微生物细胞的结构与功能真核微生物.ppt

第三章 微生物细胞的结构与功能 第二节 真核微生物,真核微生物,细胞核具有核膜； 能进行有丝分裂； 化能有机营养； 细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器； 具有上述特征的微小生物,菌体均不含叶绿素，营腐生或寄生生活，有的与藻类共生，有的与高等植物共生形成菌根。 种类繁多，广布于自然界。它和细菌一起，共同分解自然界的有机物，对绿色植物的营养供给和自然界的物质循环起了重要作用。 食品工业利用酵母菌进行发酵生产，医药业利用霉菌进行抗生素的生产，如青霉素就是青霉菌的产物。有些真菌如蘑菇、木耳等直接是人类的食品，有些如灵芝、冬虫夏草是重要的药材。也有很多真菌能引起动植物和人类的病害，有的真菌造成纺织品、皮革等霉烂、变质。,真核微生物特点,真核细胞微生物分类,真 核 微 生 物,真菌,单细胞藻类,原生动物,霉菌,酵母菌,覃菌（蘑菇）,丝状真菌,单细胞真菌,大型真菌,真核微生物的种类约占微生物总数的95%以上。从个体形态、群体 形态、营养吸收、代谢类型、代谢产物、遗传特性、和生态分布诸方面，真核微生物都展现出一幅多样化的画面。,真菌门,粘菌门,一 真核微生物之一-真菌（Fungus）,1 特点： 具有细胞核，进行有丝分裂； 细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用， 无根、茎、叶的分化； 以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖； 营养方式为化能有机营养（异养）、好氧； 不运动（仅少数种类的游动孢子有1-2根鞭毛）； 种类繁多，形态各异、大小悬殊，细胞结构多样；,真菌是一类低等真核生物,2 真菌的形态结构及细胞结构,（1）真菌：是一类不含叶绿素，无根、茎、叶，营腐生或寄生生活的真核微生物，大多数呈丝状体，能进行有性或无性繁殖。 包括酵母菌、霉菌、担子菌等。 大多是纤细管状菌丝构成的菌丝体。 低等真菌的菌丝无隔膜，高等真菌的菌丝都有隔膜，前者称为无隔菌丝，后者称有隔菌丝。 在多数真菌的细胞壁中主要成分是多糖，构成几丁质和纤维素（P66）。 常见的真菌细胞器有：线粒体，微体，核糖体，液泡，溶酶体，泡囊，内质网，微管，鞭毛等；常见的内含物有肝糖，晶体，脂体等（P65）。,酵母菌细胞壁,酵母细胞壁的厚度为0.1-0.3m，重量占细胞干重的18%30%，主要由D-葡聚糖和D-甘露聚糖两类多糖组成，含有少量的蛋白质、脂肪、矿物质。 外层为甘露聚糖，约占细胞壁干重的40%45%。中间层是一层蛋白质分子，约占细胞壁干重的10%。内层为葡聚糖。,丝状真菌（霉菌）的细胞壁,由多层半晶体壳多糖微原纤维镶嵌在无定型的b-葡聚糖基质中而形成的坚硬结构，也含某些蛋白质。 霉菌在菌丝的顶端的延伸区和硬化区中，细胞的内层是几丁质，外层为蛋白质； 成熟区由内至外相应地为；几丁质层，蛋白质层，和葡聚糖蛋白网层； 隔膜区，它由菌丝内壁向内延伸而成的环片状构造。,真菌的菌丝体：单根丝状体称为菌丝(hypha)。许多菌丝在一起统称菌丝体(mycelium)。 菌落(colnny)：菌丝体在基质上生长的形态称之。 真菌菌落特点：圆形或不规则，绒毛状或絮状，酵母菌较光滑，具有各种颜色。,（2）真菌的菌丝体和菌落,（3）真菌的细胞结构,（4）真菌菌丝的变态类型,附着胞（appressorium，appressoria）（P68） 是植物病原真菌孢子萌发形成的芽管或菌丝顶端的膨大 部分，可以牢固地附着在寄主体表面，其下方产生侵入 钉穿透寄主角质层和表层的细胞壁，起着附着和吸收养 分的功能。,附着枝： 若干寄生真菌由菌丝细胞生出1-2个细胞的短枝，以将菌丝附着于宿主上，这种特殊的结构即附着枝。,吸器（haustorium，haustoria）,植物专性寄生菌菌丝在寄主间隙延伸穿过细胞壁，在植物细胞内形成的膨大或分枝状的结构吸器，其功能是增加真菌对营养的吸收面积。形状不同。,假根（rhizoid） 菌丝产生的类似植物根的结构，深入基质吸收营养；并固定、支撑菌体。,根霉 壶菌,菌环和菌网（hyphae trap and network loops ） 菌丝组成的环状物及多个菌环形成的网。均用于捕食（套住或粘住）小动物（线虫）。,（3）菌丝体的组织化,菌核（sclerotium）：由菌丝紧密交接形成的一种坚硬结构。外为拟薄壁组织，内为疏丝组织。形状不一，颜色较深，渡过不良环境。,菌核萌发,类似垫状的营养结构，常在其中或其上长生子实体，也是繁殖体的一部分。 柱状、棒状、头状等。 假子座（pseudostroma）：由菌丝组织和寄主组织共同形成的子座。,子座（stroma）,菌丝组织形成的绳状物，类似高等植物的根，又称根状菌索。能抵抗不良环境，当环境转佳时，又从尖端继续生长延伸。,菌索（rhizomorph）,（4）真菌的繁殖,当营养生活进行到一定时期时，真菌就开始转入繁殖阶段，形成各种繁殖体即子实体(fruitingbody)。 真菌的繁殖体包括无性繁殖形成的无性孢子和有性生殖产生的有性孢子。,A 无性繁殖(asexual reproduction)：营养体菌丝直接通过断裂、裂殖、芽殖、割裂等方式产生孢子的繁殖方式。无性繁殖产生的孢子称为无性孢子 。,真菌无性繁殖产生的孢子,A. 游动孢子（zoospore） B. 孢囊孢子（sporangiospore） C. 分生孢子（conidiospora） D. 节孢子（arthrospore） E. 厚垣孢子（chlamydospore）, 节孢子 厚垣孢子,断裂：菌丝断裂成短片段或菌丝细胞相互脱离产生孢子。,裂殖：单细胞的真菌的营养体一分为二，变成两个菌体。似细菌的裂殖 。如裂殖酵母菌。,芽殖：单细胞的真菌营养体、孢子或丝状真菌的产孢细胞以芽生的方式产生无性孢子。如酵母菌。,原生质割裂：成熟的孢子囊内的原生质被分割成许多小块，每小块的原生质连同其中的细胞核共同形成一个孢子。如鞭毛菌产生的游动孢子。,B 有性生殖(sexualreproduction)有性孢子,经过两个性细胞结合而形成的胞子称为有性孢子，其形成过程相当复杂。 合子：两个大小相似而性别不同的细胞结合而形成的孢子叫合子。是真菌中最简单的有性孢子。 卵孢子：菌丝分化成不同的雄器和藏卵器，雄器与藏卵器结合后形成的有性孢子叫作卵孢子。 接合孢子：由两个形状相同，但性别不同的配偶囊结合而形成的有性孢子。 子囊孢子：真菌的菌丝可分化成为产囊器和雄器，二者结合形成囊，称为子囊，在子囊内所形成的有性孢子即为子囊孢子。 担孢子：真菌的菌丝经过特殊的分化和有性结合形成担子，在担子上形成的有性孢子称为担孢子。,真菌有性孢子类型,C 真菌的有性繁殖过程,三个阶段：即：质配核配减数分裂。 质配即两个配偶细胞的原生质融合在同一个细胞中； 核配是两个细胞核结合成一个细胞核，此时染色体成双倍，成为双倍体细胞核。 减数分裂具有双倍体的细胞核通过减数分裂，细胞中的染色体恢复到原来的数目，成为单倍体细胞核，发育成为两个细胞，即真菌的有性繁殖。,D 有性生殖的方式,游动配子配合（planogametic copulation）：两个游动配子可以是同形的，也可以是异形的，后者两个配子中一个能动一个不能动（游动孢子（精子）与不动的雌配子囊结合）。如低等鞭毛菌。,配子,异型配子囊接触交配（gametangial contact）：交配的配子囊形状和大小大多有明显差异（异型配子囊），大的称雌器（雌配子囊），小的称雄器（雄配子囊）。雌、雄配子囊交配时，一方的细胞核通过受精丝（管）输入对方体内，随后无核的配子囊消解。如霜霉目真菌。,同型配子囊配合（gametangial copulation）：两个配子囊相接触的壁消解，融合成一个新细胞，并在其中进行质配、核配核减数分裂，如接合菌。,受精作用（spermatization）：在性孢子器或性孢子梗上产生小型单核精子（性孢子），借昆虫、风和水等媒介传带到受精丝上或营养菌丝上，在接触点处形成小孔将孢子的内含物输入对方，完成质配的过程。如一些不产生雄器的子囊菌、禾丙锈菌及一些高等担子菌。,体细胞结合（somatogamy）：即菌丝直接融合完成配合。不产生任何性器官。越是高等的真菌，其性器官就越简单，甚至不分化为特殊的性器官 。,不同类型有性生殖示意图（性细胞结合方式）,二 真菌之霉菌,在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的真菌。,1 概念 ：霉菌（丝状真菌）,细胞形态,无隔膜菌丝,有隔膜菌丝,整个菌丝为长管状单细胞，细胞质 内含有多个核。其生长过程只表现 为菌丝的延长和细胞核的裂殖增多 以及细胞质的增加。,菌丝由横隔膜分隔成成串多细胞， 每个细胞内含有一个或多个细胞 核。有些菌丝，从外观看虽然像 多细胞，但横隔膜上有小孔，使 细胞质和细胞核可以自由流通， 而且每个细胞的功能也都相同。,2、分布特点及与人类的关系,在自然界分布极广；,霉菌同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早 认识和利用的一类微生物。,食物、工农业制品的霉变；,全世界平均每年由于霉变而不能食（饲）用的谷物约占2%。,有用物品的生产；,风味食品、酒精、抗生素（青霉素、灰黄霉素）、 有机酸（柠檬酸、葡萄糖酸、延胡索酸等）、 酶制剂（淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等）、 维生素、甾体激素等。 在农业上用于饲料发酵、植物生长刺激素（赤霉素）、 杀虫农药（白僵菌剂）等。,引起动植物疾病；,我国在1950年发生的麦锈病和1974年发生的稻瘟病，使小麦和 水稻分别减产了60亿公斤。,腐生型霉菌在自然界物质转化中 也有十分重要的作用；,2 菌丝分类：根据菌丝的分布和功能分类,营养菌丝,气生菌丝,繁殖器官,3 霉菌的繁殖方式,接合孢子,孢囊孢子,子囊孢子,分生孢子,4 霉菌的菌落特征,菌落形态：绒毛状、絮状、蜘蛛网状,菌落大小：较放线菌、细菌大得多,菌落外形：圆形、无限发展,颜色：孢子或孢子梗色素、胞外色素。,5 霉菌的代表属,（1）毛霉,繁殖：孢囊孢子、厚垣孢子、接合孢子。,形态特征：菌丝发达，白色无隔多核。,应用：腐乳：蛋白酶,（2）根霉,与毛霉的主要区别在于?,繁殖：孢囊孢子、厚垣孢子、接合孢子。,形态特征：菌丝发达。具假根和匍匐菌丝。,应用：糖化菌（淀粉酶）,（3）曲霉,繁殖：分生孢子,形态特征：菌丝有隔，具足细胞、分生孢子梗及膨大顶囊。,应用：酿造酒、酱，有机酸、酶制剂。,（4）青霉,繁殖：分生孢子,形态特征：菌丝有隔，具分子孢子梗及扫帚状分生孢子头。,应用：抗生素,6 霉菌在环境保护中的应用,对污水中各种有机质的降解（活性污泥） 特殊有毒废水的处理（无机氰化物） 高浓度重金属离子废水的处理,活性污泥,好氧微生物 兼性微生物 有机无机固体,三 真菌 之 酵母菌,酵母菌（yeast）是一群单细胞的真核微生物。 酵母菌被广泛应用于食品、属药、化工、饲料等各方 面，在国民经济中有重要作用。而且也是人类实践中 应用比较早的一类微生物。 也有少数酵母菌可引起发酵工业的污染，食品的腐败 变质等。 酵母菌在自然界分布非常广泛，尤其在水果蔬菜等植 物上。 目前已发现有370多种酵母菌。,1 分布及与人类的关系,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。,重要的微生物资源；,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）,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,2 酵母菌的形状、大小,基本特征：单细胞, 椭圆形、圆形或柱形。 宽1-5um,长5-30um。,假菌丝、芽生孢子、厚垣孢子.,3 特殊形态：假菌丝,假菌丝是由酵母菌细胞与其子细胞连接而成的链状丝。,4 酵母菌的繁殖方式,无性繁殖,有性繁殖,芽殖、裂殖,厚垣孢子、节孢子,子囊孢子,繁殖方式,5 酵母菌的菌落特征,啤酒酵母的菌落,红酵母的菌落,各种酵母菌的菌落,6 酵母菌的代表,酿酒酵母：酵母菌属中的典型菌种，也是重要的菌种，应用于啤酒，白酒、果酒的酿造和面包的制造中。由于该酵母菌含有丰富的维生素和蛋白质，因而可作为药用，也可用于饲料，具有较大的经济价值。啤酒酵母菌的分布也很广泛，在各种水果的表皮上，发酵的果汁中，酒曲和土壤中，特别最果园土壤中可分离到。,产朊假丝酵母：其蛋白质和维生素B的含量比啤酒酵母高，能利用造纸工业的亚硫酸废液，还能利用糖蜜、木材水解液等生产出可食用的蛋白质。,（1）处理高浓度的有机废水,7 酵母菌在环境保护中的应用,工业（糖蜜、酒精、淀粉、制药） 农牧业（养殖、屠宰、水产品加工） 生活（垃圾渗滤液、餐饮泔水）,酵母菌的特点: (1)耐高糖 (2)耐高油脂,有机废水的资源化利用,高浓度的有机废水,酵母菌处理,活性污泥法,(1)高有机负荷 (2)含油脂,色拉油加工废水 味精废水 油田废水 染料废水,菌种选育,酵母菌细胞(SCP),苯酚废水处理,氧化分解（臭氧氧化、过氧化氢氧化、锰氧化物氧化） 分离再生技术（多孔固体吸附、膜分离、溶剂萃取） 生物处理,苯酚降解菌：细菌、热带假丝酵母,（2）利用酵母菌处理含苯酚废水,苯 酚 废 水 （毒性、腐蚀性）,染料 合成树脂 塑料 合成纤维 农药,我国污染排放标准 GB8978-1996,一级：0.5mg/L 二级：1.0mg/L 三级：2.0mg/L,优先控制污染物,四 真菌 之担子菌,1、食用菌的形态结构,3、概念： 菌丝：管状的丝状物 菌丝体：菌丝积聚成的菌丝群,猴头菌（