微生物形态构造课件

微生物形态构造有用物品的生产；有用物品的生产；生产各种传统食品，如酱油、食醋等。在农业上用于饲料发酵、植物生长刺激素（赤霉素）、杀虫农药（白僵菌剂）等。引起动植物疾病；引起动植物疾病；我国在1950年发生的麦锈病和1974年发生的稻瘟病，使小麦和水稻分别减产了60亿公斤，皮肤癣菌引起各种癣症。腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分重要的作用；腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分重要的作用；分解环境中各种复杂有机物（纤维素、半纤维素和木素），污水处理方面的应用。微生物形态构造1 1、菌丝、菌丝 霉菌菌丝直径约为310m，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。霉菌营养体的基本单位是菌丝霉菌营养体的基本单位是菌丝(hyphase)(hyphase)微生物形态构造菌丝菌丝无隔膜菌丝无隔膜菌丝有隔膜菌丝有隔膜菌丝 整个菌丝为长管状单细胞，细胞质内含有多个核。其生长过程只表现为菌丝的延长和细胞核的裂殖增多以及细胞质的增加。菌丝由横隔膜分隔成成串多细胞，每个细胞内含有一个或多个细胞核。有些菌丝，从外观看虽然像多细胞，但横隔膜上有小孔，使细胞质和细胞核可以自由流通，而且每个细胞的功能也都相同。微生物形态构造2 2、菌丝体、菌丝体菌丝体的基本类型菌丝体的基本类型营养菌丝体营养菌丝体:密布在营养基质内部主要执行吸取营养物密布在营养基质内部主要执行吸取营养物功能的菌丝体功能的菌丝体气生菌丝体气生菌丝体:伸展到空气中的菌丝体。伸展到空气中的菌丝体。3 3、菌丝的特化、菌丝的特化 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。也称菌丝的特化。菌丝的特化。微生物形态构造 由粗而长的分枝状菌丝组成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，比细菌菌落大几倍到几十倍，有的没有固定大小。各种霉菌，在一定培养基上形成的菌落大小、形状、颜色等相对稳定，所以菌落特征也为分类依据之一。有时真菌产生色素能扩散到培养基中，称为水溶性色素。可使培养基正面反面显示不同颜色。不能扩散到培养基内色素称为脂溶性色素。微生物形态构造霉菌的繁殖方式霉菌的繁殖方式无性孢子无性孢子有性孢子有性孢子菌丝断片菌丝断片1 1、繁殖方式、繁殖方式1 1）无性孢子繁殖）无性孢子繁殖 不经两性细胞配合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分不经两性细胞配合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分化（切割）而形成新个体的过程。化（切割）而形成新个体的过程。无性孢子有：无性孢子有：厚垣孢子、孢囊孢子、节孢子、分生孢子等。无隔膜菌丝的霉菌无隔膜菌丝的霉菌有隔膜菌丝的霉菌有隔膜菌丝的霉菌微生物形态构造2 2）有性孢子繁殖）有性孢子繁殖两个性细胞结合产生新个体的过程：两个性细胞结合产生新个体的过程：a a）质配：）质配：两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞每个两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞每个 核均含单倍染色体（核均含单倍染色体（n+n）。两个性细胞结合产生）。两个性细胞结合产生 新个体的过程。新个体的过程。b b）核配：）核配：两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核的染色两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核的染色 体数是二倍（体数是二倍（2n）。）。c c）减数分裂：）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减数分裂，核中的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。染色体数目又恢复到单倍体状态。微生物形态构造2 2、生活史、生活史无性繁殖阶段：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，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。无性孢子萌发形成新的菌丝体，多次重复。有性繁殖阶段：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，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。再萌发形成新的菌丝体。有一些霉菌，至尽尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，有一些霉菌，至尽尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，这类真菌称为半知菌。这类真菌称为半知菌。微生物形态构造微生物形态构造 酵母菌酵母菌是一群以单细胞为主的，以出芽为主要繁殖方式是一群以单细胞为主的，以出芽为主要繁殖方式的真核生物。的真核生物。它分属于子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类。它分属于子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类。酵母菌在自然界分布广泛，种类繁多，已发现共酵母菌在自然界分布广泛，种类繁多，已发现共5656个属个属500500多种。它是人类应用较早的一类微生物，如多种。它是人类应用较早的一类微生物，如啤酒酿造、面啤酒酿造、面包发酵、制馒头包发酵、制馒头等。由于酵母菌含有丰富的蛋白质和维生素等。由于酵母菌含有丰富的蛋白质和维生素B B，并能发酵多种糖类，所以近年来用于饲料发酵，单细胞蛋白，并能发酵多种糖类，所以近年来用于饲料发酵，单细胞蛋白，石油脱蜡，有机酸和维生素的生产都有较高实用价值。石油脱蜡，有机酸和维生素的生产都有较高实用价值。微生物形态构造1 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 2、多数营出芽繁殖，也有的裂殖；、多数营出芽繁殖，也有的裂殖；3 3、能发酵糖类产能；、能发酵糖类产能；4 4、细胞壁常含有甘露聚糖；、细胞壁常含有甘露聚糖；5 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；微生物形态构造1、个体形态微生物形态构造 酵母菌具有典型的细胞结构，主要有酵母菌具有典型的细胞结构，主要有细胞壁、细胞膜、细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡等细胞质、细胞核、液泡等。2、细胞结构线粒体线粒体、核糖体、核糖体、内质网、微体、中内质网、微体、中心体、高尔基体、心体、高尔基体、纺锤体及贮藏物等纺锤体及贮藏物等微生物形态构造1 1）细胞壁）细胞壁 细胞壁位于细胞的最外面，结构类似三名治细胞壁位于细胞的最外面，结构类似三名治外层为外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖，其间加有一层蛋白质分子甘露聚糖，内层为葡聚糖，其间加有一层蛋白质分子。约占。约占细胞质量的细胞质量的3030，壁厚，壁厚100100200nm200nm。2 2）细胞膜）细胞膜酵母酵母细胞细胞膜的膜的成分成分蛋白质蛋白质:其中含有可吸收糖和氨基酸的酶等其中含有可吸收糖和氨基酸的酶等甘油的单、双、三酯甘油的单、双、三酯甘油磷脂甘油磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺甾醇甾醇麦角甾醇麦角甾醇酵母甾醇酵母甾醇糖类：糖类：主要含甘露聚糖（可能是合成细胞壁的前体）主要含甘露聚糖（可能是合成细胞壁的前体）类脂：类脂：微生物形态构造用以调节细胞外溶质运送到细胞内的渗透屏障；用以调节细胞外溶质运送到细胞内的渗透屏障；细胞壁等大分子成分的生物合成和装配基地；细胞壁等大分子成分的生物合成和装配基地；部分酶的合成和作用场所；部分酶的合成和作用场所；调节着营养物质的吸收和代谢产物的排出。调节着营养物质的吸收和代谢产物的排出。细胞膜的功能：细胞膜的功能：酵母菌细胞膜酵母菌细胞膜膜蛋白膜蛋白甾醇甾醇磷脂磷脂 甾醇的性质是真核微生物和原核微生物的重要区别之一。微生物形态构造3 3）细胞核）细胞核 细胞核直径为细胞核直径为0.51.5m，经染色后可以观察到。细胞核被，经染色后可以观察到。细胞核被核膜所包围，其主要化学组成是核膜所包围，其主要化学组成是脱氧核糖核酸和蛋白质，是遗传脱氧核糖核酸和蛋白质，是遗传物质的载体，控制着酵母的新陈代谢物质的载体，控制着酵母的新陈代谢。4 4）其他细胞构造）其他细胞构造q 液泡q 线粒体q 基粒q 基质q 微体自学！微生物形态构造3.3.酵母的化学组成酵母的化学组成 酵母细胞大约含有酵母细胞大约含有7575的水。酵母菌干物质主要由蛋的水。酵母菌干物质主要由蛋白质和碳水化合物组成。白质和碳水化合物组成。与某些细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚。与某些细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚。在固体培在固体培养基上养基上多数不透明，菌落表面光滑、湿润多数不透明，菌落表面光滑、湿润、粘稠，用接菌环很容粘稠，用接菌环很容易将之挑起，多为乳白色，少数呈红色或粉红色。易将之挑起，多为乳白色，少数呈红色或粉红色。在液体培养基在液体培养基中，中，有些酵母可出现菌膜、壁环和底部沉淀。有些酵母可出现菌膜、壁环和底部沉淀。微生物形态构造酵母菌的繁殖方式酵母菌的繁殖方式无性无性芽殖芽殖：各属酵母菌都存在各属酵母菌都存在裂殖：在裂殖酵母中存在裂殖：在裂殖酵母中存在产无性孢子产无性孢子节孢子节孢子掷孢子掷孢子厚垣厚垣孢子孢子有性（产子囊孢子）：如酵母属、接合酵母属等有性（产子囊孢子）：如酵母属、接合酵母属等假酵母假酵母真酵母真酵母微生物形态构造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、树皮等处，及葡萄园和果园土壤中等。2、重要的微生物资源；酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。3、重要的科研模式微生物；啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）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；有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病。微生物形态构造第一节第一节 病毒的概述病毒的概述微生物形态构造 1886年，年，A.Mayer 发现具有传染性的烟草花发现具有传染性的烟草花叶病；叶病；1892年，年，D.Ivanovsky烟草花叶病病原体能通烟草花叶病病原体能通过细菌滤器：一种能通过细菌滤器的过细菌滤器：一种能通过细菌滤器的”细菌毒素细菌毒素”或极小的细菌；或极小的细菌；1898年，年，M W Beijerinck对烟草花叶病病原对烟草花叶病病原体的研究结果：体的研究结果：t 能通过细菌滤器；能通过细菌滤器；t 可被乙醇沉淀而不失去其感染性；可被乙醇沉淀而不失去其感染性；t 能在琼脂凝胶中扩散；能在琼脂凝胶中扩散；t 用培养细菌的方法不能被培养出来，用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活；推测只能在植物活细胞中生活；比细菌小的具有传染性的活的流质比细菌小的具有传染性的活的流质微生物形态构造 1900年前后，包括口蹄疫（年前后，包括口蹄疫（foot and mouth disease）在内的多种动植物疾病）在内的多种动植物疾病病原体的滤过性特性被证明。病原体的滤过性特性被证明。并称它们为滤过性病毒并称它们为滤过性病毒(filterable viruses)。1915和和1917年，年，F.W.Twort和和F.H.dHerelle分别发现细菌（分别发现细菌（Shigella dysenteriae）病毒）病毒噬菌体（噬菌体（phage）1935年，年，W M Stanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒；首次提纯并结晶了烟草花叶病毒；Bawden等证明烟等证明烟草花叶病毒的本质为核蛋白；草花叶病毒的本质为核蛋白；1940年，年，Kausche首先用电镜观察到烟草花叶病首先用电镜观察到烟草花叶病毒颗粒；毒颗粒；非细胞的大分子结构，并由此衍生出的无产能代谢系统、无核糖 体、无个体生长现象、无二等分裂繁殖和对一般抗生素不敏感等特 征；专性活细胞寄生的生物态和在细胞外非生物态的相互交替；一种病毒只含一种核酸，不是脱氧核糖核酸就是RNA；研究发现，病毒与其他生物的最大区别是：微生物形态构造（一）定义（一）定义 病毒是一类超显微的非细胞结构，每一种病毒只含有一病毒是一类超显微的非细胞结构，每一种病毒只含有一种核酸；它们只能在活细胞内营专性寄生，靠其宿主代谢系种核酸；它们只能在活细胞内营专性寄生，靠其宿主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，然后再进行装配统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，然后再进行装配而得以增殖；在离体条件下，它们能以无生命的化学大分子而得以增殖；在离体条件下，它们能以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。状态长期存在并保持其侵染活性。由于对病毒不断深入的由于对病毒不断深入的研究，迄今仍无一个科学而研究，迄今仍无一个科学而严谨的定义严谨的定义微生物形态构造1）形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通）形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通 过细菌滤器；过细菌滤器；2）没有细胞构造，化学成分比较简单，主要是核酸和蛋白质两）没有细胞构造，化学成分比较简单，主要是核酸和蛋白质两 种，而且只含种，而且只含DNA或或RNA一种；一种；例如一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳构成，故可把它们视为核蛋白分子。（二）特点（二）特点3）缺乏完整的酶系统和独立的代谢能力；）缺乏完整的酶系统和独立的代谢能力；朊病毒甚至仅由蛋白质构成 病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。微生物形态构造6）病毒具有感染态和非感染态双重存在方式；）病毒具有感染态和非感染态双重存在方式；7）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；例如，利福平可抑制痘病毒复制4）超级专性寄生；）超级专性寄生；5）有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性）有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性 感染；感染；8）病毒（包括噬菌体）可因基因突变改变寄主范围）病毒（包括噬菌体）可因基因突变改变寄主范围；病毒是专性活细胞内寄生物凡有生物存在之处，都有相应的病毒存在微生物形态构造（一）病毒的大小（一）病毒的大小 测量病毒大小的单位是纳米（测量病毒大小的单位是纳米（nm，10-9m）。）。粗略地说，多数病毒粒子的直径在粗略地说，多数病毒粒子的直径在100nm上下。上下。绝大多数病毒必须通过电子显微镜才能观察其具体形态和大小。微生物形态构造（二）形（二）形 态态1、典型病毒粒子的构造病毒粒子也称病毒颗粒（virus particle），是指成熟的，结构完整的单个病毒。成分概念主要是核酸和蛋白质。球形或近球形；球形或近球形；杆形或丝形；杆形或丝形；砖形或菠萝状；砖形或菠萝状；弹形；弹形；蝌蚪形；蝌蚪形；微生物形态构造2、病毒粒子的对称体制对称体制螺旋对称螺旋对称二十面体对称二十面体对称复合对称复合对称有包膜无包膜有包膜无包膜有包膜无包膜微生物形态构造3、三类典型形态的病毒（1 1）螺旋对称的代表）螺旋对称的代表烟草花叶病毒（烟草花叶病毒（TMVTMV）发现最早、研究最深入、了解最清楚的一种病毒（2 2）二十面体对称的代表）二十面体对称的代表腺病毒（腺病毒（AdenovirusAdenovirus）一种动物病毒，可侵染呼吸道、眼结膜和淋巴组织（3 3）复合对称的代表）复合对称的代表TT偶数噬菌体偶数噬菌体分为T2、T4、T6三种，在自然界分布极广，是病毒学和分子遗传学研究的极好材料微生物形态构造（四）病毒的核酸（四）病毒的核酸是病毒粒子中是病毒粒子中最重要的成分最重要的成分是病毒遗传信息是病毒遗传信息的载体和传递体的载体和传递体 是病毒生命活动是病毒生命活动 的主要物质基础的主要物质基础微生物形态构造病毒核酸的类型可从以下几点来区分：病毒核酸的类型可从以下几点来区分：是脱氧核糖核酸还是是脱氧核糖核酸还是RNARNA；是单链（是单链（ssss）结构还是双链（）结构还是双链（dsds）结构；）结构；呈线状还是环状；呈线状还是环状；是闭环还是缺口环；是闭环还是缺口环；基因组是单组分、双组分、三组分还是多组分；基因组是单组分、双组分、三组分还是多组分；微生物形态构造病毒核酸类型环状线状单链DNA（ss DNA）双链DNA（ds DNA）环状：Ecoli的单链RNA（ss RNA）线状双链RNA（ds RNA）线状线状：枯草杆菌的PBSX、沙门氏菌的P22噬菌体等微生物形态构造 噬菌体广泛存在于自然界中，至今在大多数原核生物中都噬菌体广泛存在于自然界中，至今在大多数原核生物中都发现了相应的噬菌体。发现了相应的噬菌体。噬菌体是寄生于微生物体内并引起寄生菌（细菌、放线噬菌体是寄生于微生物体内并引起寄生菌（细菌、放线菌、蓝细菌等原核微生物）裂解的一种病毒。它具有严格的寄菌、蓝细菌等原核微生物）裂解的一种病毒。它具有严格的寄生特异性，必须在活的寄主细胞内增值，而且只有一种核酸，生特异性，必须在活的寄主细胞内增值，而且只有一种核酸，即即DNADNA或或RNA,RNA,也能通过细菌过滤器。也能通过细菌过滤器。微生物形态构造（二）形态（二）形态噬菌体噬菌体蝌蚪状蝌蚪状（ds DNA）非收缩性尾非收缩性尾长尾长尾短尾短尾微球状（无尾）微球状（无尾）大顶衣壳粒大顶衣壳粒小顶衣壳粒小顶衣壳粒细杆状（无头）细杆状（无头）收缩性尾收缩性尾（ss DNA）（ss RNA）（ss DNA）微生物形态构造病毒粒子并无个体的生长过程，病毒粒子并无个体的生长过程，而只有其两种基本成分的合成和装配而只有其两种基本成分的合成和装配核酸复制核酸复制+蛋白质合成蛋白质合成装配装配核蛋白（病毒粒子）核蛋白（病毒粒子）病毒的种类很多，它们的繁殖方式既有共性又有各病毒的种类很多，它们的繁殖方式既有共性又有各自的特点，这里拟以噬菌体为重点。自的特点，这里拟以噬菌体为重点。微生物形态构造 丝杆噬菌体丝杆噬菌体（如（如M M1313或或fdfd）不杀）不杀死细胞，子代毒粒死细胞，子代毒粒以分泌方式不断从以分泌方式不断从受染细胞中释放，受染细胞中释放，并同时完成毒粒的并同时完成毒粒的组装。组装。微生物形态构造 有包膜病毒的装配与释有包膜病毒的装配与释放有时也是同时完成的放有时也是同时完成的微生物形态构造（一）烈性噬菌体（一）烈性噬菌体 在寄主菌细胞内复制增值，产生许多子代噬菌体，并最终使在寄主菌细胞内复制增值，产生许多子代噬菌体，并最终使寄主细胞裂解，这类噬菌体被称为毒（烈）性噬菌体。寄主细胞裂解，这类噬菌体被称为毒（烈）性噬菌体。（二）温和噬菌体（二）温和噬菌体 感染寄主菌后不立即增值，而是将其核酸整合到寄主菌核酸感染寄主菌后不立即增值，而是将其核酸整合到寄主菌核酸中，随寄主菌核酸的复制而复制，并随细菌的分裂而传代，这类中，随寄主菌核酸的复制而复制，并随细菌的分裂而传代，这类噬菌体被称为温和噬菌体或溶源性噬菌体。噬菌体被称为温和噬菌体或溶源性噬菌体。这样的细菌被称为溶源性细菌这一现象称做溶源性现象微生物形态构造危害：危害：污染生产菌种，造成菌体裂解，无法累积发酵产物，污染生产菌种，造成菌体裂解，无法累积发酵产物，发生导罐事件，损失极其严重。发生导罐事件，损失极其严重。如果预防不成，一旦发现噬菌体污染时，要及时采取合理措施：v尽快提取产品；尽快提取产品；v使用药物抑制，例如某些金属鳌合剂、金霉素、四环素、氯霉使用药物抑制，例如某些金属鳌合剂、金霉素、四环素、氯霉素等；素等；v及时改用抗噬菌体生产菌株；及时改用抗噬菌体生产菌株；微生物形态构造(完)