微生物多样性.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微生物的多样性,一、放线菌,（一）概念,在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。,“介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”,近代生物学技术,放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，,只不过其细胞形态为分枝状菌丝。,第一节真细菌的多样性,（二）形态与结构,单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；,菌丝直径与杆菌类似，约,1,m,m,；,细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；,细胞的结构与细菌基本相同，,按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。,（二）形态与结构,1,营养菌丝,匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，,直径,0.2-0.8,m,m,，,长度差别很大，有的可产生色素。,2,、气生菌丝,营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养,菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深,，直径较粗（,1-1.4,m,m,），,有的产色素。,3,、孢子丝,气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢,子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常,被作为对放线菌进行分类的依据。,二、放线菌,营养菌丝匍匐生长于,培养基内，吸收营养,营养菌丝发育到一定阶段，,伸向空间形成气生菌丝,气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子,的菌丝，即孢子丝,（二）形态与结构,（二）形态与结构,孢子在适宜,的条件下萌,发，长出,1-3,个芽管,（三）生长与繁殖,营养菌丝,气生菌丝,繁殖菌丝,（孢子丝）,孢子丝释放孢子,（三）生长与繁殖,繁殖方式,无性孢子,菌丝断裂,凝聚孢子,横隔孢子,孢囊孢子,分生孢子,厚壁孢子,存在多种,孢子形成方式,常见于液体培养中，工业发酵生产,抗生素时都以此法大量繁殖放线菌,细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体,（四）菌落形态,菌落形态,能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（,如链霉菌,）,不能产生大量菌丝体的菌种（,如诺卡氏菌,）,菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不,蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。,粘着力差，粉质，针挑起易粉碎,（五）分布特点及与人类的关系,放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤,中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。,能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中,90%,由,链霉菌,产生）,有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、,石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面,也有应用,少数寄生型放线菌可引起人、动物,（,如皮肤、脑、肺和脚部感染,）,、,植物,（,如马铃薯和甜菜的,疮痂病,）,的疾病。,（放线菌的主要类型请参见,P358,）,立克次氏体（,Rickettsia,）,是大小介于通常的细菌与病毒之间，在,许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。,（一）立克次氏体（,Rickettsia,）,1,、概念,H.T.Ricketts 1909,年，首次发现斑疹伤寒的病原体，并因研究此病而牺牲，,1916,年人们以他的名字命名这类病原体作为纪念。,二、支原体、立克次氏体和衣原体,支原体（,Mycoplasma,）,立克次氏体（,Rickettsia,）,衣原体（,Chlamydia,）,革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。,2,、特性,1,）某些性质与病毒相近,专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体,（,Rickettsia,wolhynica,）,外均不能在人工培养基上生长繁殖。,体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；,细胞膜比一般细菌的膜疏松；,可透性膜，使它们有可能容易从宿主细胞获得大分子物质，,但也决定了它们一旦离开宿主细 胞则易死亡,大小介于病毒与一般细菌之间，其中伯氏立克次氏体,（,Rickettsia,burneti,）,能通过细菌过滤器,一般个体：,球状体：,0.2-0.5,m,m,；,杆状体：,0.3-0.5 x 0.3-2,m,m,；,2,）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式,主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）,为媒介，寄生在它们的消化道表皮,细胞中，然后通过节肢动物叮咬和,排泄物传播给人和其他动物。,有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、,Q,热等，并常伴随着灾害、战争和饥饿，曾长期与人类的痛苦、灾难,联系在一起。,防治：预防为主。,（二）支原体（,Mycoplasma,）,1,、概念,又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。,2,、特性,1,）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；,2,）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立,生活的细胞型生物。,3,）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的,“油煎荷包蛋”形状；,4,）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病,球状体：,0.2-0.25,m,m,，,最小达,0.1,m,m,；,丝状体,最长可达,150,m,m,，,因,细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。,5,）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培时，常被支原体污染；,（三）衣原体（,Chlamydia,）,1,、概念,介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄,生的一类原核微生物。,过去误认为“大病毒”，但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒。,2,、特性,1,）细胞结构与细菌类似；,具有类似的细胞壁，细胞壁内也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；,70S,核糖体也是由,30S,和,50S,二个亚基组成）,2,）细胞呈球形或椭圆形，直径,0.2-0.3,m,m,，,能通过细菌滤器；,3,）专性活细胞内寄生；,衣原体有一定的代谢活性，能进行有限的大分子合成，但缺,乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得,ATP,，,因此又被称为,“能量寄生型生物”。,4,）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和,始体两种形态。（参见,P350,）,6,）衣原体不耐热，,60,度,10,分钟即被灭活，但它不怕低温，冷 冻干燥可保藏多年。对红霉素、氯霉素、四环素敏感。,沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎、,角膜血管翳等临床症状，成为致盲的重要原因。,1956,年，我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法，,在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。,5,）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；,宿主细胞破裂，释放出的原体则感染新的细胞。,具有感染性的原体通过胞饮作用进入宿主细胞，被宿主细胞膜包围形成空泡。,原体逐渐增大成为始体。始体无感染性，但能在空泡中以二分裂方式反复繁殖，形成大量新的原体，积聚于细胞质内成为各种形状的包涵体。,表,13,1,支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒的比较,三、粘细菌（,myxobacteria,）,一、概念,粘细菌又名子实粘细菌，是一类具有最复杂的行为模式和,生活史的原核微生物。,二、生活史,1,、营养细胞：,杆状、柔软、缺乏坚硬的细胞壁，无鞭毛，产生,粘液，可在固体表面作“滑行”运动，以分裂方式,进行繁殖。,2,、子实体：,营养细胞发育到一定阶段，在适宜的条件下彼此向,对方移动，在一定位置聚集成团，形成形态各异，,肉眼可见的子实体。,单个子实体中可能含有,10,9,个或更多由某些营养细胞,转变而成的休眠结构，称为粘孢子（,mycospore,）。,在营养生长阶段如果有足够,的养料就不形成子实体,子实体干燥后，可借助风力、,水力等到处传播，遇到适宜的,环境又萌发成为营养细胞。,四、粘细菌,能形成子实体是粘细菌区别,于其它原核微生物的最主要标志,四、粘细菌,四、蛭弧菌（,Bdellovibrio,）,（一）概念,寄生于其它细菌并导致其裂解的一类弧菌，其行为类似噬菌体。,（二）特点,1,、鞭毛多为偏端单生；,2,、生活方式多样：寄生、兼性寄生，极少数腐生。,一般认为后者为突变株；,3,、可能成为防治有害细菌的一种有力武器；,（三）寄生方式,1,、高速猛烈碰撞、附着于宿主细胞；,2,、,100,转,/,秒以上转速“钻孔”、收缩、进入,宿主细胞的周质空间，同时失去鞭毛；,3,、生长繁殖，并使宿主细胞裂解；,五、蓝细菌（,Cyanobacteria,）,1,、概念,也称蓝藻或蓝绿藻（,blue-green algae,），,是一类含有叶绿素,a,、,能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学,能、同化,CO,2,为有机物质的光合细菌。,以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素,-,叶绿素,a,，,能进行产氧型光合作用。,2,、特性,1,）分布极广；,从热带到两极，从海洋到高山，到处都有它们的踪迹。,土壤、岩石、以至在树皮或其它物体上均能成片生长,.,2,）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；,3,）细胞中含有叶绿素,a,，,进行产氧型光合作用；,蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个产氧的,光合生物，对地球上从无氧到有氧的转变、真核生物,的进化起着里程碑式的作用。,8,）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足,的地方，以利光合作用。,7,）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。,6,）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。,5,）营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源，,多数能固氮，其异形细胞（,heterocyst,）,是进行固氮的场所。,4,）具有原核生物的典型细胞结构：,细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸,和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。,许多蓝细菌生长在池塘和湖泊中，在夏、秋两季大量繁殖，并形成胶质团浮于水面，形成,“,水花,”,，使水体变色。,一、霉菌,（一）概念,霉菌（,mold,）,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,）。,第二节 真核微生物的多样性,1,、菌丝,菌丝功能,营养菌丝,气生菌丝,繁殖菌丝,霉菌菌丝直径约为,210,m,m,，,比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。,一、霉菌,2,、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,的变态。,2,、菌丝的特化,1,）菌环：,菌丝交织成套状,2,）菌网：,菌丝交织成网状,捕虫菌目（,Zoopagales,）,在长期的自然进化中形成的特化结构，,特化菌丝构成巧妙的网，可以捕捉小型原生动物或无脊椎动物，,捕获物死后，菌丝伸入体内吸收营养。,2,、菌丝的特化,3,）附枝：,匍匐菌丝、假根（类似树根，吸收营养），功能是固着,和吸收营养。,2,、菌丝的特化,4,）附着枝：,若干寄生真菌由菌丝细胞生出,1-2,个细胞的短枝，以将,菌丝附着于宿主上，这种特殊的结构即附着枝。,5,）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，用以吸收细胞内的营养。,6,）附着胞：,许多植物寄生真菌在其芽管或老菌丝顶端发生膨大，,并分泌粘性物，借以牢固地粘附在宿主的表面，这一,结构就是附着胞，附着胞上再形成纤细的针状感染菌,丝，以侵入宿主的角质层而吸取营养。,7,）菌核：,是一种休眠的菌丝组织。由菌丝密集地交织在一起，,其外层教坚硬、色深，内层疏松，大多呈白色。,7,）菌核：,假菌核，是寄生性真菌与宿主共同形成，例如冬虫夏草，,真菌寄生于鳞翅目昆虫，使虫体转变为假菌核，当孢子,萌发，虫体死亡，菌自虫体内生长出子实体。含有虫草,酸，是名贵中药。,8,）子座：,菌丝交织成垫状、壳状等，在子座外或内可形成,繁殖器官。,（四）菌落,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。,霉 菌 的 菌 落,（五）霉菌繁殖方式及生活史,霉菌的繁殖方式,无性孢子,有性孢子,菌丝断片,1,）无性孢子繁殖,1,、繁殖方式,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。,无性孢子有：,厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子等,。,霉菌的无性孢子,厚垣孢子,节孢子,孢囊孢子,芽生孢子,分生孢子,霉菌的无性孢子,厚垣孢子,节孢子,孢囊孢子,芽生孢子,分生孢子,2,）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。,2有性孢子繁殖,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。,2,、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。,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,接合孢子,孢囊孢子,子囊孢子,分生孢子,3,、霉菌孢子与细菌芽孢的比较,许多霉菌具有重要的经济意义，与人类的生产活动和日常生活关系密切。有代表性的霉菌简介如下：,（,1,）毛霉属（,Mucor,）,由无隔多核的菌丝构成菌丝体，产生无性的孢囊孢子和有性的接合孢子，蛛网状菌落。具有很强的分解蛋白质的能力，是制作腐乳、豆豉的菌种，有的种可用于淀粉酶的生产，有的种可用于柠檬酸发酵，有的种具有转化甾族化合物的能力。毛霉主要分布于土壤、肥料中，能引起水果、蔬菜、淀粉类食品的霉腐变质。,（,2,）根霉属（,Rhizopus,）,形态上与毛霉相似，但根霉的匍匐菌丝可分化出吸收营养的假根及产无性孢囊孢子的孢囊梗，有性繁殖产接合孢子。根霉产生淀粉酶、糖化酶是酿酒工业的菌种。另外有的种可进行甾族化合物转化及生产延胡索酸、乳酸等有机酸。根霉也可以引起食物、水果和蔬菜的霉腐。,（,3,）曲霉属（,Aspergillus,）,有隔多核菌丝，具足细胞，经由菌丝分化形成的分生孢子头产生无性的分生孢子，有的种其有性繁殖产生子囊和子囊孢子，但许多种的有性繁殖不详。菌落绒状，具黄、褐、黑、橙、绿等颜色。曲霉是发酵工业和食品加工工业重要的菌种，用于制酱、酿酒、制醋曲等，现代发酵工业用曲霉生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶等酶制剂以及生产柠檬酸、葡萄糖酸、五倍子酸等有机酸。曲霉广泛分布在谷物、空气、土壤和各种有机物上，可引起水果、蔬菜及谷物的霉腐。值得注意的是有的黄曲霉生长在谷物和花生上可产生黄曲霉毒素,B1,据证实可诱发肝癌。,（,4,）青霉属（,Penicillium,）,有隔多核的菌丝体产生帚状分枝的分生孢子梗是青霉属在形态上典型的特征。分生孢子多为青色，菌落絮状，大多数种的有性阶段不详。青霉最显著的实用价值当属由点青霉（,Penicillium,notatum和产黄青霉,(,P.chrysogenum,),所产生的抗,G+,和,G-,菌的广谱抗生素,青霉素。青霉中有的种可以产生磷酸二酯酶、纤维素酶等酶制剂；有的种可以产生丙二酸、甲基水扬酸以及甾族化合物的生物转化。青霉也可以引起淀粉类食品、水果、蔬菜、皮革以及光学仪器的霉腐。,二、酵母菌,（一）概念,酵母菌（,yeast,）,是一群单细胞的真核微生物。这个术语也是,无分类学意义的普通名称，通常用于以,芽殖,或,裂殖,来进行无性,繁殖单细胞真菌，以与霉菌区分开。有些可产生,子囊孢子,进行,有性繁殖,（二）分布及与人类的关系,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；,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；,酵母菌是人类的第一种,“,家养微生物,”,有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病,（三）形态结构,1,、个体形态,卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径一般比细菌粗,10,倍,左右。有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。,（三）菌落特征,与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，,粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。,（五）繁殖方式和生活史,1,、无性繁殖,1,）芽殖,主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定,程度后脱离母体继续长成新个体。,2,）裂殖,少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖，,例如裂殖酵母。,（五）繁殖方式和生活史,1,、无性繁殖,2,、有性繁殖,酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖：,1,）两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触；,2,）接触处细胞壁消失，质配；,3,）核配，形成二倍体核的接合子：,A,、,以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活；,下次有性繁殖前进行减数分裂。,B,、,进行减数分裂，形成,4,个或,8,个子囊孢子，而原有的营养,细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。,3,、生活史,酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在，有三种类型：,1,）营养体只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂）,2,）营养体只能以双倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂）,3,）营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在，都可进行出芽繁殖。,酵母菌中尚未发现其有性阶段的被称为假酵母,3,、生活史,三、蕈菌,蕈菌（,Mushrooms,）又称为蘑菇，是大型真菌，属于丝状真菌，其最突出的特点是具有颜色各异、形态多样的子实体,(fruiting bodies),结构。许多蕈菌的子实体营养丰富、味美可食。蕈菌生长在含有有机物丰富的森林土壤中或树干上。它们的有性繁殖是通过担子上着生出外生孢子,-,担孢子,(,basidiospore,),来进行,(,图,13-14),。,担孢子成熟后，以弹射方式从担子上散发出来，大量的担孢子弹放，形成可见的,“,烟雾,”,状。经空气传播单倍体的担孢子在适宜的基质上萌发长出菌丝，但不能形成子实体。单倍体的菌丝经融合形成双核菌丝,(,dikayotic,hypha,),生长到一定时期形成小的类似菌蕾的结构，这个结构是蕈菌子实体的雏形。菌蕾在地下可以保留很长时间，直到适宜的条件到来，通常是暴雨后，菌蕾吸收大量的水分膨胀，形成子实体。,许多原为野生的蕈菌，现在已经能够大规模地进行人工栽培，如香菇、双孢蘑菇、草菇、猴头菇、灵芝等。蕈菌的子实体不仅仅是传统的美味食品，更重要的在于蕈菌中的多糖类物质已被证实可抑制肿瘤细胞的恶性增生，作为佐剂可增强人体的免疫功能，提高机体的免疫力和抗病能力。,原生动物是一类无色、无细胞壁、能进行运动的单细胞真核生物,.,由于原生动物具有个体大、真核、不含叶绿体、无细胞壁、能运动、不产子实体这些突出的特征，因此，它们与原核生物的细菌、真核生物的藻类、真菌、粘菌有着明显的区别。,原生动物通常是以吞噬作用,(,phagocytosis,),捕食其它生物或有机物颗粒来获得营养，也可以通过胞饮作用,(,pinocytosis,),获得溶液中的大分子物质。为了适应捕捉食物，许多原生动物可以运动。肉足纲的原生动物以变形虫方式进行运动；鞭毛纲的原生动物用鞭毛进行运动；纤毛纲的原生动物以纤毛进行运动。,四、原生动物,a,）阿米巴（,Amoeba,）；,b,）纤毛虫（,Paramecium,）；,c,）鞭毛虫（,Dunaliella,）；,d,）间日疟原虫（,Plasmodium,vivax,）,