项目二-微生物形态观察.ppt

项目二微生物的形态观察 学习目标 1 熟悉微生物的概念2 了解微生物与药学的关系3 熟悉细菌 霉菌 酵母菌 放线菌的形态特征4 熟悉微生物群体菌落特征 微生物概述 各类微生物的形态特征 微生物群体的形态特征 小结 一 微生物概述 1 微生物的概念2 微生物的特点3 微生物的分类 1 非细胞型微生物 2 原核细胞型微生物 3 真核细胞型微生物4 微生物的分类单位 微生物分类 是按M的亲缘关系相似程度把M归入各分类单元或分类群 taxon 以得到一个反映M进化的自然分类系统 可供鉴定用的检索表以及可给出符合逻辑的名称的命名系统 步骤 获得纯培养物后 1 据形态特征鉴别其属于哪一大类 2 据其生理生化特征 生态特征 免疫特征和遗传特征等 借助于检索表或鉴定手册来依次确定是属于哪个目 科 属 种 3 最后与该种的模式种加以比较并命名 微生物的分类单元也是种 微生物种 是显示高度相似性 亲缘关系极其接近 与其他种有明显差异的一群菌株的总称 具体分类时 常用一个被指定的 能代表这个种群的模式菌株或典型菌株 typestain 作为该种的模式种来定种 1 种以上的分类单元2 种以下的分类单元 亚种 Subspecies subsp ssp 变种 Variety var 型 form 菌株 strain 又称品系 培养物 culture 居群 population 群体 种群 群丛 目前正式分类单元 根据CarlWoese的理论 现在还在界之上使用域 domain 把全部生物先分为古生菌域 细菌域和真核生物域 只有真核生物域下再分为原生生物界 真菌界 动物界和植物界 一 亚种 Subspecies subsp ssp 是种的进一步细分的单元 指除某一明显而稳定的特征外 其余鉴定特征都相同的种 例 金黄色葡萄球菌的厌氧亚种Staphylococcusaureassubsp anaerobius 二 型 form 曾用作菌株的同义词 现已废除 仅作若干变异型的后缀 常指亚种以下的细分 当同种或同亚种不同菌株之间的性状差异 不足以分为新的亚种时 可以细分为不同的型 例 生物变异型 biovar 形态变异型 morphovar 致病变异型 pathovar 噬菌变异型 phagevar 血清变异型 serovar 等 三 菌株 strain 又称品系 从自然界分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株 三 菌株 菌株实为一个物种内遗传多态性的客观反应 几乎是无数的 菌株强调的是遗传型 因此 一旦菌株发生突变 遗传重组 均应标新菌株名 菌株与克隆的 即无性繁殖系 的概念相同 同一种不同株之间 作为分类鉴定的主要性状虽相同 但作为非鉴定用的 小 性状可以有很大差异 如 生化性状 代谢产物 和产量性状 一些菌株 EscherichiacoliK12大肠杆菌K12菌株E coliO 157 H7致病性大肠杆菌 O H表示抗原特征 EscherichiacoliB大肠杆菌B菌株BacillussubtilisAS1 398蛋白酶高产的枯草杆菌BacillussubtilisBF7658 淀粉酶高产的枯草杆菌CorynebacteriumpekinenseAS1 299谷氨酸高产的北京棒杆菌BifidobacteriumbifidumATCC29521双歧双歧杆菌的一个模式菌株ATCC AmercianTypeCultureCollection AS 中国科学院 AcademiaSinica BF 北京纺织工业局科学研究所 四 培养物 culture 是指一定时间一定空间内微生物细胞群或生长物 微生物在自然界的地位 五界系统 Whittaker 1969 在前人分类研究的基础上提出了生物的五界系统 二 各类微生物的形态特征 1 细菌2 真菌3 酵母菌4 放线菌5 病毒 1 细菌 细菌是单细胞原核微生物 个体微小 形态简单 以二等分裂方式繁殖 在自然界中 细菌分布最广 数量最多 一 细菌的形态和大小 不同细菌的形态可以说是千差万别 丰富多彩 但就单个有机体而言 其基本形态可分为球状 杆状与螺旋状三种 除了球茵 杆茵 螺旋菌三种基本形态外 还有许多具有其他形态的细茵 例如柄杆菌细胞上有柄 菌丝 附器等细胞质伸出物 细胞呈杆状或梭状 并有特征性的细柄 球衣菌能形成衣峭 杆状的细胞呈链状排列在衣鞘内而成为丝状 而支原体由于只有细胞膜 没有细胞壁 因此 细胞柔软 形态多变 具有高度多形性 另外 人们还发现了呈星形和方形的细菌 一 细菌的形态 细菌的三种基本形态 球状 杆状和螺旋状 1 球菌菌体呈球形或近似球形 以典型的二分裂殖方式繁殖 分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式 根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同 可将球菌分为以下几种 单球菌 双球菌 链球菌 四联球菌 八叠球菌 葡萄球菌等 1 球菌 单球菌 1 单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌 如尿素小 微 球菌 1 球菌 双球菌 2 双球菌分裂后两个球菌成对排列的为双球菌 如肺炎双球菌 脑炎双球菌 1 球菌 3 四联球菌分裂是沿两个相垂直的平面进行 分裂 分裂后每四个细胞在一起呈田字形 如四联小球菌 四联球菌 1 球菌 八叠球菌 4 八叠球菌按三个互相垂直的平面进行分裂后 每八个球菌在一起成立方体形 如尿素八叠球菌 1 球菌 链球菌 5 链球菌分裂是沿一个平面进行 分裂后细胞排列成链状 如乳链球菌 1 球菌 葡萄球菌 6 葡萄球菌分裂面不规则 多个球菌聚在一起 像一串串葡萄 如金黄色葡萄球菌 2 杆菌杆菌是细菌中种类最多的类型 因菌种不同 菌体细胞的长短 粗细等都有所差异 杆菌的形态 短杆状 长杆状 棒杆状 梭状 梭杆状 月亮状 分枝状 竹节状等 按杆菌细胞的排列方式则有链状 栅状 八 字状以及有鞘衣的丝状等 2 杆菌 短杆菌 长杆菌 梭状芽孢杆菌 2 杆菌 单杆菌 链状杆菌 2 杆菌一般情况下 同一种杆菌的宽度比较稳定 但它的长度经常随培养时间 培养条件的不同而有较大的变化 杆菌细胞两端的形态特征 3 螺旋菌螺旋状的细菌称为螺旋菌 根据其弯曲情况分为 弧菌 螺旋不满一圈 菌体呈弧形或逗号形例 霍乱弧菌 逗号弧菌螺菌 螺旋满2 6环 螺旋状例 干酪螺菌螺旋体 旋转周数在6环以上 菌体柔软 例 梅毒螺旋体 3 螺旋菌 弧菌 螺旋菌 螺旋体 2 真菌 霉菌 Mould 霉菌 mould 是一些 丝状真菌 的统称 不是分类学上的名词 霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝 hypha 构成 许多菌丝交织在一起 称为菌丝体 mycelium 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 在风味食品 酒精 抗生素 青霉素 灰黄霉素等 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 饲料发酵 植物生长刺激素 赤霉素 杀虫农药 白僵菌剂 等方面有广泛应用 食物 工农业制品的霉变 引起动植物疾病 4 2 1霉菌形态结构 霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝 hyphae 构成 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 10 m 有隔膜或无隔膜 细胞形态 无隔膜菌丝 有隔膜菌丝 4 2 1霉菌形态结构 霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝 hyphae 构成 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 10 m 有隔膜或无隔膜 细胞形态 无隔膜菌丝 有隔膜菌丝 长管状单细胞 细胞质内含多个核 其生长表现为菌丝的延长和细胞核的增多 这是低等真菌所具有的菌丝类型 如根霉属 毛霉属 犁头霉属等 菌丝中有隔膜 被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞 菌丝由多个细胞组成 每个细胞内有一至多个核 隔膜上有单孔或多孔 细胞质和细胞核可自由流通 每个细胞功能相同 这是高等真菌所具有的类型 如曲霉属和青霉属等 在固体培养基上 部分菌丝伸入培养基内吸收养料 称为营养菌丝 另一部分则向空中生长 称为气生菌丝 有的气生菌丝发育到一定阶段 分化成繁殖菌丝 营养菌丝和气生菌丝对于不同的真菌来说 在它们的长期进化过程中 对于相应的环境条件已有了高度的适应性 并明显地表现在产生各种形态和功能不同的特化结构上 也称菌丝的变态 一 营养菌丝的特化 1 匍匐菌丝和假根 类似树根 吸收营养 功能是固着和吸收营养 二 气生菌丝的特化 1 结构简单子实体 分生孢子头 孢子囊 担子 有性 等 子实体 指在里面或上面可产生无性或有性孢子 有一定形状和结构的任何菌丝体组织 二 气生菌丝的特化 2 结构复杂子实体 无性和有性两类 4 2 3霉菌的繁殖方式和生活史 一 无性孢子繁殖 厚垣孢子 节孢子 孢囊孢子 芽生孢子 分生孢子 一 无性孢子繁殖 厚垣孢子 节孢子 孢囊孢子 芽生孢子 分生孢子 一 霉菌的无性繁殖 1 孢囊孢子 sporangiospore 孢囊孢子为内生孢子 霉菌发育到一定阶段 气生菌丝顶端膨大 形成圆形 椭圆形或梨型的 囊状结构 在囊的内部聚集大量细胞核并与其周围的细胞质浓缩形成孢囊孢子 如根霉和毛霉 A 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 霉菌的无性繁殖 2 分生孢子为外生孢子 霉菌发育到一定阶段 在菌丝分支顶端细胞或菌丝分化而来分生孢子梗的顶端细胞分割缢缩而形成的单个或成簇多样形的孢子称为分生孢子 B 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 一 霉菌的无性繁殖 3 厚垣孢子为外生孢子 由菌丝内原生质收缩变圆 外壁变厚而形成的圆形 纺锤形或长方形的无性休眠孢子称为厚垣孢子 如总状毛霉 Mucorracemosus 白地霉 Geotrichumcandidum 4 节孢子为外生孢子 又称粉孢子 菌丝生长到一定阶段 出现许多横隔膜 然后从横隔膜处断裂 产生许多成串 短柱状的单个孢子称为节孢子 如白地霉的衰老菌丝即可断裂形成节孢子 C 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 一 霉菌的无性繁殖 5 芽孢子为外生孢子 由菌丝细胞如同发芽一样产生小突起 经过细胞壁缩缢 最后脱离母细胞而形成圆形或椭圆形的孢子称为芽孢子 如根霉和毛霉在液体培养基中生长 形成芽孢子 二 有性孢子繁殖 两个性细胞结合产生新个体的过程 a 质配 两个性细胞结合 细胞质融合 成为双核细胞 每个核均含单倍染色体 n n b 核配 两个核融合 成为二倍体接合子核 此时核的染色体数是二倍 2n c 减数分裂 具有双倍体的细胞核经过减数分裂 核中的染色体数目又恢复到单倍体状态 霉菌有性孢子繁殖的特点 a 霉菌的有性繁殖不如无性繁殖那么经常与普遍 多发生在特定条件下 往往在自然条件下较多 在一般培养基上不常见 b 有性繁殖方式因菌种不同而异 有的两条营养菌丝就可以直接结合 有的则由特殊的性细胞 性器官 配子囊或由配子囊产生的配子来相互交配 形成有性孢子 c 核配后一般立即进行减数分裂 因此菌体染色体数目为单倍 双倍体只限于接合子 d 霉菌的有性繁殖存在同宗配合和异宗配合两种情况 e 霉菌的有性孢子包括接合孢子 卵孢子 子囊孢子等 有性结构及其形态特征 由大小不同的配子囊结合后发育而成 小配子囊称雄器 大配子囊称藏卵器 所属分类地位 卵菌纲 A 卵孢子 B 接合孢子 有性结构及其形态特征 是由菌丝生出的结构大小相似 形态相同或略有不同两个配子囊接合后发育而成 所属分类地位 接合菌纲 接合孢子形成过程 C 子囊孢子 子囊 两性细胞接触以后形成的囊状结构 子囊的形成有两种方式 两个营养细胞直接交配而成 其外面无菌丝包裹 从一个特殊的 来自产囊体菌丝 称为产囊丝 的结构上产生子囊 多个子囊外面被菌丝包围形成子实体 称为子囊果 所属分类地位 子囊菌纲 D 担孢子 有性结构及其形态特征 担子菌所特有 经两性细胞核配合后产生的外生孢子 因着生在担子上而得名 所属分类地位 担子菌纲 三 生活史 无性繁殖阶段 菌丝体 营养体 在适宜的条件下产生无性孢子 无性孢子萌发形成新的菌丝体 多次重复 有性繁殖阶段 在发育后期 在一定条件下 在菌丝体上分化出特殊性器官 细胞 质配 核配 减数分裂后形成单倍体孢子 再萌发形成新的菌丝体 接合孢子 孢囊孢子 接合孢子 由菌丝分化成两个形状相同 但性别不同的配子囊结合而形成的有性孢子叫接合孢子 zygospore 根霉 毛霉 子囊孢子 分生孢子 子囊孢子 菌丝分化成产囊器和雄器 两者结合形成子囊 在子囊内形成的有性孢子即为子囊孢子 ascospore 4 2 4常见的霉菌 根霉 Rhizopus 分类 与毛霉同属接合菌纲毛霉目 分布 分布于土壤 空气中 常见于淀粉食品上 可引起霉腐变质和水果 蔬菜的腐烂 形态特征 很多特征与毛霉相似 菌丝也为白色 无隔多核的单细胞真菌 多呈絮状 与毛霉主要区别在于根霉有假根和匍匐枝 与假根相对处向上生出孢囊梗 孢子囊梗与囊轴相连处有囊托 无囊领 繁殖 无性繁殖产孢囊孢子 有性繁殖产生接合孢子 根霉的孢子囊和孢囊孢子多为黑色或褐色 有的颜色较浅 代表种 米根霉 R oryzae 黑根霉 R nigrican 等 许多根霉 具有活力强大的淀粉糖化酶 多用来做糖化菌 应用特点 并与酵母菌配合制成小曲 用于生产小曲米酒 白酒 单独用根霉制成甜酒曲 酒药 以糯米为原料 可酿制出风味甚佳的甜酒或黄酒等传统饮料酒 生产酶制剂 生产有机酸 发酵食品在医药工业中根霉是转化甾族化合物的重要真菌 毛霉 Mucar 分布 广泛分布于土壤 空气中 也常见于水果 蔬菜 各类淀粉食物 谷物上 引起霉腐变质 形态特征 菌丝发达 繁密 白色无隔多核 为单细胞真菌 形态特征 毛霉的孢子囊梗有单生的 也有分枝的 分枝有单轴 假轴两种类型 毛霉的菌丝多为白色 孢子囊黑色或褐色 孢子囊孢子大部分无色或浅兰色 因种而异 繁殖 可形成孢囊孢子 厚垣孢子 接合孢子 代表种 总状毛霉 高大毛霉 鲁氏毛霉 梨形毛霉 经济价值 蛋白酶 淀粉酶 有机酸 甾体转化 毛霉的应用 能产生蛋白酶 具有很强的蛋白质分解能力 多用于制作腐乳 豆豉 有的可产生淀粉酶 把淀粉转化为糖 在工业上常用作糖化菌或生产淀粉酶 有些毛霉还能产生柠檬酸 草酸等有机酸 有的也可用于甾体转化 曲霉 Aspergillus 黄曲霉 黑曲霉 分布 广泛分布于土壤 空气和谷物上 可引起食物 谷物和果蔬的霉腐变质 有的可产生致癌性的黄曲霉毒素 形态特征 菌丝发达多分枝 有隔多核 分生孢子梗由特化了的厚壁而膨大的菌丝细胞上垂直生出 分生孢子头状如 菊花 曲霉的菌丝 孢子常呈现各种颜色 黑 棕 绿 黄 橙 褐等 菌种不同 颜色各异 繁殖 无性繁殖产分生孢子 大多数有性阶段不明 归为半知菌类 少数种可形成子囊孢子 归为子囊菌亚门 大多数为无性世代产分生孢子 少数种可形成子囊孢子 代表种 黑曲霉 Asp Niger 黄曲霉 应用 制酱 酿酒 制醋 生产酶制剂 蛋白酶 淀粉酶 果胶酶 生产有机酸 如柠檬酸 葡萄糖酸等 农业上用作生产糖化饲料的菌种 青霉 Penicillium 分类 多数属于子囊菌亚门 少数属于半知菌亚门 分布 广泛分布于土壤 空气 粮食和水果上 可引起病害或霉腐变质形态特征 与曲霉类似 但无足细胞 分生孢子梗从基丝或气丝上生出 有横隔 顶端生有扫帚状的分生孢子头 菌丝也是由有隔多核的多细胞构成 但青霉无足细胞 分生孢子梗从基内菌丝或气生菌丝上生出 有横隔 顶端生有扫帚状的分生孢子头 分生孢子多呈蓝绿色 扫帚枝有单轮 双轮和多轮 对称或不对称 繁殖 无性繁殖产分生孢子 大多数有性阶段不明 归为半知菌类 少数种可形成子囊孢子 归为子囊菌亚门 代表种 产黄青霉 桔青霉 展青霉 应用 是生产抗生素的重要菌种 如产黄青霉和点青霉都能生产青霉素 生产有机酸 如葡萄糖酸 柠檬酸等 三 酵母菌 yeast 酵母菌大多为单细胞个体 细胞通常有球形 卵圆形 腊肠形 椭圆形 柠檬形或藕节形等 细胞大小一般为1 5 m 5 30 m 约为细菌的10倍 图2 19酵母菌的形态图2 20显微镜下的酵母细胞结构 一 酵母菌的形态 大小与结构 三 酵母菌 yeast 酵母菌能在pH值3 7 5的范围内生长 最适pH值为pH4 5 5 0 在低于水的冰点或者高于47 的温度下 酵母细胞一般不能生长 最适生长温度一般在20 30 之间 二 酵母菌的生长特性 三 酵母菌 yeast 酵母菌的菌落形态特征与细菌相似 但比细菌菌落大而厚 湿润 表面光滑 不透明 粘稠 菌落质地均匀 正 反面及中央与边缘的颜色一致 多数呈乳白色 少数红色 个别黑色 酵母菌生长在固体培养基表面 菌落容易用针挑起 有些种类培养时间长了 菌落皱缩 有特殊酒香味 三 酵母菌的菌落 三 酵母菌 yeast 酵母可以通过出芽进行无性生殖 芽殖是酵母菌最常见的繁殖方式 在良好的营养和生长条件下 酵母生长迅速 所有细胞上都长有芽体 芽体上还可形成新芽体 进而出现呈簇状的细胞团 图2 19酵母菌的形态图2 20显微镜下的酵母细胞结构 四 酵母菌的繁殖 第二节放线菌 Actinomyces 是介于细菌与霉菌之间而又接近细菌的一类单细胞原核微生物 因为首先发现的放线菌菌落呈放射状而得名 但其后陆续发现的放线菌中并非都呈放射状 放线菌绝大多数腐生 少数寄生 广泛分布于自然界中 尤以中性偏碱性土壤和有机质丰富的土壤中较多 放线菌的突出特点是产生抗生素 目前已知的抗生素中约三分之二是由放线菌产生的 其中的90 是放线菌中的链霉菌属 Streptomyces 所产生 一 放线菌的形态特征 放线菌菌丝 hypha 大多是由无隔膜分支状菌丝组成 菌丝粗约1 m 细胞质中往往有多个分散的原核 典型的放线菌菌丝由三部分构成 一 基内菌丝 substratehypha 长在培养基内部或紧贴培养基表面 主要功能是吸收培养基内的营养和水分 故又称营养菌丝 vegetativehypha 有些菌种的基内菌丝可产生各种不同的色素 二 气生菌丝 aerialhypha 由营养菌丝向空中伸展的菌丝 较营养菌丝粗 在形态上往往与营养菌丝有差别 一般颜色较深 能盖满整个菌落表面 三 孢子丝 sporehypha 在气生菌丝上分化发育而成 其形状 排列方式随菌种而异 孢子丝上进一步产生各种颜色和形态的无性的分生孢子 这些都是分类鉴定的重要依据 放线菌孢子丝的不同形态 1 孢子丝直 单搓分枝2 孢子丝丛生 波曲3 孢子丝顶端大螺旋4 孢子丝松螺旋 一级轮生 5 孢子丝紧螺旋6 孢子丝紧螺旋成团7 孢子丝短而直 二级轮生 放线菌的繁殖 分生孢子形成过程 常见放线菌 1 弗兰克氏放线菌属 Frankia 可以固氮 存在于非豆科植物根部 如 桤木 赤扬等 2 小单孢菌属 Micromonospora 可产生多种抗生素 如庆大霉素 利福霉素 有的种可积累VitB12 3 链霉菌属 Streptomyces 产生许多著名的抗生素 如链霉素 红霉素 四环素 土霉素 金霉素等 4 诺卡氏属 Nocardioforms 用于污水处理 产生抗生素 如万古霉素 头孢菌素等 常见