第二章 2.1真核微生物的形态、构造和功能.ppt

第二章真核微生物的形态 构造和功能 讲课 阳飞 微生物实验安排 4 03 194显微镜的使用 酵母菌形态 霉菌形态观察5 03 264革兰氏染色法观察细菌形态6 04 024放线菌形态观察7 04 094显微镜直接计数法8 04 164玻璃器皿的清洗 包扎 消毒 灭菌 9 04 234培养基制备10 04 306微生物的分离纯化 水和空气中微生物的检测11 05 076IMViC实验12 05 144酵母菌菌种筛选 一 1305 214酵母菌菌种筛选 二 1405 282酵母菌菌种筛选 三 真核微生物 Eucarvoticmicrobes 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 真核微生物有发育完好的细胞核 核内有核仁和染色质 核膜将细胞核和细胞质分开 使两者有明显的界线 有高度分化的细胞器 如染色体 线粒体 叶绿体 中心体 高尔基体 内质网 溶酶体等 进行有丝分裂 种类 除蓝藻以外藻类 酵母菌 霉菌 原生动物 微型后生动物等 一 原核生物与真核生物的比较 过氧化物酶体 peroxisome 又称微体 microbody 1954年被发现 普遍存在于真核细胞中 但在肝细胞和肾细胞中数量特别多 由一层单位膜包裹的囊泡 直径约为0 5 1 0 m 通常比线粒体小 与溶酶体不同 过氧化物酶体不是来自内质网和高尔基体 因此它不属于内膜系统的膜结合细胞器 含有约40余种 主要是氧化酶 过氧化氢酶 过氧化物酶 主要功能 催化脂肪酸的 氧化 将极长链脂肪酸分解为短链脂肪酸 氧化酶可作用于不用的底物 其共同特征是氧化底物的同时 将氧还原成过氧化氢 过氧化氢酶 将过氧化氢 H2O2 HydrogenPeroxide 水解 过氧化氢 H2O2 是氧化酶催化的氧化还原反应中产生的细胞毒性物质 氧化酶和过氧化氢酶都存在于过氧化物酶体中 从而对细胞起保护作用 原核细胞与真核细胞的主要差别 二 植物细胞与动物细胞的比较 细胞壁 叶绿体 液泡 中心粒 细胞壁 cellwall 低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主酵母菌以葡聚糖为主高等陆生真菌以甲壳素 几丁质 为主 细胞壁具有固定细胞形态和保护功能 叶绿体 chloroplast 叶绿体是光合作用的场所具有半自主复制特性 液泡 vacuole 液泡是由单层膜与其内的细胞液组成的 主要存在于植物细胞中 低等动物单细胞动物的食物泡 收缩泡等均属于液泡 主要功能 调节细胞渗透压 维持细胞内水分平衡 积累和贮存养料及多种代谢产物 中心粒 centriole 存在于绝大多数动物细胞 无纤毛或鞭毛的原生动物除外 和低等植物细胞 如藻类 红藻除外 藓类和蕨类等细胞 种子植物细胞没有中心粒 作用 1 使细胞质内存在的微管蛋白亚单位有条理地聚合起来形成微管结构组织中心 2 与纺锤体的形成也有密切的关系 3 在超微结构的水平上调节着细胞的运动 4 能产生纤毛和鞭毛 5 与星体 纺锤体 染色体等组成有丝分裂器使细胞正常进行分裂 三 真核微生物的分类 Ainsworth分类系统 G W Martin分类系统 真菌是具有细胞壁 不含叶绿素 无根茎叶分化 以产生大量孢子进行繁殖 以寄生或腐生方式陆生的真核微生物 真菌的鞭毛 四 酵母菌 yeast 酵母菌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 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 1 酵母菌的特征 个体一般以单细胞状态存在 多数营出芽生殖 有的裂殖 能发酵糖类产能 细胞壁常含有甘露聚糖 喜在含糖量较高 酸度较大的水生环境中生长 2 酵母菌的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 Saccharomycescerevisae 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 酵母菌的形态结构 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 4 酵母的细胞结构 酵母菌的细胞结构与其他真核生物基本相同 下图是电子显微镜下的酿酒酵母细胞结构示意图 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 细胞壁结构呈 三明治 结构 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 chitin 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1 2 有的假菌丝酵母含量超过了2 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 VD的前体 麦角甾醇 这在原核生物是罕见的 3 细胞核 酵母细胞核是有双层膜结构的细胞器 核膜包裹 轮廓分明 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 核内有一或几个区域rRNA含量很高 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 功能 携带遗传信息 控制细胞的增殖和代谢 4 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 酵母菌的核糖体为80S 由60S和40S大小亚基构成 游离在细胞质中或附着在内质网上 核糖体 线粒体 双层单位膜包围的细胞器 含脂类 蛋白质 少量RNA和环状DNA 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 生物氧化中心 液泡 单层膜包裹的细胞器 含有机酸 盐类水溶液和水解酶类 调节渗透压 与细胞质进行物质交换 储藏物质 为细胞成熟的标志 微体 双层膜包围的细胞器 内含颗粒状物质及DNA 甲醇初级氧化的场所 间接与烷烃的初级氧化有关 当以葡萄糖为碳源时 细胞无微体 其功能由线粒体替代 内质网 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 5 菌落特征 与细菌菌落类似 但一般较细菌菌落大而厚 圆形 光滑湿润 粘性 易被挑起颜色单调 常见白色 土黄色 少数红色 啤酒酵母 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 酵母的无性繁殖方式 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 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 A D 核裂 E G 原生质分配 H I 新膜形成 J K 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 BreadYeastwithBud 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 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 Saccharomycescerevisiae的芽殖过程 掷孢子 ballistospore 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菌落模糊镜像 此外 有的酵母如Candidaalbicans等还能在假菌丝的顶端产生厚垣孢子 chlamydospore 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 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 有性繁殖的过程 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 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 实验室子囊孢子的获得 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 培养温度25 30 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 7 酵母菌的生活史 酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在 有三种类型 1 营养体既以单倍体也以双倍体形式存在 都可进行出芽繁殖 2 营养体只能以单倍体形式存在 核配后立即进行减数分裂 3 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 1 单双倍体型 以啤酒酵母为代表特点 营养体既可以单倍体形式也以双倍体形式存在 一般以营养体进行芽殖 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 2 单倍体型 以八孢裂殖酵母为代表特点 营养细胞为单倍体 无性繁殖为裂殖方式 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 5 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 6 酵母菌的代表属及工业典型菌种 1 酿酒酵母 Saccharomycescerevisiae 发酵工业上最常用最重要的菌种之一 根据细胞的长与宽的比例可将其分为三组 Saccaharomycescerevisiae 芽殖过程 子囊和子囊孢子 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 啤酒酿造中典型的下面酵母 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 异常汉逊氏酵母 Hansenulaanomala 形态特点 圆形 椭圆形或腊肠形 甚至有长达30 m 多边芽殖 应用 生产乙酸乙酯调节食品风味 利用烃类 甲醇 乙醇和甘油为碳源生产SCP 积累L 色氨酸 4 假丝酵母 CandidaBerkhout 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 应用 利用五碳糖和六碳糖生产SCP 利用煤油生产SCP 热带假丝酵母 解脂假丝酵母 产阮假丝酵母 5 球拟酵母 TorulopsisBerle