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微生物学之真核微生物笔记,包括真菌的特点、分类,真核微生物概述、真核生物的细胞构造、显微藻类等内容。
编辑于2021-10-03 20:40:57真核微生物
真核微生物概述
定义
是指细胞核具有核膜,能进行有丝分裂,细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿等细胞器的微小生物
特点
细胞具有真正的细胞核
多数为丝状体,菌丝成顶端生长
具有细胞壁,多数细胞壁含几丁质
异养型,经细胞壁吸收营养物
以无性繁殖和有性繁殖的方式产生孢子繁殖
真核生物与原核生物的比较
真核生物的细胞构造
细胞壁
真菌细胞壁的特点
厚约100~200nm,占细胞干物质的30%
主要成分为己糖或氨基己糖构成的多糖链,如几丁质,纤维素,葡聚糖,甘露聚糖等
菌龄和外界环境因素强烈影响真菌细胞壁的成分
在衰老的菌丝和孢子面长出一些附加物,最常见的是黑色素和脂肪
藻类细胞壁的特点
细胞壁厚度一般为10~20nm,有的仅为3~5nm
结构骨架多由纤维素组成,含量占干重的50%~80%,其余部分为间质多糖主要是杂多糖
鞭毛与纤毛
有些真核微生物细胞表面长有的或长或短的毛发状,具有运动功能的细胞器,其中形态较长的,数量较少的称为鞭毛,形态较短,数量较多者称为纤毛
鞭毛纲的原生动物,藻类和低等水生真菌的游动孢子或配子,以及纤毛纲的原生动物
9+2型鞭毛的断面结构
细胞质膜
与原核生物相似,由蛋白质和脂类组成
但真菌细胞膜中含有甾醇,在原核生物细胞膜中很少或没有
细胞核
核膜:一般为两层,八到二十nm,膜上有小孔,有利于膜内外物质的交流
染色质:细胞在分裂期由DNA,组蛋白,其他蛋白和少量RNA组成的复合物
核质:是由蛋白质组成的细胞核内的网络结构,参与和支持DNA的各种功能
核仁:细胞核有一个中心稠密区,是合成核糖体的场所
细胞质
位于细胞质膜和细胞核间的透明,粘稠,不断流动并充满各种细胞器的溶胶
细胞基质
细胞骨架
组成:由微管,肌动蛋白丝和中间丝三种蛋白纤维构成的细胞支架,具有支持,运动和运输的功能
细胞器
核糖体
内质网
高尔基体
线粒体
叶绿体
真核微生物特有的细胞器
膜边体:真核细胞质膜与细胞壁之间,由单层膜包裹形成的管状,囊状,球状或多层折叠膜状结构。与分泌水解酶或合成细胞壁有关
几丁质酶体:真菌菌丝顶端细胞中的单层膜小泡囊输送几丁质至菌丝顶端细胞壁生长点
氢化酶体:厌氧性原生动物和厌氧性真菌中的单层膜球状结构,内含氢化酶氧化还原酶,铁氧还蛋白和丙酮酸,通常在鞭毛基体附近为鞭毛运动提供能量
显微藻类
原生动物
真菌
特点
无叶绿素,不进行光合作用,陆生性强
个体多数为丝状体,菌丝呈顶端生长,具有细胞壁,多数细胞壁含几丁质
异养方式为异养吸收型
通过无性和有性繁殖的方式产生孢子延续种族
酵母菌
酵母菌:一类无性繁殖的,以芽殖或裂殖为特征的单细胞非丝状真菌
分布于人类的关系
分布:主要生长在偏酸的含糖环境,能利用烃类物质的酵母分布在油田和炼油厂附近土层中
与人类的关系
酒类,面包的生产
乙醇,甘油发酵
石油脱蜡,单细胞蛋白生产
提取生化药物和试剂
优良的基因工程菌
细胞的形态和构造
单细胞非丝状结构,5~6微米×7~20微米
形态随种类和外部环境不同而变化,常见球形,椭圆形,卵圆形,腊肠形等,常形成大的液泡
细胞壁
细胞壁厚25nm,重量占细胞干重的25%。
甘露聚糖层,蛋白质层,葡聚糖层
细胞膜
主要成分;蛋白质酶类,类脂层(甘油单双三脂,甘油磷脂,甾醇),糖类(甘露聚糖)
细胞核
多孔核膜包裹的定型细胞核。酿酒酵母是第1个测出全序列的真核生物
其他含DNA的结构
线粒体
2um质粒基因工程载体
线状质粒
其他结构
成熟酵母菌中有液泡
有氧条件下形成大量线粒体,无氧条件下形成的线粒体无氧化磷酸化功能
少数教母中存在微体
酵母的繁殖和生活史
无性繁殖
芽殖
酵母菌主要的无性繁殖方式:成熟细胞长出一个小芽,到一定程度后脱落母体继续长成新个体
芽痕和蒂痕:在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称牙痕;子细胞细胞壁上的位点称蒂痕
假菌丝:酵母菌芽植后子细胞不脱落母细胞而形成分支状假菌丝,假菌丝不同于真菌丝细胞间有一细腰
真菌丝:如果长大的子细胞不与母细胞分离,且其间的横膈面积与细胞直径相当,则可以将这种竹节状的细胞串称作真菌丝
裂殖:少数酵母菌可以像细菌一样借细胞横隔分裂而繁殖
产无性孢子
掷孢子:掷孢菌目属
厚垣孢子:白假丝酵母
节孢子:地霉属
有性繁殖
酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖
繁殖体:含有孢子的细胞称为子囊,子囊内的孢子称为子囊孢子,过程:质配,核配,减数分裂,孢子形成
营养体类型
单倍体型
双倍体型
单双倍体型
酵母的菌落:湿润而光滑,菌落大小和细菌的差不多,但较厚,带粘性,通常呈白色和红色
工业上常见的酵母菌
酿酒酵母
属子囊菌亚门有性生殖子囊孢子无性生殖芽殖,生长最适温度25~28度,细胞呈圆形,卵圆形到腊肠型。
用途:啤酒,食用,药用和饲用酵母,提取核酸,麦角甾醇等
假丝酵母属
属半知菌亚门,只能以牙齿的方式进行无性繁殖,可形成典型的假菌丝,菌体的蛋白质含量高,有较强的合成能力,可用于食品生产废水的处理
热带假丝酵母:氧化烃类能力强,可利用石油产生scp
产脘假丝酵母:可利用5碳糖和6碳糖,既可利用造纸工业的亚硫酸纸浆废液,也能利用糖蜜和木材水解液等产生scp
红酵母属
属半知菌亚门,菌落成红色,具有产生胡萝卜素或脂肪的能力,不发酵糖类,无酒精发酵能力
卡尔斯伯酵母
是啤酒酿造业中的典型酵母
汉逊氏酵母属
是酒类酵母的污染菌
酵母的科学意义
因酿酒酵母与同为真核生物的动物和植物细胞具有很多相同的结构,又容易培养,酵母被用作研究真核生物的模式生物,也是目前被人们了解最多的生物之一
在人体中重要的蛋白质很多都是在酵母中先被发现其同源物的,其中包括有关细胞周期的蛋白,信号蛋白和蛋白质加工酶
酵母作为高等真核生物,特别是人类基因组研究的模式生物,其最直接的作用体现在生物信息学领域
霉菌
分布及与人类的关系
分布:极其广泛存在有机物的区域都存在霉菌
好的方面:工业上有机酸酶制剂和抗生素的发酵生产;食品制造上酱油干酪的制造基础理论研究的实验材料
不良的方面:引起各类物品霉变植物的主要病原菌,少数可产生毒性很强的真菌毒素
青霉素
亚历山大 弗莱明1923年发现溶菌酶1928年发现青霉素
弗洛里和钱恩发现了青霉素的机理
霉菌细胞的形态与构造
菌丝及其延伸
霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝构成。许多分支菌丝相互交织在一起构成菌丝体,菌丝是中空管状结构,直径约3~10微米
霉菌的菌丝细胞生长是由菌丝顶端细胞的不断延伸而实现的,随着菌丝的不断生长,菌丝细胞壁和细胞质形态和成分逐渐成熟
霉菌菌丝体及其分化形式
无隔膜菌丝
为含多个核的长管状单细胞,生长表现为菌丝延长,细胞核裂值和细胞质增加
有隔膜菌丝
有横膈膜分隔成多细胞,每个细胞含有一个或多个核,横膈膜上有小孔可供物质流通,每个细胞功能相同
单孔
多孔
菌丝体
营养菌丝体:在固体培养基上深入基内的菌丝,执行吸取营养物功能的菌丝体
营养菌丝体的特化形态及功能
假根(根霉属等低等真菌匍匐菌丝与固体基质接触处分化出来的根状结构)
吸器(一些专性寄生真菌从菌丝上分化出来的旁枝,侵入细胞内分化成指状,球状或丝状,用于吸收细胞内的营养)
吸取养料
附着胞(许多植物寄生真菌的孢子萌发后,由芽管膨大而形成的附着胞,以粘状物附着在寄主的表面,附着胞上形成的针状物感染菌丝可侵入细胞的角质层
附着枝(由菌丝细胞生出1~2个细胞的短枝附着于寄主细胞上)
附着
菌核(由菌丝密集地交织在一起,其外层较坚硬,色深。内层疏松,大多呈白色
菌索(在树皮下或地下,常可找到白色的根状菌丝组织)
休眠及蔓延
匍匐菌丝(毛眉目中的毛霉和根霉其营养菌丝形成具有延伸功能的匍匐菌丝)
延伸
捕捉菌丝
菌环和菌网(捕虫真菌由菌丝分枝形成圆环结构用于捕捉线虫,由菌环构成的网状组织叫菌网)
捕食
气生菌丝体(子实体):向空中生长的菌丝发育到一定阶段,可分化成孕育(繁殖)菌丝
简单
无性
分生孢子头
孢子囊
产无性孢子
有性
担子
产有性孢子
复杂
无性
分生孢子器
分生孢子座
分生孢子盘
产无性孢子
有性(子囊果)
闭囊壳
子囊壳
子囊盘
产有性孢子
菌丝球:菌丝缠绕成颗粒悬浮于培养液中,有利于氧传递及营养物和代谢产物的输送,对菌丝生长和代谢产物形成有利
繁殖体
无性繁殖:不经过两性细胞的结合只是营养细胞的分裂或营养细胞的分化而形成新个体的过程
无性孢子
有性繁殖:需要经过两性细胞的结合而产生新个体的过程
有性孢子
霉菌的菌落
菌落形态较大,外观干燥,霉菌菌落成圆型,绒毛状,絮状或蜘蛛网状
菌丝在表面蔓延,菌落无固定大小。有霉味,孢子有不同的形状和颜色,使菌落表面呈不同结构和色泽
霉菌产生水溶性色素和非水溶性色素
霉菌菌落疏松,易于挑取
液体培养时的特征
如果是静止培养,霉菌往往在表面上生长,液面上形成菌膜
如果是震荡培养菌丝有时相互缠绕在一起,形成菌丝球,菌丝球可能均匀的悬浮在培养液中或沉于培养液底部
常见霉菌
单细胞丝状霉菌
毛霉属
属于接合菌亚门菌
形态特征:菌落呈棉絮状,灰白色,具无隔膜菌丝,无性繁殖产生孢囊孢子,有性繁殖产生接合孢子,无匍匐菌丝,假根,囊托,有特殊的囊领
用途:用于生产有机酸,酶制剂,腐乳,豆豉
根霉属
属于接合菌亚门
形态特征:菌落呈棉絮状,灰白色,菌丝无隔膜,无性繁殖产生孢囊孢子,有性繁殖产生接合孢子;有假根和匍匐枝
用途:酿酒工业常用的糖化酶菌种;发酵饲料;转化甾族化合物的生产菌
多细胞丝状霉菌
青霉属
属于半知菌亚门
形态特征:菌落质地多样,常有放射性皱褶及特殊气味,菌丝有隔膜,无足细胞和顶囊,形成独特的帚状枝
用途:用于生产酶制剂,有机酸,同时也是霉腐剂
分类
单轮青霉组
对称二轮青霉组
不对称青霉组
多轮青霉组
曲霉属
属于半知菌亚门
特征:菌丝有隔膜,有足细胞和顶囊,无性繁殖产生分生孢子,有些种可进行有性繁殖产生子囊孢子,顶囊表面长满一层或两层辐射状小梗
常见:黑曲霉,黄曲霉(黄曲霉毒素剧毒),白曲霉,杂色曲霉群,烟曲霉群,灰绿曲霉
红曲霉属
属子囊菌亚门,菌落成红色(水溶色素),菌丝有隔膜,无性繁殖产生分生孢子,有性繁殖产生子囊孢子,闭囊壳球形,有柄
链格孢霉属
属半知菌亚门,菌落成黑褐色,分生孢子链状
镰刀菌属,又名镰孢霉
属半知菌亚门,有些进行有性繁殖产生子囊孢子则归属于子囊菌亚门。无性繁殖可产生有隔的大型分生孢子和小型分生孢子,常见种禾谷镰刀菌,串珠镰刀菌
脉孢菌属
属于子囊菌亚门,核菌纲,球壳目,粪壳科。最初白色粉粒状。很快变成淡黄色绒毛状,此处菌常腐生在发霉的玉米上,特别是玉米轴上常出现,好食脉孢霉长造成面包的红霉病
毛壳菌属
属于子囊菌亚门,菌落褐色,菌丝有隔膜,无性繁殖产生分生孢子,有性繁殖产生子囊孢子,子囊可有各种形式的附属丝,较强的纤维素分解能力
真菌的孢子
无性孢子
游动孢子
鞭毛菌的菌丝可直接形成各种形状的游动孢子囊,里面的原生质体分隔成许多小块小块变圆并围以薄膜即成游动孢子。形状不一,具有1~2根鞭毛
孢囊孢子
结核菌原生质密集于菌丝顶端,结构膨大,在下端产生隔膜形成孢子囊,孢子囊内的原生质体割裂成许多小块,每一小块发育成一个孢囊孢子
厚垣孢子
部分真菌菌丝顶端或中间的原生质浓缩,然后在外围生出厚壁与其他细胞组织分开,这一构造称厚垣孢子
分生孢子
由子囊菌和半知菌类特异化的菌丝顶端形成分生孢子梗,分生孢子梗顶端单生或散生一些孢子
芽孢子
节孢子
掷孢子
有性孢子
卵孢子
卵菌产生。繁殖时菌丝上生出藏卵器和雄器,雄器的核移入藏卵器与卵球结合后形成双倍体的卵孢子
接合孢子
接合菌产生。来自两个不同菌株的原配子囊相互接触,接触处的细胞壁溶解,双方细胞的核和细胞质融合形成的有性孢子为接合孢子
分类
同宗配合:是单一的孢子囊孢子萌发后形成的菌丝,甚至同一菌丝的分枝相互接触而形成接合孢子的过程
异宗配合:是不同菌系的菌丝相遇后才能形成接合孢子,这两种有亲和力的菌系在形态上并无区别
子囊孢子
一般由两个性别不同的单倍体细胞结合经质配,核配,减数分裂的过程形成产生4个新核,或再分裂一次形成8个核,然后以核为中心形成单位体的子囊孢子
两个营养细胞直接交配而成
子囊被菌丝包围形成子囊果
担孢子
担子菌产生。担孢子的形成过程与子囊孢子相似,但核配后所形成的四个新核不再进行分裂,且以核为中心所形成的担孢子,最终在担子外部形成
产大型子实体的真菌,蕈菌
概念:又称蕈菌,也是一个通俗名称,通常是指那些能形成大型肉质子实体的真菌,包括大多数担子菌类和少数的子囊菌类
分布及与人类的关系
分布:蕈菌广泛分布于地球各处,在森林落叶地带更为丰富
与人类的关系:与人类关系密切,其中可供食用的种类有2000多种,目前已利用的食用菌约四百种,其中约50种以能进行人工栽培。还有许多可供药用,少数有毒或引起木材朽烂的种类对人体有害
分化过程:
一级菌丝(单核):担孢子萌发形成由许多单核细胞构成的菌丝
二级菌丝(双核):不同性别的一级菌丝发生结合,通过质配形成了由双核细胞构成的二级菌丝,它通过独特的锁状联合方式不断使双核细胞分裂,从而使菌丝尖端不断向前延伸
三级菌丝(双核):条件合适时,大量二级菌丝分化为多种菌丝束
子实体:菌丝束在适宜的条件下会形成菌类,然后再分化,膨大成大型子实体
产生担孢子(单倍体):子实体成熟后,双核菌丝的顶端膨大,其中的两个核融合成一个新核,此过程称为核配,其中一次为减数分裂,产生4个单倍体子核,最后在担子细胞的顶端形成4个独特的担孢子
蕈菌的最大特点是形成形状,大小,颜色各异的大型肉质子实体