微生物多样性

一、放线菌（一）概念在形态上含有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相同，以孢子进行繁殖。“介于细菌与丝状真菌之间又靠近细菌一类丝状原核生物”近代生物学技术放线菌实际上是属于细菌范围内原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。第一节真细菌多样性微生物多样性第1页（二）形态与结构单细胞，大多由分枝发达菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约1mm；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；细胞结构与细菌基本相同，按形态和功效可分为营养、气生和孢子丝三种。微生物多样性第2页（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。普通无隔膜，直径0.2-0.8mm，长度差异很大，有可产生色素。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（1-1.4mm），有产色素。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依据。微生物多样性第3页微生物多样性第4页微生物多样性第5页微生物多样性第6页微生物多样性第7页微生物多样性第8页二、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菌丝，即孢子丝微生物多样性第9页微生物多样性第10页（二）形态与结构微生物多样性第11页（二）形态与结构微生物多样性第12页孢子在适宜条件下萌发，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）孢子丝释放孢子微生物多样性第13页（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各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芽孢是休眠体，而放线菌孢子是繁殖体微生物多样性第14页微生物多样性第15页微生物多样性第16页（四）菌落形态菌落形态能产生大量分枝和气生菌丝菌种（如链霉菌）不能产生大量菌丝体菌种（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，针挑起易粉碎微生物多样性第17页微生物多样性第18页微生物多样性第19页（五）分布特点及与人类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，其代谢产物使土壤含有特殊泥腥味。能产生大量、种类繁多抗生素（其中90%由链霉菌产生）有放线菌可用于生产维生素、酶制制；另外，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发人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜疮痂病）疾病。（放线菌主要类型请参见P358）微生物多样性第20页立克次氏体（Rickettsia）是大小介于通常细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生原核微生物。（一）立克次氏体（Rickettsia）1、概念H.T.Ricketts1909年，首次发觉斑疹伤寒病原体，并因研究此病而牺牲，1916年人们以他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，其大小和特征均介于通常细菌与病毒之间。微生物多样性第21页2、特征1）一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（Rickettsiawolhynica）外均不能在人工培养基上生长繁殖。体内酶系不完全，一些必需养料需从宿主细胞取得；细胞膜比普通细菌膜疏松；可透性膜，使它们有可能轻易从宿主细胞取得大分子物质，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普通细菌之间，其中伯氏立克次氏体（Rickettsiaburneti）能经过细菌过滤器普通个体：球状体：0.2-0.5mm；杆状体：0.3-0.5x0.3-2mm；微生物多样性第22页2）从一个宿主传至另一宿主特殊生活方式主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们消化道表皮细胞中，然后经过节肢动物叮咬和排泄物传输给人和其它动物。微生物多样性第23页有立克次氏体酿成严重疾病，如人类流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q热等，并常伴伴随灾害、战争和饥饿，曾长久与人类痛苦、灾难联络在一起。防治：预防为主。微生物多样性第24页（二）支原体（Mycoplasma）1、概念又称类菌质体，是介于普通细菌与立克次氏体之间原核微生物。2、特征1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；2）个体很小，能经过细菌过滤器，曾被认为是最小可独立生活细胞型生物。3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈经典“油煎荷包蛋”形状；4）一些支原体能引发人类、牲畜、家禽和作物病害疾病球状体：0.2-0.25mm，最小达0.1mm；丝状体最长可达150mm，因细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能经过孔径比本身小得多过滤器。微生物多样性第25页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；微生物多样性第26页微生物多样性第27页微生物多样性第28页（三）衣原体（Chlamydia）1、概念介于立克次氏体与病毒之间，能经过细菌滤器，专性活细胞内寄生一类原核微生物。过去误认为“大病毒”，但它们生物学特征更靠近细菌而不一样于病毒。微生物多样性第29页2、特征1）细胞结构与细菌类似；含有类似细胞壁，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0.2-0.3mm，能经过细菌滤器；3）专性活细胞内寄生；衣原体有一定代谢活性，能进行有限大分子合成，但缺乏产生能量系统，必须依赖宿主取得ATP，所以又被称为“能量寄生型生物”。4）在宿主细胞内生长繁殖含有独特生活周期，即存在原体和始体两种形态。（参见P350）微生物多样性第30页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病原体，甚至引发结膜炎、角膜炎、角膜血管翳等临床症状，成为致盲主要原因。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；微生物多样性第31页宿主细胞破裂，释放出原体则感染新细胞。含有感染性原体经过胞饮作用进入宿主细胞，被宿主细胞膜包围形成空泡。原体逐步增大成为始体。始体无感染性，但能在空泡中以二分裂方式重复繁殖，形成大量新原体，积聚于细胞质内成为各种形状包涵体。微生物多样性第32页微生物多样性第33页表13－1支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒比较微生物多样性第34页三、粘细菌（myxobacteria）一、概念粘细菌又名子实粘细菌，是一类含有最复杂行为模式和生活史原核微生物。二、生活史1、营养细胞：杆状、柔软、缺乏坚硬细胞壁，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，肉眼可见子实体。微生物多样性第35页单个子实体中可能含有109个或更多由一些营养细胞转变而成休眠结构，称为粘孢子（mycospore）。在营养生长阶段假如有足够养料就不形成子实体子实体干燥后，可借助风力、水力等处处传输，碰到适宜环境又萌发成为营养细胞。微生物多样性第36页四、粘细菌能形成子实体是粘细菌区分于其它原核微生物最主要标志微生物多样性第37页四、粘细菌微生物多样性第38页四、蛭弧菌（Bdellovibrio）（一）概念寄生于其它细菌并造成其裂解一类弧菌，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。普通认为后者为突变株；3、可能成为防治有害细菌一个有力武器；微生物多样性第39页微生物多样性第40页（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、进入宿主细胞周质空间，同时失去鞭毛；3、生长繁殖，并使宿主细胞裂解；微生物多样性第41页五、蓝细菌（Cyanobacteria）1、概念也称蓝藻或蓝绿藻（blue-greenalgae），是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、经过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质光合细菌。以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样含有光和色素----叶绿素a，能进行产氧型光合作用。微生物多样性第42页2、特征1）分布极广；从热带到两极，从海洋到高山，处处都有它们踪迹。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光合生物，对地球上从无氧到有氧转变、真核生物进化起着里程碑式作用。微生物多样性第43页8）许各种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充分地方，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，所以含有强抗干旱能力。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）是进行固氮场所。4）含有原核生物经典细胞结构：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。微生物多样性第44页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。微生物多样性第45页微生物多样性第46页微生物多样性第47页一、霉菌（一）概念霉菌（mold）是一些“丝状真菌”统称，不是分类学上名词。霉菌菌体均由分枝或不分枝菌丝（hypha）组成。许多菌丝交织在一起，称为菌丝体（mycelium）。第二节真核微生物多样性微生物多样性第48页1、菌丝菌丝功效营养菌丝气生菌丝繁殖菌丝霉菌菌丝直径约为2~10mm，比普通细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。一、霉菌微生物多样性第49页2、菌丝特化营养菌丝和气生菌丝对于不一样真菌来说，在它们长久进化过程中，对于对应环境条件已经有了高度适应性，并明显地表现在产生各种形态和功效不一样特化结构上。也称菌丝变态。微生物多样性第50页2、菌丝特化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）在长久自然进化中形成特化结构，特化菌丝组成巧妙网，能够捕捉小型原生动物或无脊椎动物，捕捉物死后，菌丝伸入体内吸收营养。微生物多样性第51页2、菌丝特化3）附枝：匍匐菌丝、假根（类似树根，吸收营养），功效是固着和吸收营养。微生物多样性第52页2、菌丝特化4）附着枝：若干寄生真菌由菌丝细胞生出1-2个细胞短枝，以将菌丝附着于宿主上，这种特殊结构即附着枝。微生物多样性第53页5）吸器：一些专性寄生真菌从菌丝上分化出来旁枝，侵入细胞内分化成指状、球状或丝状，用以吸收细胞内营养。微生物多样性第54页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，借以牢靠地粘附在宿主表面，这一结构就是附着胞，附着胞上再形成纤细针状感染菌丝，以侵入宿主角质层而吸收营养。微生物多样性第55页7）菌核：是一个休眠菌丝组织。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。微生物多样性第56页7）菌核：假菌核，是寄生性真菌与宿主共同形成，比如冬虫夏草，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。微生物多样性第57页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。微生物多样性第58页（四）菌落由粗而长分枝状菌丝组成，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，有没有固定大小。各种霉菌，在一定培养基上形成菌落大小、形状、颜色等相对稳定，所以菌落特征也为分类依据之一。微生物多样性第59页霉菌菌落微生物多样性第60页微生物多样性第61页微生物多样性第62页（五）霉菌繁殖方式及生活史霉菌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，只是营养细胞分裂或营养菌丝分化（切割）而形成新个体过程。无性孢子有：厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子等。微生物多样性第63页霉菌无性孢子厚垣孢子节孢子孢囊孢子芽生孢子分生孢子微生物多样性第64页霉菌无性孢子厚垣孢子节孢子孢囊孢子芽生孢子分生孢子微生物多样性第65页2）有性孢子繁殖两个性细胞结合产生新个体过程：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，此时核染色体数是二倍（2n）。c）减数分裂：含有双倍体细胞核经过减数分裂，核中染色体数目又恢复到单倍体状态。微生物多样性第66页2）有性孢子繁殖霉菌有性孢子繁殖特点：a）霉菌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，在普通培养基上不常见。b）有性繁殖方式因菌种不一样而异，有两条营养菌丝就能够直接结合，有则由特殊性细胞（性器官）--------配子囊或由配子囊产生配子来相互交配，形成有性孢子。c）核配后普通马上进行减数分裂，所以菌体染色体数目为单倍，双倍体只限于接合子。d）霉菌有性繁殖存在同宗配合和异宗配合两种情况。e）霉菌有性孢子包含接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。微生物多样性第67页2、生活史无性繁殖阶段；菌丝体（营养体）在适宜条件下产生无性孢子，无性孢子萌发形成新菌丝体，屡次重复。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，再萌发形成新菌丝体。有一些霉菌，至尽还未发觉其生活史中有有性繁殖阶段，这类真菌称为半知菌微生物多样性第68页微生物多样性第69页接合孢子孢囊孢子微生物多样性第70页子囊孢子分生孢子微生物多样性第71页3、霉菌孢子与细菌芽孢比较微生物多样性第72页许多霉菌含有主要经济意义，与人类生产活动和日常生活关系亲密。有代表性霉菌介绍以下：

（1）毛霉属（Mucor）由无隔多核菌丝组成菌丝体，产生无性孢囊孢子和有性接合孢子，蛛网状菌落。含有很强分解蛋白质能力，是制作腐乳、豆豉菌种，有种可用于淀粉酶生产，有种可用于柠檬酸发酵，有种含有转化甾族化合物能力。毛霉主要分布于土壤、肥料中，能引发水果、蔬菜、淀粉类食品霉腐变质。

微生物多样性第73页（2）根霉属（Rhizopus）形态上与毛霉相同，但根霉匍匐菌丝可分化出吸收营养假根及产无性孢囊孢子孢囊梗，有性繁殖产接合孢子。根霉产生淀粉酶、糖化酶是酿酒工业菌种。另外有种可进行甾族化合物转化及生产延胡索酸、乳酸等有机酸。根霉也能够引发食物、水果和蔬菜霉腐。微生物多样性第74页微生物多样性第75页（3）曲霉属（Aspergillus）有隔多核菌丝，具足细胞，经由菌丝分化形成分生孢子头产生无性分生孢子，有种其有性繁殖产生子囊和子囊孢子，但许各种有性繁殖不详。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主要菌种，用于制酱、酿酒、制醋曲等，当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，可引发水果、蔬菜及谷物霉腐。值得注意是有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。微生物多样性第76页微生物多样性第77页微生物多样性第78页（4）青霉属（Penicillium）有隔多核菌丝体产生帚状分枝分生孢子梗是青霉属在形态上经典特征。分生孢子多为青色，菌落絮状，大多数种有性阶段不详。青霉最显著实用价值当属由点青霉（Penicillium

notatum）和产黄青霉(P.chrysogenum)所产生抗G+和G-菌广谱抗生素―青霉素。青霉中有种能够产生磷酸二酯酶、纤维素酶等酶制剂；有种能够产生丙二酸、甲基水扬酸以及甾族化合物生物转化。青霉也能够引发淀粉类食品、水果、蔬菜、皮革以及光学仪器霉腐。微生物多样性第79页微生物多样性第80页微生物多样性第81页二、酵母菌（一）概念酵母菌（yeast）是一群单细胞真核微生物。这个术语也是无分类学意义普通名称，通惯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微生物多样性第82页（二）分布及与人类关系1、多分布在含糖偏酸性环境，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、主要微生物资源；3、主要科研模式微生物；啤酒酵母（Saccharomycescerevisae）第一个完成全基因组序列测定真核生物（1997）4、有些酵母菌含有危害性；酵母菌是人类第一个“家养微生物”有些酵母菌能引发皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病微生物多样性第83页（三）形态结构1、个体形态卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径普通比细菌粗10倍左右。有酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。微生物多样性第84页微生物多样性第85页（三）菌落特征与细菌菌落类似，但普通较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。微生物多样性第86页（五）繁殖方式和生活史1、无性繁殖1）芽殖

主要无性繁殖方式，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

少数酵母菌能够象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖，比如裂殖酵母。微生物多样性第87页（五）繁殖方式和生活史1、无性繁殖微生物多样性第88页2、有性繁殖酵母菌以形成子囊和子囊孢子形式进行有性繁殖：1）两个性别不一样单倍体细胞靠近，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，而原有营养细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。微生物多样性第89页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（核配后马上进行减数分裂）2）营养体只能以双倍体形式