微生物第二章真核微生物的形态、构造和功能白色模.ppt
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1、第二章真核微生物的形态、构造和功能1微分干涉相差显微术微分干涉相差显微术混合的硅藻细胞混合的硅藻细胞(100)观察到的草履虫观察到的草履虫(Paramecium)(115)第一节第一节真核微生物概述真核微生物概述3水生真菌菌丝水生真菌菌丝酵母菌酵母菌4青霉青霉(Penicillium)的菌落的菌落霉菌菌丝和分生孢子的霉菌菌丝和分生孢子的显微观察显微观察5喇叭虫喇叭虫(Stentor)有纤毛的原生有纤毛的原生动物,正伸展着活跃地进食,动物,正伸展着活跃地进食,暗视野显微术暗视野显微术(100)哈蟆菌哈蟆菌(Amanitamuscaria),一种大的有毒蘑菇一种大的有毒蘑菇(5)6真核微生物的种类
2、约占微生物总数的真核微生物的种类约占微生物总数的95%95%以上。从个体形态、群体形态、营以上。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。展现出一幅多样化的画面。7一、真核微生物与原核微生物的比较一、真核微生物与原核微生物的比较比较项目比较项目真核生物真核生物原核生物原核生物核膜核膜+-核仁核仁+-DNA1数条,与数条,与RNA和组和组蛋白结合蛋白结合1条,不与条,不与RNA和组和组蛋白结合蛋白结合细胞分裂细胞分裂有丝分裂、减数分裂有丝分裂、减数分裂二分
3、裂二分裂核糖体核糖体80S,细胞质中,细胞质中70S,某些细胞器中,某些细胞器中70S,在细胞质中,在细胞质中细胞器细胞器线粒体,叶绿体,高线粒体,叶绿体,高尔基体,内质网尔基体,内质网-间体间体-+8真核微生物与原核微生物的比较真核微生物与原核微生物的比较比较项目比较项目真核微生物真核微生物原核微生物原核微生物细胞膜甾醇细胞膜甾醇(除支原体外)(除支原体外)呼吸链位置呼吸链位置线粒体线粒体细胞膜,间体细胞膜,间体光合作用部位光合作用部位叶绿体叶绿体细胞膜细胞膜生物固氮能力生物固氮能力无无有些有有些有专性厌氧生活专性厌氧生活罕见罕见常见常见化能合成作用化能合成作用无无有些有有些有细胞壁组成细胞
4、壁组成几丁质,多聚糖或寡糖几丁质,多聚糖或寡糖 肽聚糖或脂多糖肽聚糖或脂多糖基因重组基因重组有性、准性过程有性、准性过程接合、转导、转化接合、转导、转化运动器官及运运动器官及运动方式动方式较粗的鞭毛(较粗的鞭毛(9+2结构)结构)或纤毛或纤毛,挥鞭式,挥鞭式较细的鞭毛(中空管)较细的鞭毛(中空管),旋转马达式,旋转马达式9 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生物,称为真核生物。或同时存在叶绿体等细胞器的生物,称为真核生物。二、真核微生物二、真核微生物(Eucarvotic micro-organ
5、isms)(Eucarvotic micro-organisms)的的主要类群主要类群 真真菌菌粘粘菌菌假假菌菌 单细胞单细胞酵母菌酵母菌丝状真菌丝状真菌霉菌霉菌大型子实体大型子实体蕈菌蕈菌真核微真核微生物生物植物界:显微藻类植物界:显微藻类动物界:原生动物动物界:原生动物菌物界菌物界10真菌的分类真菌的分类Ainsworth分类系统分类系统分类系统分类系统真菌真菌具有细具有细胞壁,不含叶绿胞壁,不含叶绿素,无根茎叶的素,无根茎叶的分化,以产生大分化,以产生大量孢子进行繁殖,量孢子进行繁殖,以寄生或腐生方以寄生或腐生方式生存的真核微式生存的真核微生物。生物。11真菌的特点真菌的特点无叶绿素,不
6、能进行光合作用无叶绿素,不能进行光合作用一般具有发达的菌丝体一般具有发达的菌丝体细胞壁多含几丁质细胞壁多含几丁质营养方式为异养型营养方式为异养型以产生大量无性和(或)有性孢子的以产生大量无性和(或)有性孢子的方式进行繁殖方式进行繁殖陆生性较强陆生性较强12三、真核微生物的细胞构造三、真核微生物的细胞构造1314(一)细胞壁(一)细胞壁1.真菌的细胞壁真菌的细胞壁主要成分:多糖,少量的蛋白质和脂类主要成分:多糖,少量的蛋白质和脂类不同分类地位真菌细胞壁成分差异见不同分类地位真菌细胞壁成分差异见P42表表2-2,主要有纤维素、葡聚糖、几,主要有纤维素、葡聚糖、几丁质、甘露聚糖、壳聚糖、半乳聚糖等丁
7、质、甘露聚糖、壳聚糖、半乳聚糖等2.藻类的细胞壁藻类的细胞壁厚度:厚度:1020nm,也有仅,也有仅35nm组成:纤维素构成的微纤丝组成:纤维素构成的微纤丝5080%,其余为杂多糖其余为杂多糖15(二)鞭毛与纤毛(二)鞭毛与纤毛鞭毛鞭毛细胞表面较长(细胞表面较长(150200m)、数、数量较少的毛发状、具有运动功能的细胞器量较少的毛发状、具有运动功能的细胞器纤毛纤毛细胞表面较短细胞表面较短(510m)、数量较、数量较多的毛发状、具有运动功能的细胞器多的毛发状、具有运动功能的细胞器基本构造:基本构造:鞭杆、基体和过渡区鞭杆、基体和过渡区9+2型:型:9个个微管二联体微管二联体,一对,一对中央微管
8、中央微管161718(三)细胞质膜(三)细胞质膜与原核微生物在构与原核微生物在构造和功能上相似造和功能上相似项目项目原核生物原核生物真核生物真核生物甾醇甾醇无(除支原体外)无(除支原体外)有(胆甾醇、麦角甾醇等)有(胆甾醇、麦角甾醇等)磷脂种类磷脂种类磷脂酰甘油和磷脂酰磷脂酰甘油和磷脂酰乙醇胺等乙醇胺等磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺等磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺等脂肪酸种类脂肪酸种类直链或分枝、饱和或直链或分枝、饱和或不饱和脂肪酸;一个不饱和脂肪酸;一个磷脂分子常含饱和与磷脂分子常含饱和与不饱和脂肪酸各一不饱和脂肪酸各一高等真菌:含偶数碳原子的饱高等真菌:含偶数碳原子的饱和或不饱和脂肪酸和或不饱和脂肪酸
9、低等真菌:含奇数碳原子的不低等真菌:含奇数碳原子的不饱和脂肪酸饱和脂肪酸糖脂糖脂无无有有(具有细胞间识别受体功能具有细胞间识别受体功能)电子传递链电子传递链有有无无基团转移运基团转移运输输有有无无胞吞作用胞吞作用无无有有19(四)细胞核(四)细胞核细胞遗传信息(细胞遗传信息(DNA)的贮存、)的贮存、复制和转录的主要部位。复制和转录的主要部位。呈球状或椭圆状,有核膜包裹呈球状或椭圆状,有核膜包裹一个或数个,在真菌的菌丝顶端细一个或数个,在真菌的菌丝顶端细胞中常常找不到细胞核胞中常常找不到细胞核由核被膜、染色质、核仁和核基质由核被膜、染色质、核仁和核基质构成构成20(五)细胞质和细胞器(五)细胞
10、质和细胞器111.细胞基质和细胞骨架细胞基质和细胞骨架细胞基质(细胞基质(cytomatrix)真核细胞中除细胞器以真核细胞中除细胞器以外的胶状溶液;外的胶状溶液;细胞骨架细胞骨架(cytoskeleton)由微管、肌动蛋白丝由微管、肌动蛋白丝(微丝)和中间丝(微丝)和中间丝3种蛋白纤维构成的细胞支架,种蛋白纤维构成的细胞支架,具有支持、运输和运动等功能;具有支持、运输和运动等功能;2.内质网和核糖体内质网和核糖体内质网内质网(endoplasmicreticulum,ER)指细胞质中指细胞质中与细胞基质相隔离、但彼此相通的囊腔和细管系与细胞基质相隔离、但彼此相通的囊腔和细管系统,由脂质双分子
11、层围成;统,由脂质双分子层围成;核糖体核糖体(ribosome)又称核蛋白体,是存在于一切又称核蛋白体,是存在于一切细胞中的无膜包裹的颗粒状细胞器;细胞中的无膜包裹的颗粒状细胞器;主要功能:合成蛋白质;主要功能:合成蛋白质;21223.3.高尔基体高尔基体(Golgiaooaratus,Golgibody)又称高尔基又称高尔基复合体,由复合体,由4 48 8个平行堆叠的扁平膜囊和大小不等的个平行堆叠的扁平膜囊和大小不等的囊泡所组成的膜聚合体,其上无核糖体,功能是协调囊泡所组成的膜聚合体,其上无核糖体,功能是协调细胞生化功能,沟通细胞内外环境,为细胞提供一个细胞生化功能,沟通细胞内外环境,为细胞
12、提供一个内部的运输系统;内部的运输系统;4.4.溶酶体溶酶体(lysosome)由单层膜包裹,内含多种酸性水由单层膜包裹,内含多种酸性水解酶的小球形、囊泡状细胞器,功能是解酶的小球形、囊泡状细胞器,功能是细胞内的消化细胞内的消化作用作用;235.微体微体(microbody)由单层膜包裹,与溶酶体由单层膜包裹,与溶酶体相似的小球形细胞器,内含氧化酶和过氧化氢相似的小球形细胞器,内含氧化酶和过氧化氢酶,又称过氧化物酶体,功能是使细胞免受酶,又称过氧化物酶体,功能是使细胞免受H2O2毒害及氧化分解脂肪酸等;毒害及氧化分解脂肪酸等;6.线粒体线粒体(mitochondria)进行氧化磷酸化反应进行氧
13、化磷酸化反应的重要细胞器,功能是把蕴藏在有机物中的化的重要细胞器,功能是把蕴藏在有机物中的化学潜能转化成生命活动所需的能量(学潜能转化成生命活动所需的能量(ATP),),是一切真核细胞的是一切真核细胞的“动力车间动力车间”;247.叶绿体叶绿体(chloroplast)由双由双层膜包裹,能转化光层膜包裹,能转化光能为化学能的绿色颗能为化学能的绿色颗粒状细胞器;粒状细胞器;由叶绿体膜(外被)、类囊体、基质组成基质中有双链环状DNA,能半自主复制;258.液泡液泡(vacuole):由单位膜分隔,存在:由单位膜分隔,存在于真菌和藻类等真核微生物的细胞器;于真菌和藻类等真核微生物的细胞器;主要含糖原
14、、脂肪和多磷酸盐等贮藏物,主要含糖原、脂肪和多磷酸盐等贮藏物,精氨酸、鸟氨酸和谷氨酰胺等氨基酸,精氨酸、鸟氨酸和谷氨酰胺等氨基酸,及蛋白酶、酸性和碱性磷酸酯酶、纤维及蛋白酶、酸性和碱性磷酸酯酶、纤维素酶和核酸酶等各种酶;素酶和核酸酶等各种酶;功能:维持细胞的渗透压,贮存营养物功能:维持细胞的渗透压,贮存营养物及溶酶体的功能;及溶酶体的功能;269.膜边体(膜边体(lomasome)又称须边体或质又称须边体或质膜外泡,真菌特有;膜外泡,真菌特有;10.几丁质酶体几丁质酶体(chitosome)又称壳体,位又称壳体,位于真菌菌丝顶端的微小泡囊,内含几丁质于真菌菌丝顶端的微小泡囊,内含几丁质酶,功能
15、是使菌丝延伸;酶,功能是使菌丝延伸;11.氢化酶体氢化酶体(hydrogenosome)由单层膜由单层膜包裹的球状细胞器,内含氢化酶、氧化还包裹的球状细胞器,内含氢化酶、氧化还原酶、铁氧还蛋白和丙酮酸,在鞭毛附近,原酶、铁氧还蛋白和丙酮酸,在鞭毛附近,为运动提供能量。为运动提供能量。2728第二节第二节酵母菌酵母菌yeast酵母菌是一类单细胞真菌的俗称,分类学上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。分属于子囊菌纲和半知菌类。特征特征:1.个体一般以单细胞状态存在;个体一般以单细胞状态存在;2.多数营出芽生殖,有的裂殖;多数营出芽生殖,有的裂殖;3.能发酵糖类产能;能发
16、酵糖类产能;4.细胞壁常含有甘露聚糖;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喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。Yeast,Sacchromyces sp.(SEM x17,250)29一、分布及与人类的关系一、分布及与人类的关系分布:分布:偏酸性的含糖环境。水果、蔬偏酸性的含糖环境。水果、蔬菜、蜜饯的表面,果园土壤中,与菜、蜜饯的表面,果园土壤中,与环境有关。环境有关。种类种类:据:据1982年的资料,已知的酵母年的资料,已知的酵母有有56属,属,500多种。酵多种。酵母菌与人类的母菌与人类的关系极其密切。关系极其密切。30酵母菌是人类应用比较早的微生物。酵
17、母菌是人类应用比较早的微生物。在食品方面在食品方面酿酒、制作面包、生产调味品酿酒、制作面包、生产调味品等。等。在医药方面在医药方面生产酵母片、核糖核酸、核黄生产酵母片、核糖核酸、核黄素、细胞色素素、细胞色素C C、B B族维生素、乳糖酶、脂肪酶、族维生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。氨基酸等。在化工方面在化工方面使石油脱腊、以石油为原料生使石油脱腊、以石油为原料生产柠檬酸等。产柠檬酸等。在农业方面在农业方面生产饲料(例如生产饲料(例如SCPSCP)。)。在生物工程方面在生物工程方面重要的科研模式微生物重要的科研模式微生物,作为基因工程的受体菌。作为基因工程的受体菌。酵母的应用酵母的应用酵母菌是人
18、类的第一种酵母菌是人类的第一种“家养微生物家养微生物”。31腐生性酵母菌能使食物、纺织品和其他原料腐生性酵母菌能使食物、纺织品和其他原料腐败变质;腐败变质;少数耐高渗的酵母菌和鲁氏酵母、蜂蜜酵母少数耐高渗的酵母菌和鲁氏酵母、蜂蜜酵母可使蜂蜜和果酱等败坏;可使蜂蜜和果酱等败坏;有的酵母菌是发酵工业的污染菌,影响发酵有的酵母菌是发酵工业的污染菌,影响发酵的产量和质量;的产量和质量;某些酵母菌会引起人和植物的病害,例如白某些酵母菌会引起人和植物的病害,例如白假丝酵母可引起皮肤、粘膜、呼吸道、消化道假丝酵母可引起皮肤、粘膜、呼吸道、消化道等多种疾病等多种疾病.酵母菌的危害:酵母菌的危害:32二、酵母菌
19、的形态和构造二、酵母菌的形态和构造细胞直径比细菌粗细胞直径比细菌粗10倍左右,其直径倍左右,其直径一般为一般为2-5m,长度为,长度为5-30m,最长,最长可达可达100m。酵母菌细胞的形态通常酵母菌细胞的形态通常有有球状、卵圆球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状状、椭圆状、柱状或香肠状等多种,等多种,酵母的大小、形态与菌龄、环境有关。酵母的大小、形态与菌龄、环境有关。一般成熟的细胞大于幼龄的细胞,液一般成熟的细胞大于幼龄的细胞,液体培养的细胞大于固体培养的细胞。体培养的细胞大于固体培养的细胞。有些种的细胞大小、形态极不均匀,有些种的细胞大小、形态极不均匀,而有些种的酵母则较为均匀。而有些种的酵
20、母则较为均匀。如如Saccharomyces cerevisiae细胞的宽度细胞的宽度为为2.510m,长度为,长度为4.521m。因此在光。因此在光学显微镜下可以模糊学显微镜下可以模糊地看到它们细胞内的地看到它们细胞内的各种结构分化。各种结构分化。33酵母菌的细胞结构与其他酵母菌的细胞结构与其他真核生物基本相同,右图真核生物基本相同,右图是电子显微镜下的酿酒酵是电子显微镜下的酿酒酵母细胞结构示意图。母细胞结构示意图。一般具有一般具有:细胞壁、细胞膜、细细胞壁、细胞膜、细胞核、液泡、线粒体、胞核、液泡、线粒体、内质网、微体、微丝、内质网、微体、微丝、及内含物等,有的菌及内含物等,有的菌体还有出
21、芽痕、诞生体还有出芽痕、诞生痕。痕。34外层外层:甘露聚糖甘露聚糖(约占约占30%30%,以,以-糖苷键联结(并非所有酵母菌都有糖苷键联结(并非所有酵母菌都有)内层内层:葡聚糖葡聚糖(约占约占30-40%30-40%,由,由D-D-葡萄糖以葡萄糖以-糖苷键联结)糖苷键联结)中间层中间层:蛋白质蛋白质(含含6-8%,多为酶类),多为酶类)细细胞胞壁壁1 1、细胞壁结构:、细胞壁结构:酵母细胞壁呈酵母细胞壁呈“三明治三明治”结结构构(一)细胞壁(一)细胞壁2、壁外成分:壁外成分:有些菌壁外含有由多糖构成的类似荚膜的结构。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、甘露聚糖和淀包括异多糖、
22、甘露聚糖和淀粉类物质粉类物质。3、细胞壁的少量组分、细胞壁的少量组分脂类和几丁质脂类和几丁质(chitin):为聚乙酰氨基葡萄糖: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,酿酒酵母含丁质,酿酒酵母含1 12%2%,有的假菌丝酵母含量超过了,有的假菌丝酵母含量超过了2%2%。35出芽出芽痕和诞生痕:痕和诞生痕:在母细胞的细胞壁上出芽并与子在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称细胞分开的位点称出芽痕出芽痕,子细,子细胞细胞壁上的位点称胞细胞壁上的位点称诞生痕诞生痕。根据酵母细
23、胞表面留下芽痕的数根据酵母细胞表面留下芽痕的数目,就可确定某细胞产生过的芽目,就可确定某细胞产生过的芽体数,因而可估计该细胞的菌龄。体数,因而可估计该细胞的菌龄。36(二)(二)细胞膜细胞膜酵母菌的细胞膜与原核酵母菌的细胞膜与原核生物的基本相同。但有生物的基本相同。但有的酵母菌如酿酒酵母中的酵母菌如酿酒酵母中含有含有固醇类固醇类(甾醇)、(甾醇)、VitDVitD的前体的前体-麦角固麦角固醇,这在原核生物是罕醇,这在原核生物是罕见的见的。37酵母细胞膜的功能酵母细胞膜的功能:调节细胞外溶质运送到细胞调节细胞外溶质运送到细胞内的渗透屏障内的渗透屏障细胞壁等大分子的生物合成细胞壁等大分子的生物合成
24、和装配基地和装配基地部分酶的合成和作用场所部分酶的合成和作用场所38(三)(三)细胞核细胞核核膜:核膜:核孔核孔404070nm 70nm,透性比任何透性比任何生物膜都大。生物膜都大。染色体染色体:由由DNADNA和组蛋白牢固结合而成,和组蛋白牢固结合而成,呈线状呈线状,数目因种而异。数目因种而异。核仁:核仁:核内有一或几个区域核内有一或几个区域rRNArRNA含量含量很高,这一区域为很高,这一区域为核仁,是合成核糖体核仁,是合成核糖体的场所。的场所。中心体中心体:在核膜外,由蛋白质亚基组在核膜外,由蛋白质亚基组成的细丝状结构,在细胞繁殖分裂中起成的细丝状结构,在细胞繁殖分裂中起作用。作用。细
25、胞核的功能细胞核的功能:携带遗传信息,控制细胞携带遗传信息,控制细胞的增殖和代谢。的增殖和代谢。酵母细胞核是酵母细胞核是有双层膜结构有双层膜结构的细胞器(核的细胞器(核膜包裹,轮廓膜包裹,轮廓分明)分明)39(四)其他构造(四)其他构造细胞质:细胞质:细胞质主要是溶胶状细胞质主要是溶胶状物质物质,在细胞质中含有各种功在细胞质中含有各种功能不同的结构能不同的结构细胞器;细胞器;细胞器:液泡、核糖体、线粒细胞器:液泡、核糖体、线粒体、内质网、高尔基体等。体、内质网、高尔基体等。40(1 1)核糖体)核糖体酵母菌的核糖体为酵母菌的核糖体为8080S S,由由6060S S和和4040S S大小亚基构
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