重要的微生物种类-2.ppt

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。,真核微生物,真核微生物(Eucarvotic microbes),真菌的分类,Ainsworth分类系统,G.W.Martin分类系统,真菌具有细胞壁，不含叶绿素，无根茎叶的分化，以产生大量孢子进行繁殖，以寄生 或腐生方式生存的真核微生物。,、 酵母菌,.1 概念,酵母菌（yeast）是一群单细胞的真核微生物。这个术语也是 无分类学意义的普通名称，通常用于以芽殖或裂殖来进行无性 繁殖单细胞真菌，以与霉菌区分开。有些可产生子囊孢子进行 有性繁殖。,酵母菌是一类单细胞真菌的俗称，分类学上分属于子囊菌纲和半知菌类。,特征: 1. 个体一般以单细胞状态存在； 2. 多数营出芽生殖，有的裂殖； 3. 能发酵糖类产能； 4. 细胞壁常含有甘露聚糖； 5. 喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。,分布：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。 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。,.2 分布及与人类的关系,(1)多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”。,如水果、蔬菜、叶子、树皮等处，及葡萄园和果园土壤中等。,(2)重要的微生物资源；,(3)重要的科研模式微生物；,啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）第一个完成全基因组 序列测定的真核生物（1997）,(4)有些酵母菌具有危害性；,酵母菌是人类的第一种“家养微生物”,有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病,.3 形态结构,卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径一般比细菌粗10倍 左右。有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。,酵母菌的细胞结构与其他真核生物基本相同，右图是电子显微镜下的酿酒酵母细胞结构示意图。,.4 酵母的细胞结构,外层：甘露聚糖（约占30%，以-糖苷键联结（并非所有酵母菌都有） 内层：葡聚糖（约占30-40%，由D-葡萄糖以-糖苷键联结） 中间层：蛋白质（含6-8%，多为酶类）,细胞壁,(1)细胞壁结构： 酵母细胞壁呈“三明治”结构,.4.1 酵母细胞的细胞壁,（2）壁外成分： 有些菌壁外含有由多糖构成的类似荚膜的结构。 包括异多糖、甘露聚糖和淀粉类物质。,（3）细胞壁的少量组分脂类和几丁质几丁质（chitin)：为聚乙酰氨基葡萄糖 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%。,.4.2 细胞膜,酵母菌的细胞膜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）、VitD的前体-麦角固醇，这在原核生物是罕见的。,蜗牛酶 ：水解酵母菌细胞壁制备原生质体或水解酵母子囊壁以释放单倍体子囊孢子。,.4.3 细胞核,核膜： 核孔4070nm ，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：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。 中心体: 在核膜外，由蛋白质亚基组成的细丝 状结构，在细胞繁殖分裂中起作用。 细胞核的功能:携带遗传信息，控制细胞的增殖和代谢。,酵母细胞核是有双层膜结构的细胞器（核膜包裹，轮廓分明）,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：核糖体、线粒体、内质网、高尔基体等。 （1）核糖体 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。,核糖体,.4.4 细胞质,(2)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。,1)单层膜包裹的细胞 器；含有机酸、盐类 水溶液和水解 酶类。 2)调节渗透压；与细胞质进行物质交换；储藏物质。 3)为细胞成熟的标志,(5)液泡,1.双层膜包围的细胞器，内含颗粒 状物质及DNA。 2.甲醇初级氧化的场所，间接与烷 烃的初级氧化有关。 3.当以葡萄糖为碳源时，细胞无微 体，其功能由线粒体替代。,(6)微体,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：膜外附着有核糖体。 光滑型内质网：表面没有附着的颗粒。 内质网功能： 起物质传递的作用，另外还有合成脂类和脂蛋白,(7)内质网,.5 菌落特征,与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润， 粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。,啤酒酵母,1. 菌落形态特征：大而厚，圆形，光滑湿润，粘性，颜色单调。常见白色、土黄色、红色。,2.液体培养 在液体培养基上，不同的酵母菌生长的情况不同。 好气性生长的酵母可在培养基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基底部。 有的酵母菌在培养基中均匀生长，使培养基呈浑浊状态。,.6 繁殖方式和生活史,.6.1无性繁殖,1）芽殖,主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定 程度后脱离母体继续长成新个体。,2）裂殖,少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖， 例如裂殖酵母。,根据能否进行有性繁殖，可将酵母菌分为： 假酵母： 只有无性繁殖过程。 真酵母： 既有无性繁殖，又有有性繁殖过程。,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： 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,芽殖过程： 母细胞形成小突起（AD） 核裂（EG） 原生质分配（HI） 新膜形成（JK） 形成新细胞壁（L）,出芽痕和诞生痕： 酵母出芽繁殖时，子细胞与母细胞分离，在子、母细胞壁上都会留下痕迹。在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕，子细胞细胞壁上的位点称诞生痕。由于多重出芽，致使酵母细胞表面有多个小突起。,芽 痕,Bread Yeast with Bud,假菌丝,Saccharomyces cerevisiae的芽殖过程,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，并继续除芽，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。而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。,出芽方式,掷孢子（ballistospore）是掷孢酵母属等少数酵母菌产生的无性孢子，外形呈肾状。这种孢子是在卵圆形的营养细胞上生出的小梗上形成的。孢子成熟后通过一种特有的喷射机制将孢子射出。因此，如果用倒置培养皿培养掷孢酵母并使其形成菌落，则常因其射出掷孢子而可在皿盖上见到由掷孢子组成的菌落模糊镜像。 此外，有的酵母如Candida albicans等还能在假菌丝的顶端产生厚垣孢子（chlamydospore）。,产生掷孢子等无性孢子,.6.2 有性繁殖,酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖：,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、以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活； 下次有性繁殖前进行减数分裂。,B、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。,适宜的条件下，二倍体细胞减数分裂形成子囊孢子殖。 (1)有性繁殖的过程：一般通过邻近的两个性亲和性不同的细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、局部融合并形成一个通道，再经过质配、核配形成双倍体细胞接合子。接合子进行减数分裂，形成4个或8个子核，每一个子核和周围的细胞质一起，在其表面形成孢子壁后就形成子囊孢子，形成子囊孢子的细胞称为子囊。一般一个子囊可产生4-8个子囊孢子。孢子数目、大小、形状因种而异。,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(ascus)，里面有四个子囊孢子，将来发育成单倍体营养体细胞,二倍体酵母细胞在一定条件下才能形成单倍体子囊孢子。 用营养充足的培养基和强壮活力旺盛的幼龄细胞（种子连续传代三次。） 培养时，温度：2530。须接触大量空气，促进细胞氧化作用。 选择适当的生孢子培养基（营养贫瘠的培养基），使细胞处于饥饿状态。常用石膏块或醋酸钠琼脂斜面等。,(2)、实验室子囊孢子的获得,.6.3 生活史,酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在，有三种类型：,1）营养体只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂） 2）营养体只能以双倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂） 3）营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在，都可进行出芽繁殖。,酵母菌中尚未发现其有性阶段的被称为假酵母,酿酒酵母生活史,（）单双倍体型,以啤酒酵母为代表 特点：单倍体营养细胞和双倍体营养细胞均可进行芽殖。营养体既可以单倍体形式也可以双倍体形式存在；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,（）单倍体型,以八孢裂殖酵母为代表 特点:营养细胞是单倍体；无性繁殖以裂殖方式进行；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。,（3）双倍体型,以路德类酵母为代表 特点：营养体为双倍体，不断进行芽殖，双倍体营养阶段长，单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合。单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，故不能独立生活。,（）上面酵母与下面酵母,并非分类学上的名称，而是在啤酒酿造业中根据酵母菌在容器内的情况而对酵母菌株进行的分类： 上面酵母在发酵过程中细胞浮游在液体上层，是较活跃的发酵剂； 下面酵母在发酵过程中细胞沉于容器底层，是较缓慢的发酵剂。,（）噬杀酵母,噬杀酵母是指某些在其生长繁殖过程生长能向菌体外分泌一种称作噬杀毒素的毒性蛋白的酵母菌株。噬杀酵母对噬杀毒素具有免疫力。噬杀酵母能杀死同族及亲缘酵母，这种特性为一般物质抗生物质所没有。 中性菌株既不能杀死别的酵母，也不能被噬杀酵母杀死的酵母菌株。 敏感酵母可以被噬杀酵母杀死的酵母菌株。,酵母菌的代表属,1、酵母菌属 例：啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae) 2、裂殖酵母属(Schizosaccharomyces spp.) 3、假丝酵母属(Candida spp.) 例：热带假丝酵母(Candida tropicalis)、解脂假丝酵母和产朊假丝酵母 4、球拟酵母属 5、红酵母属 6、掷孢酵母属,.酵母菌的分类,酵母菌分属于子囊菌纲，担子菌纲，半知菌纲,通过菌落观察和细胞镜检简便地将常见常用的酵母菌进行分类,.8 工业上常见的酵母菌,.8.1、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae),是发酵工业上最常用最重要的菌种之一,细胞的长与宽的比例可将其分为三组：,1-2、2 、大于2,1-2,酿造饮料酒和制作面包、酒精发酵,2,酿造葡萄酒和果酒，也可用于酿造啤酒、蒸馏酒和酵母生产,大于2,台湾396号酵母为代表。我国南方常将其用于以糖蜜原料生产酒精。其特点是耐高渗透压，可忍受高浓度的盐,Saccaharomyces cerevisiae,Saccharomyces cerevisiae）的芽殖过程,Saccharomyces cerevisiae的子囊和子囊孢子,.8.2、卡尔斯伯酵母（S.carlsbergensis）,卡尔斯伯（Carsberg)是丹麦的一个啤酒厂的名字，卡尔斯伯酵母是该厂分离出来的,啤酒酿造中典型的底面酵母,细胞为圆形或卵圆形，部分细胞的细胞壁有一平端,高温时，酿酒酵母比卡氏酵母生长得更快,低温下，卡氏酵母生长得较快,3.8.3、异常汉逊氏酵母异常变种（H ansenula anomala),圆形，椭圆形或腊肠形，甚至有长达30m，多边芽殖,异常汉逊氏酵母能产生乙酸乙酯，故它在调节食品风味中起一定作用,生产单细胞蛋白利用烃类、甲醇、乙醇和甘油作为碳源,应用：,积累L-色氨酸,.8.4、 假丝酵母 (Candida Berkhout),在液体培养基中，细胞为球形、椭圆形或圆柱形。,在马铃薯或玉米琼脂培养基上容易形成发达的假菌丝，多极出芽。,热带假丝酵母氧化烃类的能力很强，可以利用煤油,生产单细胞蛋白：,产阮假丝酵母,人们研究最多的微生物单细胞蛋白之一,产朊假丝酵母的蛋白质和维生素B含量均比啤酒酵母高。,特别重要的是它能利用五碳糖和六碳糖，既能利用造纸工业的亚硫酸废液，也能利用糖蜜、土豆淀粉废料、木材水解液等生产出人畜可食用的单细胞蛋白。,解脂假丝酵母,氧化烃类能力很强,石油发酵生产单细胞蛋白的优良菌种,.8.5、球拟酵母（Torulopsis Berlese）,细胞球