第3章 微生物学(周德庆)真核生物

第三章真核微生物第一节概述第二节酵母菌（yeast）第三节霉菌（Molds）原核微生物的细胞构造真核微生物的细胞构造第一节概述一、定义一大类具有真正细胞核，具有核膜与核仁分化的较高等的微生物，其细胞质中有线粒体等细胞器和内质网等内膜结构。比较项目真核生物原核生物细胞大小较大（通常d2um）较小（通常d2um）细胞壁主要成分多糖多为肽聚糖细胞膜成分蛋白质和类脂(含甾醇)蛋白质和磷脂（无甾醇，支原体除外）含呼吸或光合组分无有细胞质线粒体有无叶绿体光合自养生物中有无核糖体80S(指细胞质核糖体）70S高尔基体有无真液泡有些有无细胞核核膜、核仁有无染色体数目一般1一般为1有丝分裂有无减数分裂有无DNA含量低（约5%）高（约10%）二、真核微生物与原核微生物的比较比较项目真核生物原核生物鞭毛结构如有，粗而复杂（9+2型）如有，细而简单鞭毛运动方式挥鞭式旋转马达式生理特性氧化磷酸化部位线粒体细胞膜光合作用部位叶绿体细胞膜生物固氮能力无有些有专性厌氧生活罕见常见化能合成作用无有些有遗传重组方式有性生殖、准性生殖等转化、转导、接合等繁殖方式有性、无性多种一般为无性真核微生物与原核微生物的比较(续表)（一)细胞壁•低等真菌：纤维素•酵母菌：葡聚糖•陆生真菌：几丁质多糖有形的微纤维部分：单糖的β（1，4）聚合物无定形的基质甘露聚糖少量蛋白质葡聚糖主要成分是多糖，另有少量蛋白质和脂类.（二）鞭毛—(9+2型)中央微管微管二联体三、类群单细胞藻类原生动物真菌单细胞真菌——酵母菌(Yeast)丝状真菌——霉菌(Mold,Mould)大型子实体真菌——蕈菌(Mushroom)真菌是最重要的真核微生物，它们的特点是：一般具有发达的菌丝体细胞壁多含有几丁质无叶绿素，不能进行光合作用营养方式为异养吸收型以产大量无性和（或）有性孢子的形式进行繁殖陆生性较强分布：种类：第二节酵母菌（yeast）单细胞真菌的总称。特点：1.一般以单细胞个体存在2.多为出芽生殖3.能发酵糖类产能4.细胞壁含甘露聚糖和葡聚糖5.生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中偏酸性的含糖环境。水果、蔬菜、蜜饯的表面，果园土壤中与环境有关。酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。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。一、形态与大小１.个体形态•单细胞，不能运动，圆形、椭圆形、柠檬形、卵圆形、腊肠形以及菌丝状。•大小根据不同的种差别很大：1-5×5-10um假菌丝酵母形态A酿酒酵母（Saccharomycescerevisae）B路德酵母（Saccharomycesludwigii）C白地霉（Geotrichumcandidum）D膜醭毕赤酵母（Pichiamembranaefaciens）厚壁孢子在人体组织中呈假菌丝态在普通培养基中呈球状假菌丝假丝酵母菌（Ｃandidaalbican）２.群体形态固体培养：菌落与细胞菌落相似，但较大，圆形，表面湿润，有光泽，表面粘稠，与培养基结合不紧密，易挑起，只有在培养时间长的时候，表面干燥，有皱折。不同的酵母菌在液体培养基上，生长的情况不同。好气性生长的酵母可在培养液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液底部。有的酵母菌在培养基中均匀生长，使培养液呈浑浊状。液体培养:二、酵母菌的细胞结构细胞壁细胞膜细胞核其他细胞构造（一）细胞壁1.厚约25nm，呈三明治状—外层：甘露聚糖（约占30%，以α-糖苷键联结（并非所有酵母菌都有）中间层：蛋白质（含6-8%，多为酶类）内层：葡聚糖（约占30-40%，由D-葡萄糖以β-糖苷键联结）2.少量组分—几丁质（chitin)：为聚乙酰葡萄糖氨以环状形式分布于芽痕周围.（二）细胞膜蛋白质（50%）：包括一些酶类脂（40%）甘油的单、双、三酯甘油磷酯磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺甾醇麦角甾醇（最多）酵母甾醇糖类（少量）：甘露聚糖（可能是合成细胞壁的前体）等2um质粒：是存在于酵母菌核染色体外的一个共价闭合环状超螺旋DNA分子。可作为酵母菌转化的有效载体。（三）细胞核具有典型的多孔核膜包裹的细胞核。核膜：核孔40～70nm，透性比任何生物膜都大。染色体:由DNA和组蛋白牢固结合而成，呈线状,数目因种而异。核仁：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。细胞核的功能:携带遗传信息，控制细胞的增殖和代谢。（四）其它构造液泡：水解酶类储藏库，提供营养物，调节渗透压线粒体：1.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。2.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。3.生物氧化中心。核糖体：80S，蛋白质合成场所微体：1.单层膜包围的细胞器，内含DNA及多种酶。2.参与烃或甲醇代谢。三、繁殖方式厚垣孢子节孢子芽殖：多数无性繁殖裂殖：少数（裂殖酵母）节孢子无性孢子掷孢子厚垣孢子有性繁殖：子囊孢子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1.芽殖是yeast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：酵母出芽繁殖时,在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称芽痕（budscar，多个），子细胞细胞壁上的位点称蒂痕（birthscar，一个）。由于多重出芽，致使酵母细胞表面有多个小突起。芽痕和蒂痕：假菌丝:有的酵母菌进行芽殖后，长大的子细胞不与母细胞立即分离，并继续出芽，细胞成串排列，这种菌丝状的细胞串就称为假菌丝。假菌丝的各细胞间仅以狭小的面积相连，呈藕节状。霉菌的菌丝为真菌丝，即相连细胞间的横隔面积与细胞直径一致，呈竹节状的细胞串，称为真菌丝。2.裂殖（fission）少数酵母具有与细菌相似的二分裂繁殖方式ExamplesofModelOrganisms•StudiesofthedistantlyrelatedfissionyeastSchizosaccharomycespombe,arecomplementarytoS.cerevisiae.–Bothcanbegrownrapidlyonplatesandinculture.1)掷孢子(ballistospore)----掷孢酵母属，形成过程：在卵圆形营养细胞上生出小梗；梗上形成肾状掷孢子；掷孢子成熟后通过特有喷射机制射出。3.产生无性孢子2)节孢子----地霉属(Geotricum))酵母菌在培养初期菌体为完整的多细胞丝状，在培养后期从菌丝内横隔处断裂，形成短柱状或筒状，或两端钝圆的细胞，称为节孢子。3)厚垣孢子--白假丝酵母(Candidaalbicans)在菌丝中间或顶端发生局部细胞质浓缩和细胞壁加厚，最后形成一些厚壁休眠体，称为厚垣孢子。对不良环境有较强的抵抗力。厚垣孢子4、有性繁殖酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖1）两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触；2）接触处细胞壁消失，质配；3）核配，形成二倍体核的接合子：A、营养充足时，以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活；B、营养贫乏时，进行减数分裂，形成4个或8个子囊孢子，而原有的营养细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。四、酵母菌的生活史酵母菌生活史的三种类型：1.营养体以单倍体/双倍体两种形式存在2.营养体只以单倍体形式存在3.营养体只以双倍体形式存在两个不同性状的单倍体酵母菌细胞从接触融合、质配、核配、形成子囊、减数分裂、形成子囊孢子再萌发到单倍体细胞，如此往复，构成了酵母菌的生活史。1.单双倍体型酿酒酵母（S.cerevisiae）为代表特点：①单倍体营养细胞和双倍体营养细胞均可进行芽殖。②营养体既可以单倍体形式也可以双倍体形式存在；③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①②出芽繁殖③n+n④出芽繁殖酵母的二倍体营养体细胞减数分裂后产生四个单倍体的核原细胞发育成子囊，里面有四个子囊孢子，将来发育成单倍体营养体细胞子囊孢子的形成酿酒酵母2.单倍体型八孢裂殖酵母（Schizosaccharomycesoctosporus）为代表特点:①营养细胞是单倍体；②无性繁殖以裂殖方式进行；③双倍体细胞不能独立生活，因为双倍体阶段短，一经生成立即减数分裂。①②③④⑤3.双倍体型路德类酵母（Saccharomycodesludwigii）为代表特点：①营养体为双倍体，不断进行芽殖，双倍体营养阶段长；②单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合；③单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，故不能独立生活。①②③④第三节霉菌（Molds）•指菌丝体发达，不产生大型肉质子实体结构的真菌。•一切丝状真菌的通称。一、霉菌的形态结构菌丝是真菌营养体的基本单位。菌丝是中空管状结构，直径一般3～10μm，有隔膜或无隔膜。（一）霉菌菌丝类型1.按分化程度分：1)营养菌丝(Vegetatilehypha):在固体培养基上伸入基内的菌丝.吸收养料，固着.2)气生菌丝(Aerialhypha):向空中生长的菌丝，发育到一定阶段可分化成繁殖菌丝.霉菌（青霉）的菌丝菌丝体：许多菌丝分枝连接，相互交织在一起所构成的形态。１）无隔菌丝：菌丝无横隔，为单细胞，多核，菌丝有分枝。例：根霉、毛霉。２）有隔菌丝：菌丝有横隔，为多细胞（多数）,单核或多核。例：青霉、曲霉。2.依形态分(二)细胞结构•少数低等水生霉菌细胞壁中含有纤维素•多数霉菌细胞壁由几丁质组成。二、霉菌的群体形态１.固体培养：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。青霉菌落２.液体培养：在表面生长，需氧，潮湿的地方生长。曲霉属群体形态振荡培养时，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。菌丝体在液体培养时的特化形态静止培养时，生长在培养基表面，培养液不变混浊四大类微生物菌落特征比较四大类微生物的细胞形态和菌落特征的比较微生物类别菌落特征单细胞微生物菌丝状微生物细菌酵母菌放线菌霉菌主要特征细胞形态特征小而均匀、个别有芽孢大而分化细而均匀粗而分化相互关系单个分散或按一定方式排列单个分散或假丝状丝状交织丝状交织菌落含水情况很湿或较湿较湿干燥或较干燥干燥外观特征小而突起或大而平坦大而突起小而紧密大而疏松或大而致密参考特征菌落透明度透明或稍透明稍透明不透明不透明菌落与培养基结合度不结合不结合牢固结合较牢固结合菌落的颜色多样单调十分多样十分多样菌落正反面颜色差别相同相同一般不同一般不同细胞生长速度一般很快较快慢一般较快气味一般有臭味多带酒香常有泥腥味霉味卵孢子接合孢子子囊孢子担孢子有性孢子孢囊孢子分生孢子节孢子后垣孢子无性孢子孢子菌丝片段繁殖方式三、霉菌的繁殖方式1.孢囊孢子形成特征：形成于菌丝的特化结构——孢子囊内。孢子形态：近圆形。举例：根霉、毛霉。(一)无性孢子根霉的形态和构造2.分生孢子形成特征：由分生孢子梗顶端细胞特化而成的单个或簇生的孢子。孢子形态：极多样。举例：曲霉、青霉。分生孢子曲霉青霉3.节孢子(又称粉孢子)形成特征：由菌丝断裂而成。孢子形态：常呈成串、短柱状。举例：白地霉。厚垣孢子4.厚垣孢子形成特征：部分菌丝细胞质浓缩、变圆，周围生出厚壁而成。孢子形态：圆形、柱形等。举例：总状毛霉。总状毛霉(二)有性孢子有性繁殖：两个不同性细胞结合产生新个体的过程。分为质配、核配、减数分裂形成有性孢子。1.卵孢子德氏腐霉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.接合孢子毛霉，根霉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。二个相邻菌丝相遇，各自形成一个基本相同的原配子囊，原配子囊接触后，各自顶端膨大形成横隔——配子囊。配子囊之间横隔消失，经质配，核配，外层形成厚壁——接合孢子。3.子囊孢子在子囊中形