化学微生物学课件第2章真核.ppt
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1、第二章第二章 真核微生物真核微生物真核生物真核生物 Eukaryotes 凡是细胞核具有核膜、能进行有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生物叫真核生物。在叶绿体等细胞器的生物叫真核生物。真核微生物(真核微生物(Eukaryotes)Cncnc-micro真菌真菌 fungus/fungi 是不含叶绿体、化能有机营养、是不含叶绿体、化能有机营养、具有真具有真 正的细胞核、含有线粒体、正的细胞核、含有线粒体、以孢子进行繁殖、不运动的真核微以孢子进行繁殖、不运动的真核微生物生物。第一节第一节 酵母菌酵母菌 Yeast“酵
2、母酵母”在汉英词典中的解释在汉英词典中的解释:yeast;ferment;leaven 酵母含有大量的蛋白质赖氨酸,维生素B1,B2及尼克酸,极具营养。酵母菌(真菌)最适增殖温度为27。最适产气温度为30-32。酵母在低温0休眠。40酵母細胞开始受到抑制和破坏。n酵母菌主要的生长环境是潮湿或液态环境,有些酵母菌也会生存在生物体内。n多数酵母可以分离于富含糖类的环境中,比如一些水果(葡萄、苹果、桃等)或者植物分泌物(如仙人掌的汁)。一些酵母在昆虫体内生活 用途用途 最常提到的酵母酿酒酵母(也称面包酵母)(Saccharomyces cerevisiae),自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类,在
3、发酵面包和馒头的过程中面团中会放出二氧化碳。因酵母属于简单的单细胞真核生物,易于培养,且生长迅速,被广泛用于现代生物学研究中。如酿酒酵母作为重要的模式生物,也是遗传学和分子生物学的重要研究材料。危害危害n有些酵母菌对生物或用具是有害的,例如红酵母(Rhodotorula)会生长在浴帘等潮湿的家具上;白色假丝酵母(或称白色念珠菌)(Candida albicans)会生长在阴道衬壁等湿润的人类上皮组织。酵母菌酵母菌 Yeast 指以芽殖为主并大多为单细胞的一类真菌。指以芽殖为主并大多为单细胞的一类真菌。特点特点n个体一般以单细胞状态存在;个体一般以单细胞状态存在;n多数营出芽繁殖;多数营出芽繁殖
4、;n能发酵糖类产能;能发酵糖类产能;n细胞壁常含甘露聚糖;细胞壁常含甘露聚糖;n常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境一一.酵母菌的形态与大小酵母菌的形态与大小n 细胞形态:细胞形态:n 大小:大小:15530 mm二二.酵母菌的细胞结构酵母菌的细胞结构 酵酵母母菌菌细细胞胞结结构构模模式式图图1.细胞壁细胞壁 位于细胞膜外侧,紧贴细胞膜位于细胞膜外侧,紧贴细胞膜功能功能化学组成化学组成 葡聚糖葡聚糖 (glucan)3545%甘露聚糖甘露聚糖(mannan)4045%蛋白质蛋白质 510%脂类物质脂类物质 38%磷酸盐磷酸盐 13%几丁质几丁质 (因种而
5、异)(因种而异)结构结构 Saccharomyces cerevisiae CW的三层模型 原生质体原生质体 破壁酶:蜗牛酶破壁酶:蜗牛酶、Zymolyase(溶菌酶)外层外层内层内层中间层中间层 2.细胞膜细胞膜n 基本同细菌基本同细菌n 区别:区别:组成上含有固醇(甾醇)组成上含有固醇(甾醇)结构上无特化的间体结构结构上无特化的间体结构 功能上与能量形成无关功能上与能量形成无关 3.细胞核细胞核 Nucleus 位于细胞质中的由双层膜包围的内位于细胞质中的由双层膜包围的内有染色体及核仁的球形或椭圆体状的结构有染色体及核仁的球形或椭圆体状的结构。构造构造 核膜核膜 Nucleus envel
6、ope 其上有核孔其上有核孔 核仁核仁 Nucleolus 每个核内有一至几个每个核内有一至几个 其功能是组装核糖体其功能是组装核糖体 染色质染色质Chromatin 是存在与细胞核中是存在与细胞核中 的一种嗜碱性很强的物质的一种嗜碱性很强的物质 核基质:核液核基质:核液 4.细胞质和细胞器细胞质和细胞器n细胞质细胞质 Cytoplasm:位于细胞膜和核膜间的透明、粘位于细胞膜和核膜间的透明、粘稠、不断流动并充满各种细胞器的溶胶,稠、不断流动并充满各种细胞器的溶胶,由细胞基质和细胞器组成由细胞基质和细胞器组成 细胞基质细胞基质 cytomatrix:真核细胞中,:真核细胞中,除可分辩的细器以外
7、的胶体状溶液。除可分辩的细器以外的胶体状溶液。细胞器细胞器 cell organelle:由膜所包围的,:由膜所包围的,行一定生理功能的小体。行一定生理功能的小体。(1)线粒体线粒体 mitochondria:一种半自主的细胞器,呈球形或棒状,一种半自主的细胞器,呈球形或棒状,0.3-10.53um,分散在细胞质中。,分散在细胞质中。n线粒体的构造线粒体的构造 外膜外膜 内膜内膜 嵴嵴 膜间腔膜间腔 嵴间腔嵴间腔线粒体的模式图线粒体的模式图n 生理功能生理功能 能量转换的基地能量转换的基地 自我复制自我复制n 前线粒体前线粒体 在无氧条件下线粒体的临时存在状态,在无氧条件下线粒体的临时存在状态
8、,其嵴发育很差,缺乏其嵴发育很差,缺乏cytaa3、cytb等等 组分;组分;当细胞转移到有氧条件下,它则会转变为正当细胞转移到有氧条件下,它则会转变为正常的线粒体。常的线粒体。(2)内质网)内质网endoplasmic reticulum,ER 是存在于细胞质中的、由膜构成的、是存在于细胞质中的、由膜构成的、呈游离或广泛互相连续的囊泡状的结构。呈游离或广泛互相连续的囊泡状的结构。n种类种类 粗糙型内质网粗糙型内质网(rough ER)光滑型内质网(光滑型内质网(smooth ER)n 生理功能生理功能 输出蛋白质输出蛋白质 与出芽起始有关与出芽起始有关 (3)核糖体核糖体 ribosome
9、游离于细胞质中游离于细胞质中或附着在内质网或附着在内质网上上 n 化学组成化学组成 n 结构结构 由由60s和和40s的两个亚基的两个亚基组成,组成,沉降系数为沉降系数为80sn 功能:功能:合成蛋白质合成蛋白质 (4)高尔基体高尔基体 Golgi apparatus (高尔基复合体高尔基复合体)存在于细胞质中的由扁平囊泡、小泡存在于细胞质中的由扁平囊泡、小泡(输送泡)和大泡(浓缩泡)三部分构成的(输送泡)和大泡(浓缩泡)三部分构成的膜结构膜结构。生理功能生理功能 对蛋白质起浓缩、加工、储藏及运输作对蛋白质起浓缩、加工、储藏及运输作用用细细胞胞合合成成过过程程中中细细胞胞器器的的协协同同作作用
10、用细细胞胞核核RER 高高尔尔基基体体泡泡酵母细胞液泡5.质粒质粒 (plasmid)2m,MW 5106d,cccDNA,占酵母总占酵母总DNA的15%6.微丝微丝 (fimbriae)存存在在于于部部分分酵酵母母的的细细胞胞表表面面,57100nm,由蛋白质组成。与酵母的由蛋白质组成。与酵母的凝聚性有关。凝聚性有关。7.诞生痕与出芽痕诞生痕与出芽痕 存在于芽殖酵母存在于芽殖酵母8.荚膜物质荚膜物质n部分酵母由细胞内分泌出的粘性物质,部分酵母由细胞内分泌出的粘性物质,n主要成分为磷酸甘露聚糖、甘露聚糖、主要成分为磷酸甘露聚糖、甘露聚糖、杂合多糖及鞘脂类等。杂合多糖及鞘脂类等。酵母菌的繁殖方式
11、酵母菌的繁殖方式 1.无性繁殖:无性繁殖:细胞核进行典型的有丝分裂细胞核进行典型的有丝分裂芽殖芽殖 budding n不同的出芽方式不同的出芽方式 一端出芽 两端出芽 三边出芽 多边出芽 出芽的过程及核行为出芽的过程及核行为母细胞母细胞表面长出小突起(芽)表面长出小突起(芽)芽生长芽生长芽成熟后脱离母细胞芽成熟后脱离母细胞假菌丝假菌丝 pseudohyphae 酵母菌出芽形成酵母菌出芽形成的子细胞尚未与母的子细胞尚未与母细胞分离开便又长细胞分离开便又长出新芽,形成的成出新芽,形成的成串的细胞称为假菌串的细胞称为假菌丝丝 酵母的假菌丝 假菌丝的类型假菌丝的类型1-Mycotorula型,型,2-
12、Mycotoruloides型,型,3-Candida型(假丝型(假丝酵母属型),酵母属型),4-Mycocondida型型,5-Blastodenrion型型 裂殖裂殖fission 裂殖酵母属裂殖酵母属 过程:细胞拉长过程:细胞拉长形成横隔形成横隔在横隔处两在横隔处两细胞分离细胞分离末端变圆,形成两个子细胞末端变圆,形成两个子细胞裂殖酵母的裂殖裂殖酵母的裂殖 芽裂芽裂 首先以出芽的方式在母细胞上长出首先以出芽的方式在母细胞上长出 一个一个芽芽,当芽长到一定大小后当芽长到一定大小后,在芽基处产生一横隔在芽基处产生一横隔,将母细胞与子细胞分开将母细胞与子细胞分开,形成独立的细胞。形成独立的细胞
13、。Saccharomycodes sp.类酵母的芽裂繁殖 2.有性繁殖有性繁殖 产生子囊孢子产生子囊孢子 ascospore 过程过程有性繁殖的过程有性繁殖的过程Saccharomyces cerevisiae有性繁殖过程酵母的子囊孢子A.八孢裂殖酵母,B.汉逊酵母,C.土星汉逊酵母,D.菜豆针孢酵母,E.蚀精霉几种典型子囊孢子 酵母菌的培养特征酵母菌的培养特征n 菌落特征菌落特征 普通菌落普通菌落 巨大菌落巨大菌落n液体培养特征液体培养特征典型的酿酒酵母巨大菌落典型的酿酒酵母巨大菌落 麦汁平板上的巨大菌落形态麦汁平板上的巨大菌落形态A.典型的典型的lager啤酒酵母,啤酒酵母,B.典型的典型
14、的ale啤酒酵母啤酒酵母 酵母菌的分类酵母菌的分类n 分类依据分类依据 经典分类法中以形态特征和生理生经典分类法中以形态特征和生理生化特征相结合化特征相结合 n 真菌分类系统:真菌分类系统:Smith,Alexopoulos,Ainswoth 等等n 酵母菌的分类系统酵母菌的分类系统 The Yeasts A Texonomic Study 第三版第三版 56属属500余种余种n酵母菌酵母菌是一些单细胞真菌,并非系统演化分类的单元。目前已知有1000多种酵母,根据酵母菌产生孢子(子囊孢子和担孢子)的能力,可将酵母分成三类:形成孢子的株系属于子囊菌子囊菌和担子菌和担子菌。不形成孢子但主要通过芽殖
15、来繁殖的称为不完全真菌,或者叫“假酵母假酵母”。目前已知大部分酵母被分类到子囊菌门。n 酵母菌在真菌中的地位酵母菌在真菌中的地位(Smith 分类系分类系统)统)子囊菌纲子囊菌纲 内孢霉目内孢霉目 内孢霉科内孢霉科 酵母科酵母科 蚀精霉科蚀精霉科 担子菌纲担子菌纲 黑粉菌科黑粉菌科 掷孢酵母科掷孢酵母科 半知菌类半知菌类 隐球酵母科隐球酵母科生理生理:n酵母营专性或兼性好氧生活,目前未知专性厌氧的酵母。在缺乏氧气时,发酵型的酵母通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇来获取能量。C6H12O6(葡萄糖)2C2H5OH+2CO2 在酿酒过程中,乙醇被保留下来;在烤面包或蒸馒头的过程中,二氧化碳将面团发起
16、,而酒精则挥发.酵母菌的生长条件酵母菌的生长条件 n营营 养养:酵母菌同其它活的有机体一样需要相似的营养物质,象细菌一样它有一套胞内和胞外酶系统,用以将大分子物质分解成细胞新陈代谢易利用的小分子物质.n水水 分分:象细菌一样,酵母菌必须有水才能存活,但酵母需要的水分比细菌少,某些酵母能在水分极少的环境中生长,如蜂蜜和果酱,这表明它们对渗透压有相当高的耐受性。n酸酸 度度:酵母菌能在pH 值为3-7.5 的范围内生长,最适pH 值为pH4.5-5.0。n温 度: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2030之间。n氧氧 气气:酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生
17、长,即酵母菌是兼性厌氧菌,在缺氧的情况下,酵母菌把糖分解成酒精和水。在有氧的情况下,它把糖分解成二氧化碳和水,在有氧存在时,酵母菌生长较快。工业上常见常用的酵母工业上常见常用的酵母n Saccharomyces cerevisiae 酿酒酵母酿酒酵母 长长 宽宽2 饮料酒酿造饮料酒酿造,面包发酵面包发酵,酒精发酵酒精发酵 长长 宽宽=2 啤酒、葡萄酒、精馏酒的酿造啤酒、葡萄酒、精馏酒的酿造 长长 宽宽2 糖蜜酒精发酵糖蜜酒精发酵n Saccharomyces carlsbergensis 卡氏酵母卡氏酵母 啤酒酿造啤酒酿造 其它酵母 Hansenula anomala 异常汉逊氏酵母 Schi
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