含有固醇能量代谢与细胞质膜连系多数情况在线粒体中发生光合作用与细胞质中膜系统和泡囊连系藻类和植物细胞中存在叶绿体蛋白质合成和寻靶作用与内膜、粗糙内质网膜和高尔基体相连系有膜的泡囊如溶酶体和过氧化物酶体有微管骨架存在由一根蛋白鞭毛丝构成鞭毛鞭毛有9+2微管排列的复杂结构核糖体-70S核糖体-80S(线粒体和叶绿体的核糖体是70S)肽聚糖的细胞壁(只有真细菌有，古细菌中是不同的多聚体)多糖的细胞壁，一般或者是纤维素或者是几丁质食品生物技术教研室8食品生物技术教研室8真核细胞结构食品生物技术教研室9食品生物技术教研室9真核微生物的细胞构造•细胞壁•鞭毛与纤毛•细胞质膜•细胞核•细胞质与细胞器食品生物技术教研室10食品生物技术教研室101.细胞壁(cellwall)•厚度0.1～0.3m，占细胞干重18～25%•主要生理功能：–维持细胞外形；–保护细胞免受机械损伤及渗透压损伤；–渗透屏障；食品生物技术教研室11食品生物技术教研室11细胞壁化学组成•真菌细胞壁主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类•多糖：微纤维β-1,4单糖聚合物、无定形基质–低等真菌：以纤维素为主–酵母：以葡聚糖为主–高等真菌：以几丁质为主•不同生长阶段，真菌细胞壁化学成分明显不同食品生物技术教研室12食品生物技术教研室12鞭毛与纤毛•具有鞭毛的真核微生物–鞭毛纲（Flagellata）原生动物–藻类–水生真菌的游动孢子或配子•基本构造–鞭杆–基体–过渡区：Hook食品生物技术教研室13食品生物技术教研室13鞭毛与纤毛的鞭杆构造食品生物技术教研室14食品生物技术教研室142.细胞质膜（Cellmembrane)•在酵母菌细胞膜上除含有不同种类的固醇(麦角甾醇)外，其余组成与结构基本与原核微生物的相同。•主要功能：–选择性地运入营养物质，排出代谢产物–细胞壁等大分子成分的生物合成和装配基地–部分酶的合成和作用场所食品生物技术教研室15食品生物技术教研室15原核微生物和真核微生物细胞膜组成的比较项目原核生物真核生物甾醇无（支原体例外）有（胆甾醇、麦角甾醇等）磷脂种类磷脂酰甘油和磷脂酰乙醇胺等磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺等脂肪酸种类直链或分支、饱和或不饱和脂酸；每一磷脂分子常含饱和与不饱和脂肪酸各一高等真菌：含偶数碳原子的饱和或不饱和脂肪酸低等真菌：含奇数碳原子的不饱和脂肪酸糖脂无有（具有细胞间识别受体功能）电子传递体有无基团转移运输有无胞吞作用无有食品生物技术教研室16食品生物技术教研室163.细胞核（Nucleus）•是具有用多空核膜包裹起来的、有一定形状的具有核仁和染色体，核膜上有大量核孔细胞核。食品生物技术教研室17食品生物技术教研室174.细胞质和细胞器•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胶。–细胞基质Cycomatrix，细胞溶胶真核细胞中除细胞器以外的胶状溶液–细胞骨架Cytoskeleton微管、肌动蛋白丝（微丝）和中间丝三种蛋白质纤维构成的细胞支架，•功能：支持、运输和运动–细胞器食品生物技术教研室18食品生物技术教研室18（1）线粒体（mitochondria）•是一种半自主的细胞器，•呈杆形或球形，•0.3~1.0×0.5~3.0m，•每个细胞有10~20个，分散在细胞质中。•其DNA可自主复制，不受核DNA控制。决定线粒体的某些遗传性状。•线粒体生理功能：生物氧化的场所、能量转换的基地。食品生物技术教研室19食品生物技术教研室19线粒体结构•双层膜构成–外膜：含磷脂代谢的酶–内膜和嵴：呼吸链组分，ATP合成酶、琥珀酸脱氢酶–膜间腔：腺苷酸激酶、磷酸腺苷酸激酶等–嵴间腔：脂肪合成酶、脂肪分解酶、蛋白质合成酶、三羧酸循环酶系（琥珀酸脱氢酶除外）、线粒体DNA（mtDNA）、70S核糖体食品生物技术教研室20食品生物技术教研室20（2）核糖体(Ribosome)•游离于细胞质中或附着在内质网上，•由二个亚基60S、40S两个亚基构成、沉降系数为80S。•组成：蛋白质（40%）和RNA（60%）•功能：–蛋白质的合成；食品生物技术教研室21食品生物技术教研室21（3）内质网（endoplasmicreticulum)•是存在于细胞质中的、由膜构成的、呈游离或广泛连接的囊泡状结构。•类型：粗糙型内质网：膜外附着有核糖体光滑型内质网：膜外不附着核糖体•功能：–蛋白质的合成和运送、胞外分泌；–与出芽起始有关；–输出蛋白质食品生物技术教研室22食品生物技术教研室22核糖体与内质网食品生物技术教研室23食品生物技术教研室23（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InternalStructureofChloroplast食品生物技术教研室24食品生物技术教研室24（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H2O2毒害，并能氧化分解脂肪酸等•当以葡萄糖为碳源时，细胞无微体，其功能由线粒体替代。•微体（数目、形态、大小和功能）的微生物分布–生物类型–不同个体–内外条件：糖、甲醇、脂肪酸食品生物技术教研室25食品生物技术教研室25(6)溶酶体Lysosymes•单层膜•内含多种酸性水解酶•功能是细胞内消化食品生物技术教研室26食品生物技术教研室26其他结构•液泡•膜边体•几丁质体•氢化酶体食品生物技术教研室27食品生物技术教研室27第二节酵母菌Yeast能发酵糖类产能，以芽殖为主要繁殖方式的单细胞真核微生物。食品生物技术教研室28食品生物技术教研室28主要内容：•酵母菌的形态与细胞结构•酵母菌的繁殖方式•酵母菌的生活史•酵母菌的菌落特征•常见常用的酵母菌食品生物技术教研室29食品生物技术教研室29概述：•分属于子囊菌纲、担子菌纲及半知菌类•个体一般以单细胞状态存在•多数以出芽方式繁殖、少数裂殖或产子囊孢子•能发酵糖类产能•细胞壁含葡聚糖和甘露聚糖•分布于偏酸性的含糖环境中由酵母菌发酵成的产品食品生物技术教研室30食品生物技术教研室30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。食品生物技术教研室31食品生物技术教研室31酵母菌的应用•单细胞蛋白（SCP-singlecellprotein）：又叫微生物菌体蛋白。是利用发酵法培养微生物而获得的菌体蛋白。•酿酒、面包细胞中•提取生化药物：RNA、辅酶A、B族维生素等•作为基因工程中的受体菌和基因表达系统–酿酒酵母（S.cerevisiae）、巴斯德毕赤酵母（Pichiapastoris•蛋白含量按菌体干重计酵母菌40~60%，霉菌30%，细菌70%，藻类60~70%。目前世界SCP年产量已超过3000万吨食品生物技术教研室32食品生物技术教研室32食品生物技术教研室33食品生物技术教研室33食品生物技术教研室34食品生物技术教研室34酵母菌的危害•食物、纺织品灯原料腐败变质：•腐生型酵母菌：如鲁氏酵母（Saccharomycesrouxii）、蜂蜜酵母（Saccharomycesmellis）可使蜂蜜和果酱等败坏；•发酵工业的污染菌•引起人和植物的病害–白假丝酵母（Candidaalbicans）、新型隐球酵母（Cryptococcusneoformans)食品生物技术教研室35食品生物技术教研室35一、酵母菌的大小和形态构造（一）细胞形态•细胞形态：球状、卵圆状、椭圆状、柱状、假菌丝•大小：宽1~5m，长5~30m酵母菌大小与形态酵母菌的细胞形态食品生物技术教研室36食品生物技术教研室36•几种酵母菌的描绘图•A.热带假丝酵母1.营养细胞，2.假菌丝B.白假丝酵母C.酿酒酵母；1.营养细胞；2.子囊孢子D.粟酒裂殖酵母食品生物技术教研室37食品生物技术教研室37Saccharomycescerevisiae食品生物技术教研室38食品生物技术教研室38（二）酵母菌的细胞结构•1.细胞壁•2.细胞质膜•3.细胞核–核膜、染色质、核仁、核、基质•4.细胞质和细胞器–线粒体、内质网、核糖体、内含物、质粒食品生物技术教研室39食品生物技术教研室39电镜下正在芽殖的酵母菌食品生物技术教研室40食品生物技术教研室40细胞壁的化学成分•主要成分：三明治状的“酵母纤维素”–内层：葡聚糖30~45%•（主链以-1,3糖苷键结合，支链以-1,6糖苷键结合的多糖聚合物）；–外层：甘露聚糖40~45%•（主链以-1,6糖苷键结合，支链以-1,2或-1,3糖苷键结合的多糖聚合物）。–中间：蛋白质5~10%•少量：–几丁质因种而异–脂类3~8%–无机盐（磷酸盐）食品生物技术教研室41食品生物技术教研室41主要决定细胞壁的多孔性构成细胞壁刚性骨架酵母菌细胞壁模式图食品生物技术教研室42食品生物技术教研室42酵母菌的原生质体制备•用蜗牛消化酶（Zymolyase）分解葡聚糖分子中的-1,3糖苷键。–蜗牛消化酶：玛瑙螺（Helixpomatia)的胃液制成，含纤维素酶、甘露聚糖酶、葡糖酸酶、几丁质酶和脂酶等30多种酶类食品生物技术教研室43食品生物技术教研室43酵母菌的细胞膜•结构及主要成分食品生物技术教研室44食品生物技术教研室44其它构造（1）液泡(vacuole)•存在于细胞质中由单层膜包围的泡状结构，•一般呈球形•生理功能：是营养物与水解酶类的储藏库；调节渗透压•细胞发育的中后期出现–生长旺盛，液泡中不含内含物；–老化，液泡中各种颗粒食品生物技术教研室45食品生物技术教研室45（2）细胞质内含物•1)脂肪粒被脂溶性染料染色•2)肝糖酵母储存碳水化合物之一•3)聚磷酸盐聚合度为300~500的聚磷酸盐•4)海藻糖非还原性双糖•有限量氮源的培养基中生长•分子量较大约107Da，树状的分子构成•作为高能磷盐储藏•酵母细胞储存的第二种碳水化合物食品生物技术教研室46食品生物技术教研室46（3）2m质粒–1967年，酿酒酵母中发